Утилізація та рекуперація тепла. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Перш, ніж говорити про утилізацію та рекуперацію тепла, потрібно визначити ці схожі поняття. Утилізація (використання) передбачає вживання тепла для різних цілей. Рекуперація (повернення) вказує на повернення тепла до житлового приміщення, виробничого процесу тощо.

Скільки б ми не вдосконалювали теплогенератори, як би не теплоізолювали та герметизували наші будинки, всі 100% виробленого тепла рано чи пізно покинуть житлове приміщення. "Винний" у всьому процес дихання, що вимагає вентиляції. При вентиляції разом із використаним повітрям наше житло залишає також тепло.

Ідея хоч якось утилізувати викиди тепла не нова. Найпростішим пристроєм, що дозволяє використовувати зменшення щільності газів при їх нагріванні, є відома димова труба. Цей, як кажуть теплоенергетики, нерухомий випрямляч здійснює тягу в топці, що, у свою чергу, дозволяє досягти більшої температури згоряння палива. Приклад вентиляції приміщення є камін. Сьогодні його помилково вважають теплогенератором. Але теплогенератор з каміна, прямо скажемо, нікудишній: по ККД цей пристрій займає останнє місце серед усіх відомих теплогенераторів.

Особливо актуальною є ідея утилізації тепла в металургії. Більше половини енергії, що споживається промисловістю, і більше третини вугілля, що видобувається, спрямовується саме на потреби металургії. Використовувати тепло металургійних процесів для прогрівання доменного дуття дозволяють теплообмінні апарати. Такі пристрої можна використовувати для рекуперації тепла в житлових приміщеннях [1].

Схема примусової вентиляції з теплообміном між вхідним та вихідним повітрям показана на рис.1.

Електровентилятор проганяє використане повітря через теплообмінник. При цьому свіже повітря надходить у приміщення прогрітим. Щоб збільшити ступінь цього прогріву, необхідно підвищити тиск відпрацьованого повітря, що виводиться назовні. Гази, що часто використовуються для утилізації тепла (повітря, пара, дим) містять різні забруднення, які засмічують теплообмінні апарати. Для запобігання цьому знову ж таки необхідно підвищувати тиск газів, які використовуються для нагрівання в теплообміннику. Здійснити таке можна за допомогою дроселя – отвори малого діаметра, що перешкоджає вільному просуванню газів. Підвищивши тиск повітря до 30-40 атм. можна нагріти його понад 700°C. Властивість газів підвищувати свою температуру при стисканні використовується у дизелях, кондиціонерах, при зрідженні газів тощо.

Але використовувати дросель для концентрації тепла енергетично недоцільно. Для підвищення економічності теплоутилізуючих та теплорекуперуючих пристроїв замість дроселя необхідно застосовувати детандери, бажано на базі тангенціальної турбіни (вихретурбіни) рис.2, де 1 - спіральне підведення газу, 2 - напрямний сопловий апарат, 3 ротор, 4 - відвідний дифузор.

По суті своєї детандери є нічим іншим, як пневмодвигунами, в яких газ, розширюючись, робить роботу і сильно охолоджується. Сьогодні турбодетандери використовуються там, де вони є майже незамінними: для зрідження газу водню, який при проходженні через дросель не охолоджується, а, навпаки, нагрівається.

Сьогодні детандери навантажують гальмами, що спеціально охолоджуються водою. Окропу, що тепло утворився, утилізують за допомогою градирні - вертикальної труби дуже великого діаметру (рис.3).

У градирні тепло використовують для охолодження води за допомогою гіперконвекції атмосферного повітря. Винайдені ці пристрої сотні років тому і сьогодні вже морально застаріли, замінюються на більш ефективні та компактні теплонасоси, що дозволяють використовувати малопотенційне тепло на всі 100%. Необхідно згадати також, що градирні є одним із найбільших джерел теплових забруднень атмосфери.

Якщо детандери навантажувати не гальмами, а компресорами, електрогенераторами або використовувати як двигуни, то деяку частину енергії, витрачену при стисканні газу, можна отримати назад, при цьому ефективність теплообмінних агрегатів зростає.

Для економії електроенергії на теплонагріві можливе використання різних типів теплонасосів, але найбільше цікавлять агрегати, в яких рекуперація тепла поєднується з рекуперацією руху або електроенергії.

На рис.4 зображено теплорекуператор, що виконує функції вентиляційної установки та теплогенератора.

В якості робочого тіла використовується повітря з приміщення, що вентилюється і опалюється цією тепловою машиною. Навантаження (компресор) розподіляється за допомогою диференціалу між електродвигуном та детандером. Водії знайомі із роботою диференціалу у провідному мосту автомобіля.

Конструкція агрегату турбонаддува, що складається з компресора та детандера, також відома багатьом. Використання турбонаддува у кондиціонерах підвищило їх ефективність у 2 рази. Якщо застосувати турбонаддув у рекуператорі (рис.5), то потреба у диференціалі відпаде.

Але найпривабливішою є ідея застосування тангенціальної турбіни-детандера для електрогенератора (рис.6).

Робочі обороти турбодетандера величезні (десятки і навіть сотні тисяч оборотів за хвилину), що дозволяє використовувати генератори з великою питомою потужністю та ККД. При досить потужному рекуператорі на виході з детандера можна отримати переохолоджене повітря, що дозволить застосувати електрогенератори на надпровідниках. Сьогодні надпровідники роблять уже школярі [2]. Для цього спікають протягом 8 годин суміш оксидів ітрію, барію та міді у співвідношенні 1:2:3. Такий матеріал виявляє надпровідність вже за нормальної температури рідкого азоту (77°K).

Сьогодні, як ніколи, важливо замислюватися над економією тепло- та електроенергії. Велику допомогу у справі здійснення майже 100% економії нададуть теплонасоси та рекуператори на їх базі.

Застосування цих пристроїв різко знизить втрати електро- та теплоенергії у наших будинках. Але найголовніше, рекуператори суттєво зменшать шкідливі викиди, які вже сьогодні ведуть до непередбачуваних та катастрофічних змін у природі.

література:

1. Утилізація тепла//Електрик. – 2001. – N9. - C.3.
2. Тучинський Л. Кому посміхається удача. К.: 1990, 125 с.

Автор: Ю. Бородатий

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву ТБ Sharp і Pioneer визнані найбільш екологічними 30.11.2003 Вироби компаній Sharp та Pioneer визнані найекологічнішою продукцією серед аналогічних пристроїв японських виробників відеопристроїв на основі рідкокристалічних екранів та плазмових панелей. Лідируючі позиції серед РК-телевізорів зайняли 30-ти і 32-дюймові телевізори високої чіткості на РК-матрицях, що виробляються спільними зусиллями Sharp, Pioneer, Sony Corp., Toshiba Corp., Hitachi Ltd і Matsushita Electric Industrial Co Ltd. При цьому в розрахунок бралася як безпека виробництва для навколишнього середовища, так і особливості конструкції телеприймача, що забезпечують додаткові заходи з енергозбереження при роботі пристрою. Проте абсолютним переможцем став телевізор Aquos LC30AD1 фірми Sharp. Його особливістю є оригінальний дизайн розташованого за РК-матрицею світлорозсіювального екрану. За рахунок незвичайної конструкції його творцям вдалося зменшити на чверть потужність світлового потоку, необхідного для формування зображення. Як наслідок, Aquos LC30AD1 визнаний найекономічнішою моделлю телевізійного приймача на РК-кристалах. Серед пристроїв на плазмових панелях перше місце зайняв телевізор Purevision PDP-434TX виробництва Pioneer.

Інші цікаві новини:

▪ Електростанція у горах

▪ Розумне скло заощаджує енергію і знижує викиди CO2

▪ Самозатягується вузлик

▪ Ракета пожирає сама себе

▪ Створені за допомогою ІІ ліки вперше протестують на людях

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Цікаві факти. Добірка статей

▪ стаття Ядерна зброя, її коротка характеристика та вплив на об'єкти та людину. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Що таке паприка? Детальна відповідь

▪ стаття Скляр. Посадова інструкція

▪ стаття Вертикальна антена для НЧ діапазонів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Пристрій захисту споживачів електроенергії. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024