КАСКАДНЫЙ ПАРОКОМПРЕССОРНЫЙ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОР

СХЕМА ТНУ С ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ

В качестве нижнего источника используется циркуляционная вода после конденсатора паровой турбины. Данная схема позволяет заменить один ПНД, используя вместо него конденсатор ТНУ. Данная схема использования тепла циркуляционной воды может быть применена для производства горячей воды на теплоснабжение. Конденсатор ТНУ будет являться пред включенным теплообменником перед основными бойлерами.

 

       
   
 


ПП

 
 


ПГ ПТ

           
   
 
 
   
 

 

 


ЦН

ПН

К

               
   
 
 
     
 

 


КН

           
   
     
 
 
 

 


KM

       
 
 
   

 

 


17. СХЕМА ТНУ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА КОНДЕНСАТА (ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ)

 

 
 


ВЭР горячая вода

 

К

РВ

КМ

РТ И

 


Нагреваемая вода слив

 
 

 


18. ПРИМЕНЕНИЕ ТНУ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЙ И ПОМЕЩЕНИЙ

 

Схема установки:

 

окружающая среда

                       
       
     
 


ПВ ВВ

 
 

 

 


К РВ И

 
 

 


КМ

 

помещение

 

ПВ и ВВ - приточный и вытяжной вентилятор.

 

 

Каскадные схемы - комплекс одноступенчатых циклов, связанных между собой общим теплообменником.

Число общих теплообменников определяет число каскадов. В каждом цикле используется не один, а слой хладагентов, что позволяет существенно расширить теплоподъем.

 

 

 
 


QB 2¢

T

           
   
 
     
 
 


PB2 K

I KM2 3¢

       
   
 
 


4¢

K-И

           
   
   
 
 


PB1 II KM1 1

И 5

 

       
   
 
 


QH

 

Для С2Н4: tНК = -104 0С (tОХЛ = -100 0С)

Основной недостаток: большие эксергетические потери в совместном теплообменнике в виду большой разности температур теплоносителей.

 

20. ОСНОВНОЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПАРОЖИДКОСНЫХ ТТ

 

Основное оборудование:

1) компрессор;

2) теплообменники:

- конденсаторы;

- испарители;

- охладители конденсата;

- регенеративный теплообменник;

3) регулирующая станция (РВ, ТВ);

4) сепараторы.

Вспомогательное оборудование:

1) маслоотделитель;

2) ресивер;

3) осушители хладагента;

4) баки-аккумуляторы.

Основные типы компрессоров:

1) поршневые:

- прямоточные;

- не прямоточные;

2) центробежные (турбокомпрессоры);

3) винтовые;

4) ротационные;

5) эжекторы.

 

 

Схема прямоточного компрессора:

 


Нагнетательный клапан

 
 

 


Всасывающий клапан

 

 

             
   
 
 
     
 

 

 


Схема не прямоточного компрессора:

 

 
 

 

 


По энергетическим характеристикам первый тип компрессоров лучше, но второй тип – проще.

Компрессоры: вертикальные, горизонтальные и V-образные.

Поршневые компрессоры имеют наибольшую степень сжатия, винтовые компрессоры – самые быстроходные и компактные, а ротационные обладают свойством реверсивности.

Особенности теплообменников:

В конденсаторе пар находится в межтрубном пространстве, а охлаждающая вода течет по трубкам (исключение – воздушный конденсатор).

Маркировки теплообменников:

КТР, КТГ – конденсатор трубчатый горизонтальный;

КВ – конденсатор вертикальный;

ИТР – испаритель трубчатый;

ИКТ – испаритель кожухотрубчатый;

ПП – переохладитель противоточный.

Маслоотделители:

Для работы компрессоров используется смазочное масло, которое полностью, частично или не растворяется в хладагенте. Если существует нерастворимость или частичная растворимость, то установка маслоотделителя обязательна после компрессора.

Осушители:

Осушители устанавливаются перед регулирующей станцией (РВ) и предназначены для удаления влаги из жидкого хладагента. Влага попадает при заправке некачественным фреоном, либо при подсосах влажного воздуха. Это опасно, так как проходное сечение РВ забивается кусочками льда, что ведет к образованию ледяных пробок.

В качестве осушителя используются гранулы селикогеля или синтетические цеолиты.

Помимо осушителей перед РВ устанавливаются механические фильтры для фильтрации хладагентов от механических примесей (продуктов коррозии, ржавчины и т.д.).

 

 

21. АБСОРБЦИОННЫЕ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРЫ

 

Главное отличие абсорбционных ТТ от парожидкостных заключается в возможности использования не электрической, а тепловой энергии.

Принцип работы – последовательное осуществление термохимических реакций смешения (сорбции) и разделения (десорбции) двух или нескольких рабочих компонентов:

1 компонент – легкокипящая фракция (рабочий агент);

2 компонент – более тяжелая фракция (абсорбент).

Используются только такие рабочие агенты, к которым подобраны свои абсорбенты.

Термохимический компрессор (ТХК) состоит из абсорбера (в нем осуществляется процесс смешения) и генератора (процесс разделения).

Схемы работы:

1) повысительная;

2) расщипительная.

В первом случае трансформация тепла идет от среды с температурой ТН до температуры ТС. Для этого используется внешний источник, температура которого равна ТВ.

Во второй схеме к установке подводится рабочий поток теплоносителя с температурой ТС, который разделяется на два потока: один поток повышает свою температуру до ТВ, а второй – понижает до ТН.

Применяемые хладагенты:

 

N Рабочий агент Абсорбент Область применения
Аммиак Вода ХЛУ, ТНУ
Вода LiBr ХЛУ
  Вода NaOH, KOH, CaCl2 ТНУ
         

 

Главное требование при подборе рабочих компонентов: максимальная разность температур нормального кипения сорбента и рабочего агента для более легкого разделения смеси.

DТ = ТНК - ТНК

 

22. СХЕМА ИДЕАЛЬНОГО АБСОРБЦИОННОГО

ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРА (ХЛУ)

 

Р.А.


Г

       
 
   
 


QB A К QК

 
 


Смесь PT

       
 
   

 


H

Д1 Д2

A

И QH

Р.А.

                         
   
       
 
     
 
 
 

 


QH

 

 

Г – генератор;

А – абсорбер;

Н – насос для раствора;

РТ – регенеративный теплообменник;

Д – детандер;

А – абсорбент;

Р.А – рабочий агент.

В идеальной схеме приводом насоса служат две турбины (детандеры).

В абсорбер А идет два потока: абсорбент из генератора (через РТ и Д1) и рабочий агент из испарителя И. В результате смешения – экзотермическая реакция, тепло которой отводится к источнику с температурой ТС (обычно окружающая среда). Смесь перекачивается насосом Н через РТ в генератор для разделения (выпаривания). Для этого в Г подводится внешнее тепло QB при температуре ТВ > ТС. В результате разделения рабочий агент в виде пара идет в конденсатор, в котором происходит отвод тепла QK к источнику ТС, а затем через Д2 идет в испаритель. В испарителе тепло QH отводится от НИТ к рабочему агенту при температуре ТН.

Тепловой баланс:

 

QH + QB = QA + QK (1)

 

Если потерь нет, то эксергетический баланс:

EH + EB = EA + EK (2)

QH tH + QB tB = (QH + QB) tC, где t i – коэффициент работоспособности. (3)

 

Удельные затраты энергии на производство холода:

(4)

 

 

23. СХЕМА ИДЕАЛЬНОЙ АБСОРБЦИОННОЙ ТЕПЛОНАСОСНОЙ

УСТАНОВКИ (РАСЩИПИТЕЛЬНАЯ СХЕМА)

 

Пар, QB (TB)

Г

 
 


Вода

Смесь

Д1

Н

           
   
 
   
 
 


И QK

A К

PT

 
 


QA

Пар, РС, QИ

ТС

 

Конденсат

Г – генератор;

РТ – регенеративный теплообменник.

Привод насоса – турбина (схема идеальная).

В абсорбер подводится водяной пар средних параметров PC, TC и абсорбент из испарителя И. В результате термохимической реакции образуется смесь с повышенной температурой.

Смесь поступает в генератор, где тепло смеси через поверхность нагрева отдается воде, в результате чего образуется пар с повышенной температурой

TB > TC > TH, который поступает к потребителю.

Отработанная смесь через Д и РТ направляется в испаритель для разделения. Отделение рабочего агента от абсорбента осуществляется за счет тепла потока пара средних параметров.

Тепловой баланс:

QA + QИ = QB + QK

 

24. СХЕМА РЕАЛЬНОЙ ОДНОСТУПЕНЧАТОЙ АБСОРБЦИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

 

Основные отличия идеальной схемы от реальной:

1) детандеры заменены регулирующими вентилями;

2) для повышения эффективности разделения смеси на исходные компоненты в схему включены процесс ректификации и дефлегматор;

3) все процессы теплообмена протекают при конечных разностях температур, отличных от нуля;

4) для снижения потерь от дросселирования перед регулирующим вентилем устанавливают ОК или РТ.

 

Схема реальной одноступенчатой абсорбционной ХЛУ:

 

 

Р.А. QK

К

Охл. Вода Дф

       
 
 
   


P

Пар Р.А.

       
   
 


РК РТ2

               
   
 
     
 


QГ А.

                             
 
       
 
   
       
 
 


РВ2

РТ1

       
 
   
 


РВ1

И QO

А

Н А.

                   
   
       
 
 
 

 


QA Пар Р.А.

 

РК – ректификационная колонка;

Г – генератор;

Р – линейный ресивер;

Дф – дефлектор.

Принцип работы: в абсорбере А смешиваются рабочий агент и абсорбент. В результате смешения выделяется тепло, которое отводится в окружающую среду. Образовавшаяся смесь насосом Н через РТ1 направляется в верхнюю часть РК. Далее она самотеком стекает через насадку или тарелки. Навстречу ей из Г выходит пар рабочего агента с примесью абсорбента. В результате тепломассообмена между паровым и жидким потоками концентрация легкокипящего компонента (рабочий агент) в паровом потоке возрастает, а поток смеси за счет нагрева снижает концентрацию легкокипящего компонента. На выходе из РК концентрация рабочего агента составляет 85-90%. Для дальнейшей очистки пара рабочего агента в верхней части устанавливается дополнительный теплообменник – дефлектор. В дефлекторе циркулирует охлаждающая вода. За счет частичной конденсации рабочего агента из него выделяется флегма (остатки абсорбента), которая стекает в РК и далее в Г. На выходе из дефлектора концентрация рабочего агента составляет 98%.