10-mavzu Issiqlikni transformatsiya qurilmalari

|
10-mavzu Issiqlikni transformatsiya qurilmalari
|
Sana | 08.01.2024 | Hajmi | 36,53 Kb. | | #132335 |
Bog'liq 10-mavzu ITJQ
10-mavzu Issiqlikni transformatsiya qurilmalari.
Issiqlik energiyasini Tn past haroratli jismdan (issiqlik uzatuvchi) yuqori haroratli Tv (issiqlik qabul qiluvchi) jismga o'tkazish uchun xizmat qiluvchi qurilmalar issiqlik transformatorlari deb ataladi. Issiqlikning bunday konversiyasini amalga oshirish uchun tashqi energiyani sarflash kerak: mexanik, elektr, kimyoviy va boshqalar. Issiqlik transformatorlari atrof-muhit haroratiga nisbatan ishlaydigan harorat darajasiga qarab, ular sovutgichga bo'linadi (kriogenik). ) va issiqlik nasos agregatlari. Ishlash printsipiga ko'ra transformatorlar siqish (bug 'va gaz), sorbsion, reaktiv, termoelektrik va magnit qurilmalarga bo'linadi. Issiqlik konvertatsiyasi uchun o'rnatmalar quyidagi xususiyatlarda farqlanadi: 1) ishlash printsipi; 2) sikl turi bo'yicha; 3) transformatsiyaning tabiati bo'yicha; 4) chastota bo'yicha. Amalga oshirilayotgan jarayonning turiga ko'ra, yopiq tsiklda ishlaydigan issiqlik transformatorlari va ochiq jarayon o'rtasida farqlanadi. Birinchi guruhda ishchi agent yopiq konturda aylanadi (bug 'kompressori, absorbsiya va ba'zi gaz va reaktiv ejektor birliklari). Ikkinchisida, agent operatsiya vaqtida (foydali mahsulot yoki chiqindilar shaklida) o'rnatishdan to'liq yoki qisman chiqariladi. O'rnatish uchun ajratilgan narsa evaziga bir xil miqdordagi ishchi agent tashqaridan etkazib beriladi. Gazlarni suyultirish va muzlatish uchun qurilmalar va ba'zi hollarda gazni siqish va reaktiv qurilmalar ochiq tsiklli jarayon yordamida ishlaydi. Transformatsiyaning tabiatiga ko'ra, ortib borayotgan va bo'linadigan munosabatlar o'rtasida farqlanadi. Quvvatlash sxemasi bo'yicha ishlaydigan qurilmalarda berilgan past potentsial issiqlik yuqori potentsial issiqlikka aylanadi; Sovutgich, issiqlik pompasi va kombinatsiyalangan qurilmalarning aksariyati ushbu sxema bo'yicha ishlaydi. Bo'linish davrlarida o'rtacha potentsialning issiqlik oqimi ikkita issiqlik oqimiga bo'linadi - past va yuqori potentsial. O'rnatishning ishlashi o'rtacha potentsialning issiqlik oqimining energiyasidan foydalangan holda amalga oshiriladi. Jet vorteks qurilmalari va ba'zi turdagi siqish va assimilyatsiya qurilmalari bo'linish sxemasiga muvofiq ishlaydi. Ishlash chastotasiga ko'ra uzluksiz va davriy ishlaydigan issiqlik transformatorlari ajralib turadi. Periodik birliklar past quvvatli issiqlik transformatorlarining ayrim turlari (absorbtsiya birliklari) uchun ishlatiladi. O'rnatishning alohida elementlarining funktsiyalarini bitta qurilmada birlashtirish imkoniyati tufayli ular kamroq jihozlar bilan amalga oshirilishi mumkin. Sovutgich mashinalarining sxemalari va sikllari. Sovutgich qurilmalarida issiqlik uzatuvchining harorati atrof-muhit haroratidan past, ya'ni Tn < To, issiqlik qabul qiluvchining harorati esa atrof-muhit haroratiga teng, ya'ni Tv = To. Sovutgich moslamalari (issiqlik olish darajasi To (120 K) past haroratlarda turli xil ob'ektlar va texnik tizimlarni sovutish va saqlash uchun mo'ljallangan. Sovutgich qurilmalari ishchi suyuqlikning fizik holatiga qarab quyidagi turlarga bo'linadi: 1)
G az - barcha jarayonlarda ishchi suyuqlik gazsimon holatda qoladigan bunday qurilmalar. Gazni siqish sovutish mashinalari. Havo sovutgichli mashinalarda tashqi ish paytida havoning adiabatik kengayishi tufayli past haroratlar olinadi. Ideal havo sovutgich mashinasining ishlash diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. Sovutilgan xona 4 dan T1 haroratda havo kompressor 1 tomonidan so'riladi va adiabatik siqilgandan so'ng p1 bosimiga qadar sovutgich 2 ga beriladi, u erda doimiy bosimdagi suv bilan sovutiladi. Keyin siqilgan sovutilgan havo kengaytirgich 3 (kengaytirgich) ga kiradi, u erda dastlabki bosim p0 ga adiabatik kengayish vaqtida foydali ishlarni bajaradi. Gazni siqish sovutgichli mashinalarda barcha jarayonlar davomida ishchi suyuqlik gazsimon holatda qoladi. Ulardan eng keng tarqalgani havo va geliydir. Ushbu turdagi o'rnatishlar iqtisodiy va yuqori havo iste'moli tufayli deyarli ishlatilmaydi (chunki bu sovutish suvi past issiqlik quvvatiga ega), bu esa o'rnatishni og'irlashtiradi va uning narxini oshiradi. 2) Gaz-suyuqlik - issiq qismida ishchi suyuqlik kritikdan uzoq haroratlarda gaz shaklida, sovuq qismida esa nam bug 'va suyuqlik shaklida bo'lgan qurilmalar. 3) Bug 'suyuqligi - ishchi suyuqlik suyuq va ho'l bug' shaklida yoki kritik haroratdan past yoki unga yaqin bo'lgan o'ta qizib ketgan bug' shaklida bo'lgan qurilmalar. Ishlash printsipiga ko'ra, bug '-suyuqlik sovutgichlari uch turga bo'linadi: bug'ni siqish, singdirish va jet. 3.a) Bug 'siqish - u larning ishi ishchi suyuqlikning quruq to'yingan yoki ozgina qizib ketgan bug'ini kompressorda siqishga asoslangan. Bug 'siqish sovutish mashinalari. Bug 'siqish sovutgich mashinasining aylanishida ishchi suyuqlikning doimiy fazali o'zgarishi sodir bo'ladi (qaynatish, bug'lanish va keyin kondensatsiya). Bir bosqichli ideal bug 'sovutish mashinasining sxematik diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. O'rnatish uskunasining asosiy elementlari kompressor, kondensator, kengaytirgich (kengaytiruvchi) va evaporatator hisoblanadi. Teskari Karno sikli bo'lgan mashina aylanishi nam bug 'hududida sodir bo'ladi. Sovutgich 1-bug'latgichda bosim va T0 haroratda qaynaydi; bunda q0 issiqlik sovutilgan issiqlikdan beriladi. Bug'latgichdan ho'l bug 2-kompressor tomonidan so'riladi va harorat T ga ko'tarilishi bilan adiabatik tarzda siqiladi. Kompressor yangi bug'ni 3-kondensatorga haydaydi, bu erda bug' doimiy bosim va T haroratda kondensatsiyalanadi va sovutish suviga issiqlik q beradi. . Suyuq sovutgich kengaytirgichga 4 kiradi va adiabatik tarzda kengayadi, ichki energiya hisobiga foydali ish hosil qiladi. Keyinchalik, sovutgich evaporatatorga kiradi va ish aylanishi yana takrorlanadi. 3.b) Absorbsiya - bug'ning siqilishi ishchi suyuqlikning (eritma yoki gazlar aralashmasidan qattiq yoki suyuqlikning yutilishi) atrof-muhit haroratida va undan yuqori haroratda uning desorbsiyasi (qattiq moddadan atrof-muhitga chiqishi) ga asoslangan. harorat. Ushbu turdagi o'rnatishlar soddaligi, ishonchliligi va iqtisodiy samaradorligi tufayli eng keng tarqalgan. Absorbsion sovutish mashinalari ikkilik aralashmani ishlatadi, uning tarkibiy qismlari bir xil bosimda turli xil qaynash nuqtalariga ega. Sovutgichning qaynash nuqtasi past bo'lishi kerak, changni yutish (absorber) yuqori qaynash nuqtasiga ega bo'lishi kerak. Eng ko'p ishlatiladigan ammiak-suv eritmalari bo'lib, ularda ammiak sovutgich, suv esa changni yutish hisoblanadi. Ammiak-suv sovutish mashinasining sxematik diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. Bug'latgichda 4 po bosim va haroratda hosil bo'lgan ammiak bug'lari absorber 5 ga so'riladi va u erda kuchsiz ammiak-suv eritmasi tomonidan so'riladi. Ammiak bug'ining yutilishida ajralib chiqadigan issiqlik Qa sovutish suvi bilan chiqariladi. Absorbtsiya jarayoni bug'lanish moslamasidagi bosimdan bir oz kamroq doimiy bosimda sodir bo'ladi. Absorberda olingan eritma nasos 6 tomonidan generatorga (qozonga) quyiladi 1. Bunda nasos ln ish sarflaydi. Generatorda ammiak-suv eritmasi kondensator pkdagi bosimdan bir oz yuqoriroq bosimda bug'lanadi. Ammiak-suv bug'ini ishlab chiqarish uchun sarflangan issiqlik Qg tashqi manbadan (bug', issiq suv) ta'minlanadi. Ammiakning yuqori konsentratsiyasi bo'lgan suv-ammiakli bug' kondensator 2 ga kiradi va u erda kondensatsiyalanadi va issiqlik Q ni sovutuvchi suvga o'tkazadi. Kondensatordan suyuq ammiak nazorat klapan (drossel) 3 orqali evaporatatorga yo'naltiriladi, u erda qaynab, sovutish effekti Q0 hosil qiladi. 3.c) Jet (bug 'ejektori). Bug 'ejektorli sovutgich mashinasining o'ziga xos xususiyati shundaki, u ishlash uchun ishlaydigan bug'ning kinetik energiyasidan foydalanadi. Ushbu mashinalar odatda suvni sovutish suvi sifatida ishlatadilar. Bug 'ejektorli mashinalarda oraliq sovutish suyuqligining yo'qligi sovutilgan suvning harorati bug'latgichdagi qaynash nuqtasiga teng bo'lishiga imkon beradi, bu esa sovutish mashinasining issiqlik samaradorligini va tejamkorligini oshiradi. Bug 'ejektor mashinasining afzalliklari dizayn va ishlashning soddaligini ham o'z ichiga oladi. Biroq, bunday mashinalar yordamida 0-10 ° S musbat haroratda sovuqni olish mumkin. 4) Qattiq - sovutish uchun qattiq ishlaydigan suyuqlik ishlatiladigan qurilmalar. Ushbu qurilmalar hozirda asosan 20 K dan past harorat oralig'ida jismoniy tadqiqotlar uchun foydalaniladi. Issiqlik nasosi qurilmalari. Issiqlik pompasi qurilmalarida issiqlik uzatuvchining harorati atrof-muhit haroratiga teng yoki undan biroz yuqori, issiqlik qabul qiluvchining harorati esa atrof-muhit haroratidan sezilarli darajada yuqori, ya'ni Tn (To. Issiqlik nasoslari - bu energiyani o'tkazuvchi qurilmalar. issiqlik ta'minoti uchun zarur bo'lgan past harorat darajasidan yuqori haroratgacha bo'lgan issiqlik shakli.Ushbu qurilmalarning asosiy maqsadi past potentsial manbalardan, masalan, atrof-muhitdan issiqlikdan foydalanishdir.Hozirgi vaqtda issiqlik nasoslarining uchta asosiy guruhi ishlab chiqilgan va ular mavjud. foydalanishda: 1) siqish (bug'); 2) reaktiv (ejektor turi); 3) singdirish. 1) Kompressiv issiqlik nasoslari. Siqish nasoslari alohida binolar yoki binolar guruhlarini issiqlik bilan ta'minlash, shuningdek, alohida sanoat ustaxonalari yoki inshootlarini issiqlik bilan ta'minlash uchun ishlatiladi. Freonlar odatda issiqlik pompasi qurilmalarida ishlaydigan vosita sifatida ishlatiladi. Shaklda. 4.1-rasmda ideal bug 'siqishli issiqlik nasosining sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. Past potentsialli mavjud issiqlik bug'latgich I ga Tn haroratda beriladi. Ishchi agent bug'lari bug'latgich I dan kompressor II ga 1-holatda kiradi va pk bosimiga va mos keladigan to'yinganlik harorati Tk ga siqiladi. 2-holatda ishchi agentning siqilgan bug'lari III kondensatorga kiradi, u erda ular issiqlikni isitish tizimining sovutish suviga o'tkazadilar. Kondensatorda ishchi agentning bug'lari kondensatsiyalanadi. Kondenserdan ishchi agent suyuqlik shaklida ekspander IV ga kiradi (sovutish bilan birga ishlab chiqarilgan ishchi suyuqlikning kengayishi foydali ishni bajarish bilan sodir bo'ladigan qurilma), bu erda ishchi agentning pk bosimidan kengayishi sodir bo'ladi. po bosimiga to'g'ri keladi, bu uning harorati va chiqish haroratining pasayishi bilan birga keladi. Ekspanderdan ishchi agent I evaporatatorga kiradi va tsikl yopiladi. Yopiq tsiklda ishlaydigan issiqlik nasoslarining diagrammasi (4.5-rasm) bug 'siqish sovutish moslamalarining diagrammasidan tubdan farq qilmaydi. 2) Jet issiqlik nasoslari. Hozirgi vaqtda ejektor tipidagi reaktiv issiqlik nasoslari keng qo'llaniladi. Yuqori bosimli bug 'jet apparatiga kiradi va ish oqimining energiyasidan foydalanib, AOK qilingan oqim siqiladi. Qurilmadan ikkita oqim aralashmasi chiqadi. Shunday qilib, AOK qilingan bug 'siqilganligi sababli, uning harorati bir vaqtning o'zida ortadi. Keyin siqilgan bug 'oqimi o'rnatishdan chiqariladi. Jet issiqlik nasoslari hozirgi vaqtda texnik xizmat ko'rsatish qulayligi, ixchamligi va qimmat elementlarning yo'qligi tufayli eng keng tarqalgan. 3) Absorbsion issiqlik nasoslari. Absorbsion issiqlik nasoslari ishqorlarning suvli eritmalari (NaOH, KOH) tomonidan suv bug'ini singdirish printsipi asosida ishlaydi. Suv bug'ini yutish jarayoni ekzotermik, ya'ni issiqlik chiqishi bilan sodir bo'ladi. Bu issiqlik eritmani so'rilgan bug'ning haroratidan sezilarli darajada yuqori haroratgacha qizdirishga sarflanadi. Absorberdan chiqish joyidagi qizdirilgan ishqor eritmasi sirt bug'latgichga yo'naltiriladi, bu erda ikkilamchi bug 'yutgichga kiradigan birlamchi bug'dan yuqori bosimda hosil bo'ladi. Shunday qilib, yutilish issiqlik nasoslarida yuqori bosimli bug 'ishlab chiqarish jarayoni tashqaridan etkazib beriladigan issiqlik yordamida amalga oshiriladi. Absorbsion issiqlik nasoslari yuqori samarali, harakatlanuvchi qismlarga ega emas va uskunani osongina ishlab chiqarish mumkin. Biroq, assimilyatsiya nasoslari yuqori o'ziga xos metall iste'molini talab qiladi, bu esa ularni katta hajmli qiladi. Metall korroziya ehtimoli qotishma po'latdan uskunalar ishlab chiqarishni talab qiladi. Shu sababli, yutilish issiqlik nasoslari sanoatda keng qo'llanilmaydi. Issiqlik transformatori bir vaqtning o'zida sovutish va issiqlik nasosi qurilmasi sifatida ishlashi mumkin; bu holda Tn < To va Tn > To. Bu jarayon birlashtirilgan deb ataladi. Kombinatsiyalangan jarayonda issiqlik va sovuq bir vaqtning o'zida hosil bo'ladi - A muhiti sovutiladi va B muhiti isitiladi.Shunday qilib, sovutish moslamalarida harorati atrof-muhit haroratidan past bo'lgan jismlar sun'iy ravishda sovutiladi. Issiqlik pompasi qurilmalari issiqlik ta'minoti uchun atrof-muhitdan yoki boshqa past potentsial muhitdan issiqlikdan foydalanadi. Sovutish jarayoni quyidagicha davom etadi. Sovutilgan korpus sovutgichga Tn < To haroratda issiqlik beradi: keyin sovutgich mashinasida berilgan mexanik energiya hisobiga sovutgichning harorati To haroratgacha ko'tariladi. Isitilgan sovutgich qv = qn + l issiqlik miqdorini atrof-muhitga o'tkazadi. Issiqlik pompasidagi jarayon xuddi shunday davom etadi, lekin o'rnatish maqsadiga muvofiq har xil harorat potentsiallarida - past haroratli atrof-muhit issiqligining bir qismini qizdirilgan B tanasiga o'tkazish. Issiqlik transformatorlarida ishlaydigan moddalar va sovutish suvi (sovutgichlar). Issiqlik transformatorlarida jarayonlarni amalga oshirish uchun zarur termodinamik, fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan ishchi moddalar (agentlar) ishlatiladi. Ular bir hil yoki bir nechta, odatda ikkita moddaning aralashmasi bo'lishi mumkin. Ko'pgina issiqlik transformatorlarida ishlaydigan moddalar fazaviy o'zgarishlarga uchraydi. Hozirgi vaqtda issiqlik transformatorlarida quyidagi ishchi moddalar qo'llaniladi: a) sovutgichlar - atmosfera bosimida +80 dan -130 ° S gacha bo'lgan past qaynash nuqtasiga ega bo'lgan moddalar. Qaynish nuqtasi +80 dan -30 ° C gacha bo'lgan sovutgichlar odatda issiqlik nasoslari qurilmalarida, 0 dan -130 ° C gacha pastroq qaynash nuqtalari bilan - o'rtacha sovuq qurilmalarda qo'llaniladi; b) past qaynash nuqtasi bo'lgan gazlar va gaz aralashmalari (shuningdek havo); c) assimilyatsiya qiluvchi o'simliklarning ish agentlari va absorbentlari; d) issiqlikning quyi manbasining harorati tn> O °C bo'lgan sovutgichlarda, masalan, konditsionerlik uchun termofizik xususiyatlari tufayli ishlatiladigan suv. Issiqlik transformatorlarining tejamkor va xavfsiz ishlashi uchun sovutgichlar quyidagi talablarga javob berishi kerak: a) qaynash va kondensatsiya haroratida past ortiqcha bosimga, 1 kg agentning yuqori issiqlik ko'rsatkichlariga, kichik o'ziga xos bug' hajmiga (porshenli kompressorlar uchun), suyuqlikning past issiqlik sig'imi va yuqori issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari va issiqlik uzatish; b) past yopishqoqlikka ega, qotib qolish harorati past bo'lishi mumkin va yog'da erimaydi (pistonli kompressorlar uchun); c) kimyoviy jihatdan chidamli, yonmaydigan, portlamaydigan va metallarning korroziyasiga olib kelmasligi; d) inson tanasi uchun zararsiz bo'lishi; e) kam bo'lmagan va arzon bo'lishi. Gaz sovutgichli qurilmalarning ishchi agentlari past normal qaynash nuqtasi, past viskozite, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik sig'imi Cp bo'lishi kerak, bu harorat va bosimga bir oz bog'liq. Absorbsion o'simliklarning ishchi agentlari yuqoridagi talablarga javob berishdan tashqari, tegishli sorbentlar bilan birgalikda yaxshi so'rilishi va desorbsiyalanishi kerak.
|
| |