22

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет технологии и техники лесной промышленности

Кафедра энергосбережения, гидравлики и теплотехники

Специальность1-43 01 06 «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент»

Специализация «Энергоэффективные технологии в лесном комплексе»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

на курсовую работу

по дисциплине «Энергосбережение в лесном комплексе»

Тема «Тепловая компрессорная установка для теплоснабжения с переохладителем»

Исполнитель:

Студент 8 гр.

4 к. фак-та ТТЛП

Цеван П.Н.

Руководитель :

Кунтыш В.Б.

Минск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат ………………………………………………………. 4

Введение …………………………………………………………5

1.Описание схемы и принцип действия установки …………...10

2. Тепловой расчет установки………………………………….13

3.Выбор оборудования…………………………………………..17

3.1.Испаритель………………………………………………..17

3.2.Переохладитель…………………………………………..18

3.3.Компрессор……………………………………………….21

3.4.Конденсатор…………………………………………… 24

Заключение…………………………………………………….…25

Список используемой литературы………………………………26

Приложение………………………………………………………27

Реферат

Курсовая работа 26 стр., 7 рис., 4 табл., 9 источников.

Тепловой насос, система отопления, горячее водоснабжение, теплонасосная установка, источник тепла, оборудование, расход агента, площадь поверхности теплообмена.

Объект исследования – тепловой насос для отопления пожарного депо лесозавода.

Цель работы –использование тепловой насос для целей отопления пожарного депо лесозавода.

Данным проектом предусматривается установка теплового насоса для охлаждения оборотной воды, применяемой для охлаждения оборудования при производстве телевизионных корпусов с дальнейшим использованием теплоты оборотной воды для системы горячего водоснабжения завода.

Рассчитан энергетический баланс тепловой насос и подобрано оборудование для теплового насоса.

Введение

Важнейшими характеристиками уровня развития общества являются способ его энергообеспечения и культура энергопотребления – от примитивного пользования даровой природной энергией к последовательному ряду сменяющихся видов все более совершенных энергоносителей: дрова, уголь, нефть, газ. Тепловые насосы на сегодняшний день занимают особое, лидирующее положение и относятся к более эффективным энергосберегающим тепло- и массообменным устройствам и технологиям.

Уже сегодня в США более 30% жилых домов оборудованы ТН. Только в четырех странах США, Швеции, Англии и Германии в настоящее время работает около 10 миллионов ТН, которые экономят в год 220 млн. т.у.т. В России работает 2–3 тысячи теплонасосных установок. АО "Энергия", г. Новосибирск освоило выпуск четырех типов ТН различной производительности от НТ-100 (0,116 МВт) до НТ-10000 (9,3–10,8 МВт). По прогнозам Мирового энергетического комитета к 2020 г. 75 % теплоснабжения (коммунального и производственного) в развитых странах будет осуществляться с помощью ТН Беларусь значительно отстает в данной области, хотя для Республики экономический и экологический эффект применения теплонасосных установок будет гораздо выше, чем в странах Европы и США с учетом более жестких климатических условий и более продолжительного отопительного периода.

Тепловые насосы (ТН) являются альтернативным источником теплоснабжения, позволяющим использовать вторичные энергетические ресурсы низкопотенциального тепла. Применяется два типа ТН: «вода – вода» и «воздух – вода». Такой подход связан с достаточно большим наличием источников вторичного тепла в виде сбросов теплой воды и вытяжного воздуха с температурами от 5 до 25^С. Особое внимание уделяется предприятиям, имеющим градирни, системы оборотного водоснабжения, забор воды из артезианских скважин и вентвыбросы различной влажности.

Проведенные аналитические исследования показывают достаточно объемный рынок для использования теплонасосных установок на предприятиях. Приемлемый срок окупаемости составляет 3–4 года. Он определен исходя из анализа потребностей и расходов энергоносителей, капитальных затрат на внедрение теплонасосных установок и параметров источников низкопотенциального тепла.

Наиболее целесообразно с экономической точки зрения внедрение тепловых насосов в тех случаях, когда одновременно необходимо обеспечить как теплоснабжение, так и холодоснабжение предприятия. Такие ситуации возникают при выработке сроков эксплуатации холодоснабжающего оборудования (холодильных машин, градирен) или теплоснабжающего оборудования (котельных на различных видах топлива и теплотрасс). Проведенные расчеты однозначно показывают экономическую эффективность тепловых насосов в вышеуказанных случаях при наличии на объектах технологических источников низкопотенциального тепла.

Следует отметить, что тепловые насосы не требуют отдельных зданий или других сооружений, а размещаются непосредственно в помещениях объекта. Им находится место в теплоузлах, машинных залах или в подсобных помещениях. При этом температуры производимого тепла в 50  58^С оказывается достаточной для обеспечения нужд отопления или горячего водоснабжения за счет отсутствия потерь в теплотрассах и желании заказчиков ограничить теплопотребление.

Вообще теплонасосное теплоснабжение из всех видов не­традиционной энергетики является наиболее быстро развиваю­щейся отраслью, и в некоторых развитых странах оно уже явля­ется главным конкурентом традиционной теплоэнергетики, основанной на сжигании органического топлива. В соответствии с прогнозами Мирового энергетического комитета (МИРЭК) к 2020 г. в развитых странах 75 % тепла для отопления и горячего водоснабжения будет поступать от тепловых насосов. Швеция - безусловный мировой лидер в практическом использовании теп­ловых насосов - уже сейчас около 60% необходимого для теп­лоснабжения тепла получает от теплонасосных установок. При­чем применение ТН в Швеции стало настолько массовым, прежде всего по экономическим соображениям, что когда в 1985 г. в стра­не был проведен опрос населения на тему «Какое из видов ото­пления жители страны предпочитают?», то 95 % опрошенных ответили - теплонасосное. В Швеции работают две самые мощ­ные ТНС на 320 и 200 МВт; обе на низкопотенциальном тепле Балтийского моря, температура воды которого в отопительный период составляет всего 5-6 °С. И в других развитых странах - США, Швейцарии, Японии, Франции и т.д. - развитие теплонасосного теплоснабжения подтверждает прогнозы МИРЭК.

ТН вовлекает в полезное использование тепло низкопотенциального источника Qнп есте­ственного происхождения (тепло грунта, грунтовых вод, при­родных водоемов, солнечная энергия) или техногенного проис­хождения (промышленные стоки, очистные сооружения, тепло вентиляционных выбросов и т.п.) с температурой от +3 до +40°С, т.е. такое тепло, которое не может быть напрямую ис­пользовано для теплоснабжения.

Естественно, возможность получения больше полезного тепла, чем затрачено первичной энергии, и предопределила быстрое развитие теплонасосного теплоснабжения в мире.

Бо­лее того, во многих развитых странах существуют разнообраз­ные системы льгот. Так, например, в ФРГ, по крайней мере, до 1995 г., выделялись весьма крупные дотации фирмам, исполь­зующим тепловые

Рис. 1. Принципиальная схема получения тепла, с помощью тепловых насосов

А — парокомпрессионный тепловой насос с электроприводом; Б — парокомпрессионный тепловой насос с приводом от двигателя внутреннего сгорания и утилизацией сбросного тепла ДВС; В — одноступенчатый абсорбционный теп­ловой насос. Qт — теплота, выделяющаяся при сжигании топлива; Qп — тепло­вые потери; Qнп — тепло низкопотенциального источника; Qе — тепло выбро­са; Qпт — тепло, поступающее потребителю; Nе —электрическая мощность, за­трачиваемая на работу теплового насоса.

насосы, - 300 марок на 1 кВт теплонасосной мощности, а в Баварии и того больше - 400 марок.

Швейцарской национальной программой энергосбережения в течение 1995-1998 гг. планировалось увеличение производства теплонасосного тепла в три раза - с 750 до 2250 ГВт/ч. Для реализации этой программы выделялись крупные инвестиции крупными энергетическими компаниями и применялись существенные налоговые льготы.

Эффективность применения ТН определяется двумя факторами:

1) опережающим увеличением стоимости замещаемого топлива по сравнению с ростом стоимости электроэнергии;

2) достижением термодинамической оптимизации цикла.

Первый фактор не зависит от совершенства и качества производимых тепловых насосов, а регулируется государственной политикой в энергетике. Например, в ФРГ за период 1972-1990 гг. стоимость нефти увеличилась в 6 раз, газа - в 2, а электроэнергии - в 1,7 раза, да еще плюс существенные государственные дотации. В Швеции с 1980 по 1989 г. цены на электроэнергию сохранялись достаточно низкими и, главное, стабильными, что при одновременном, хотя и небольшом, росте цен на органическое топливо способствовало постоянному увеличению эффективности использования теплонасосного теплоснабжения. Естественно, в этих странах идет бурный рост теплонасосного теплоснабжения и, соответственно, производства тепловых насосов.

Также тепловые насосы нашли своё применение при сушке лесоматериалов.

Рис. 2. Сушилка для лесоматериалов с тепловым насосом:

а— схема сушилки; б- диаграммы потоков энергии в исходном варианте и при использовании теплового насоса; 1- вентилятор для циркуляции воздуха; направление потока теплоты; 3- конденсатор; 4 -охлаждающий вентилятор; дроссельный клапан; 6 - компрессор; 7- испаритель; 8 - конденсатосборник; 9 - полезная энергия; 10 - потери в сушильной камере; 11 - потери при выработке теплоты; 12 — потери при подготовке и распределении топлива; 13 - выработка электроэнергии; 14 -первичная энергия; 15 - подогрев свежеговоздуха паром, длительность сушки 3 недели, температура воздуха на входе в сушилку 60 °С; 16 - теплота, полученная за счет конденсации влаги из уходящего воздуха; 17 - сушилка, оборудованная тепловым насосом, длительность сушки 6 недель, температура 45 °С; 18 - мазут

Применение теплового насоса при сушке лесоматериалов может дать значительную экономию энергии. На рис. 2 а показана сушилка для досок с тепловым насосом. Осушенный в испарителе воздух после нагрева в конденсаторе снова подводится к штабелю досок. Перед пуском компрессора температура в камере увеличивается до 20-25 °С при помощи электронагревателя. Для получения более высокого коэффициента преобразования теплового насоса была уменьшена температура нагрева воздуха с 60 °С в исходном варианте до 45 ° С. Хотя это увеличило время сушки с 3 недель до 6, экономия составила 20 %. На рис. 25 б приведена диаграмма потоков энергии, наглядно показывающая уменьшение энергопотребления при применении теплового насоса. При расчете мощности привода компрессора необходимо учитывать теплоту, вносимую воздушным вентилятором, так как в конце процесса высушивания она может приводить к избытку энергии в камере. В этом случае предусматривается отвод лишней теплоты. При наличии двух камер избыточная теплота первой камеры может использоваться для нагрева другой.