Особливості

При застосуванні теплових насосів необхідно пам'ятати, що для всіх типів теплових насосів характерний ряд особливостей.

1. По-перше, тепловий насос виправдує себе тільки в добре утепленому будинку, тобто з тепловтратами не більше 100 Вт/м2. Чим тепліше будинок, тим більше вигода. Як ви розумієте, опалювати вулицю, збираючи на ній же крохи тепла, - заняття дурне.

2. По-друге, чим більше різниця температур теплоносіїв у вхідному й вихідному контурах, тим менше коефіцієнт перетворення тепла (Кпт), тобто менше економія електроенергії.  Тому більш вигідне підключення агрегату до низькотемпературних систем опалення. Насамперед, мається на увазі обігрів від водяних підлог або теплим повітрям, тому що в цих випадках температура теплоносія має бути не вище 35°С.

3. По-третє, для досягнення більшої вигоди практикується експлуатація теплових насосів у парі з додатковим генератором тепла (у таких випадках говорять про використання бівалентної схеми опалення). У будинку з великими тепловтратами ставити насос великої потужності (більше 30 квт) невигідно. Він громіздкий, а буде працювати на повну силу всього лише біля місяця. Адже кількість дійсно холодних днів не перевищує 10-15% від тривалості опалювального сезону. Тому часто потужність теплового насоса призначають рівної 70-80% від розрахункової опалювальної. Вона буде покривати всі потреби будинку в теплі доти, поки вулична температура не опуститься нижче певного розрахункового рівня (температури бівалентності), наприклад, мінус 5-10°С. Із цього моменту в роботу включається другий генератор тепла. Є різні варіанти його використання. Найчастіше таким помічником служить невеликий електронагрівник, але можна поставити й рідкопаливний котел. Можливі й більш складні теплові бівалентні схеми, наприклад включення сонячного колектора. Для цього, у деяких серійних системах теплових насосів і сонячних колекторів така можливість передбачена в конструкції. У цьому випадку, змішування тепла, що йде від теплового насоса  (це досить інерційна система) і від сонячного колектора (малоінерційна система) робиться в бойлері.

Практичні питання

1). Методика розрахунку оптимізації режиму печей.

Нагрівальними печами зазвичай називають печі, у яких здійснюється нагрівання металу перед обробкою тиском (прокаткою, куванням).Поруч із тепловим і температурним режимом до роботи печей велике значення має тут режим тиску в печі. Ідеальним було б такий режим тиску в печі, у якому холодний повітря не потрапляв в піч, а димові гази не вибивалися із печі. Якщо холодний повітря потрапляє у піч, це призводить до витрати тепла (збільшує чад металу

Тепловий і температурний режими

 Сучасні нагрівальні криниці є камерними печами періодичної дії зі змінним у часі тепловим і температурним режимом. У багатьох нагрівальних криниць нагрівання металу здійснюється садками, тобто. після видачі всіх нагрівальних зливків осередки криниць знову завантажують злитками. При видачі та ув'язнення зливків внаслідок частого відкривання кришки кладка робочого простору нагрівальних криниць охолоджується. Тому, за роботі криниць на гарячому посаді першої хвилини нагріву температура зливків вище температури поверхні кладки і основний споживач тепла у період – кладка колодязя.

Витрата тепла підтримують максимальним до того часу, поки температура тієї частини зливка, яка нагрівається швидше, не досягне граничного значення. Цей період називається періодом нагріву. Після ним настає час витримки, протягом якої відбувається поступове зменшення витрати тепла, позаяк у протягом цього часу температура поверхні зливків залишається постійної і тепло витрачається лише з прогрів зливка в перетині. У цей час температура відведених продуктів згоряння залишається приблизно постійної. 

Теплову потужність нагрівальних криниць вибирають те щоб забезпечити швидкий підйом температури кладки і поверхні зливків на початку нагріву. При заниженою потужності період нагріву затягнеться, а період витримки скоротиться, на повний цикл нагріву буде нераціонально великим. При завищеній максимальному витратах палива період нагріву скоротиться, але збільшиться нерівномірність температури в перетині зливка і період витримки затягнеться. І це викликає надмірне збільшення тривалості повного виробничого циклу нагріву.

На роботу нагрівальних криниць дуже великий впливає початкова температура зливків. Зазвичай нагрівальні криниці працюють у домінуючій ступеня на гарячому посаді, тобто. в осередок для нагріву до температури прокатки (близько 1200С) поміщають не повністю охоловши після розливання зливки, температура яких 700 – 850С. Що відсоток гарячого посаду і початкова температура зливків, то більше вписувалося продуктивність нагрівальних криниць і тих нижче питома витрата тепла на нагрівання металу. Відсоток гарячого посаду і початкова температура зливків залежать від міри організації виробництва цьому підприємстві. На тих заводах, де культура виробництва досить висока, гарячий посад сягає 95 %, а початкова температура зливків перед нагріванням 800 – 850С.

Оптимальний значення теплової потужності (з хімічної теплу палива) лежать у межах 200 – 300МДж/т садки. Робоча температура в нагрівальних криницях становить 1350 – 1400С. Задля більшої такий робочої температури потрібно спалювати паливо те щоб калориметрична температура горіння досягала 2100 – 2200С.

1.Шлаковидалення. У процесі нагріву металу відбувається його окислювання. Новоутворена окалина стікає по граням зливків на криниць і бути звідти видалена. Існують два методу видалення окалини: сухошлаковиділення і рідке.

При сухошлаковиділення в колодязь насипається дрібний кокс, який вбирає окалину і крізь 5 – 6всадов із нею видаляється через спеціальні люки. Потім згори при відкритої кришці засипається і разрівнюється на нову порцію кокса.

Після цього метал нагрівають знову.

При рідкому шлаковидаленню коксу частина подину відсутня;подину виконують з вогнетривких матеріалів, не котрі взаємодіють із окалиною; окалина в рідкому стані видаляється подина осередків через спеціальну льотку.

Кожен з цих методів притаманні сферу застосування, свої вади суспільства і переваги.

Недоліки :

- непродуктивні витрати часу на засипку і видалення коксу ;

- уповільнений прогрів і донної частини зливка, кілька утопленої в кокс

- необхідність мати у цеху сховище для коксу та поганий санітарний стан цеху (при засипанню коксу піднімається хмара пилу);

- вкрай негативний вплив коксовій пилу на кераміку регенераторів

Проте – шлаковидалення це єдиний метод видалення окалини в конструкціях, де неможливо забезпечити текучість окалини наподу осередки. Цим обставиною й сферу застосування методу шлаковидалення.

Рідке шлаковидалення дозволяє усунути згадані недоліки, властиві ; однак вона теж позбавлене нестачі, яка полягає у цьому, що з рідкому шлаковидаленню нерівномірно зношується подина колодязя, і злитки втрачають стійкість.

Тепловий режим і опалення печей. Тепловий і температурний режими прохідних нагрівальних печей незмінні у часі. Проте температура за довжиною печі то, можливо незмінна, а може і змінюватися.

Якщо нагрівається тіло, масивне в тепловому відношенні, то різке зростання температури поверхні може викликати виникнення надмірного температурного перепаду. Тому масивний метал нагрівають порівняно повільно, поступово, до того часу, що він не придбає необхідних пластичних властивостей, тобто. до 500С. Цим і викликано використання методичного температурного режиму роботи печей. Для нагріву металу, що за своїми розмірам і властивостями ближчі один до тонкому тілу, ніж до масивному (наприклад, сляби), створено печі, які працюють за режиму, що розмістився на проміжне становище між камерним і методичним. Щоб якось забезпечити загальний підйом температурного рівня, в печі виконують дві зварювальні зони, у кожному у тому числі відбувається спалювання палива. При нагріванні металу тонкого в тепловому відношенні використовують камерний режим, у якому підтримується практично однакова температура з усього робочому простору задля більшої камерного режиму необхідно пальники (форсунки) .Існує торцеве і сводове опалення печей. При торцевому опаленні характер зміни температури за довжиною печі визначає число та призначення її зон. Метал вступає у зону найнижчих температур і, просуваючись назустріч димовим газам, температура яких все підвищується, поступово нагрівається. Методична зона – перша (у процесі металу), з мінливих за довжиною температурою. У цьому зоні метал поступово підігрівається до надходження у зону високих температур (зварювальну). Щоб уникнути виникнення надмірних термічних напруг часто необхідний повільний нагрівання металу у інтервалі температур від 0 до 500С. Метал нагрівається димовими газами, тобто. утилізує тепло димових газів, відведених із зони високих температур. Загальне падіння температури димових газів у методичної зоні дуже важливо. Зазвичай, у зоні високих температур методичних печей температура газів тримається лише на рівні 1300 – 1400С, наприкінці ж методичної зони вона не більше 850 – 1100С. Методична зона значно збільшує коефіцієнт використання тепла, що досягає 40 – 45 %, тоді як у камерних печах вона становить 18 – 20 %.

Зона високих температур чи зварювальна – друга у процесі металу. У цьому зоні здійснюється швидкий нагрівання поверхні заготівлі до кінцевої температури. Температура нагріву металу у методичних печах зазвичай становить 1150 – 1250С. Для інтенсивного нагріву поверхні металу до цих температурах зварювальної зоні необхідно забезпечувати температуру на 150 – 250С вище, тобто. температура газів у зварювальної зоні мусить бути 1300 – 1400С.

Томильна зона (зона витримки) – третя у процесі металу. Вона служить вирівнювання температур в перетині металу. У зварювальної зоні до високих температур нагрівається лише поверхню металу. Через війну створюється великий перепад температур в перетині металу, неприпустимий за технологічними вимогам . Температуру в томильній зоні підтримують всього на 30 – 50С вище необхідної температури нагріву металу. Такий трьохступінчатий режим нагріву необхідний у випадках, коли нагрівають заготівлі, у яких може виникнути значний перепад температур за "товщиною (більш 200С на 1 м товщини металу). Такі печі (із трьома зонами) називають трьохзонними методичними печами.

Визначення розмірів печей

Розміри робочого простору визначають, з продуктивності, розміру й часу нагріву заготівлі. Якщо Р – задана продуктивність печі, а – час нагріву (год), то тут для забезпечення цієї продуктивності в печі у процесі нагріву повинна бути садка металу, дорівнює G =P.

Знаючи розміри заготівлі (a – ширина, м; b – товщина, м; l – довжина, м), можна визначити масу g однієї заготівлі та число заготовок, які перебувають у печі n =G/g.

Зазвичай при n < 200 прим. Роблять однорядну піч, довжина якої дорівнює L =a · n, м.

Для дворядної печі L =a · n/2.

Якщо n/2 > 200, то піч виконують трьохрядною тощо.

Ширину печі визначають підсумовуванням довжини заготівлі та необхідних проміжків між заготівлею і стінами печі чи торгівлі між двома заготовки. Ці зазори зазвичай рівні приблизно 0,25 м, тому ширина однорядної печі дорівнюватиме B = l + 2·0.25 м; дворядної B =2l + 3·0,25 метрів і т.д. Довжину печі з проступодом слід визначати з урахуванням проміжків між заготовки. Зазвичай відстань між гранями сусідніх заготовок становить 0,5 – 0,7 їх товщини.

Тому довжина печі у разі становитиме

L =a*n + (0,5 –0,7)b(n + 1).

Висоту зводу печей h найчастіше визначають, згідно з досвідом добре працюючих печей. Так, для трьохзонних штовхальних печей і з проступодом відстань від вищої точки зводу рівня пода становить, м:

Початок печі (місце посаду металу)………………..1,2 – 1,5

Висота зварювальних зон:

Верхніх….…………………………………………….2,2 – 2,6

Нижніх….……………………………………………..2,4 – 3,0

Часто при достатньому конструктивному досвіді та наявності інформації про добре працюючих печей визначають не невдовзі нагріву, а використовуючи величину напруженості активного пода На.

І тут

>F*а =Р/На,

а довжина печі L*a =F*a/B, де У – ширина печі.