基于热泵的发电厂。方案、说明

免费技术库

无线电电子与电气工程百科全书
免费图书馆 / 无线电电子和电气设备方案

基于热泵的发电厂。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

无线电电子与电气工程百科全书 / 替代能源

文章评论

介绍

俄罗斯冬季漫长且严酷，供热所需的燃料成本非常高，几乎是电力供应成本的两倍。传统供热的主要缺点是能源效率低（特别是小锅炉房）、经济性和环境效率低（传统供热是大城市的主要污染源之一）。此外，能源载体输送的高运输费加剧了传统供热固有的负面因素。

不可能不考虑这样严重的热力学缺点，即使用燃料的化学能用于供热系统的火用效率低，在供热系统中为6-10%。

供热网络的成本极高，这可能是区域供热系统中最不可靠的元素。直径为 1400 毫米的管道的具体事故率为每 1 公里长度每年发生 650 起事故，而直径较小的管道约为每年 300 起事故。考虑到俄罗斯供热管网总长度为XNUMX万公里，其中XNUMX万公里需要完全更换，显然，正常运行的供热管网的建设和维护所需的成本与火电厂或火电厂的成本相当。地区锅炉房。

所有传统供热的负面因素都迫切需要大量使用非传统方式。

其中一种方法是利用热泵有益地利用散发的低温（5-30°C）自然热或工业废热进行供热。

热泵由于不受区域供暖所列出的大部分缺点的影响，在国外得到了广泛的应用，1980 年美国大约有 3 万台热泵，日本有 0,5 万台，西方国家为 0,15 台。欧洲1993万台，那么12年发达国家运行的热泵装置（HPU）总数超过1万台，年产量超过2020万台，几乎所有发达国家都已经实现了热泵的批量生产。据世界能源委员会预测，到75年，先进国家利用热泵供暖和热水供应的比例将达到XNUMX%。

基本名称、索引和缩写

数量符号

c——热容量，kJ/(kg?K)；
d——空气中水蒸气的水分含量，kg/kg；
G——质量流量，kg/s；
H——热降，J/kg，kJ/kg；
h——焓，J/kg，kJ/kg；
p——压力，Pa，kPa；
n——速度，1/c；
N——功率，W，kW，MW；
q——比热耗，J/J，kJ/kJ；
Q——热量，W，kW，MW；
s——熵，J/(kg K)，J/(kg K)；
t——温度，℃；
T——温度，K；
v——比容，m3/kg；
x——蒸汽干燥度；
h——效率；
h m——机械效率；
p 是压力增加（减少）的程度；
s 是压力守恒因子。

指数

到空中；
vd——水；
vl - 湿的；
vn - 内部；
到 - 最终；
cond - 冷凝；
p——蒸汽；
cm - 混合物;
cf - 中等；
干——干；
p - 计算；
s——饱和度；
我 - 内部;
0 - 初始；沉降; 名义上的；
g - 液体。

缩略语

效率——效率系数；
HPP——热泵机组。

热泵的运行原理

热泵的工作原理源自卡诺的著作和卡诺循环的描述，该描述发表在他 1824 年的论文中。威廉·汤姆森（开尔文勋爵）于 1852 年提出了一种实用的热泵系统。用于加热目的。即使在那时，汤姆森在证明他的提议的合理性时指出，有限的能源资源不允许在熔炉中连续燃烧燃料进行加热，而且他的热量倍增器将比传统熔炉消耗更少的燃料。汤姆森提出的热泵（HP）使用空气作为工作流体。周围空气被吸入气缸，冷却时膨胀，然后通过热交换器，在热交换器中被外部空气加热。压缩至大气压后，来自气缸的空气进入加热室，被加热至高于环境温度。事实上，瑞士也采用了类似的机器。汤姆森表示，他的 HP 能够仅使用用于加热的 3% 的能量来产生所需的热量。

直到 20 世纪 30 年代和 20 年代，热泵装置才得到进一步发展，当时在英国创建了第一个利用周围空气热量供暖和供应热水的装置。此后，工作在美国开始，并建立了几个示范工厂。

欧洲第一座大型热泵工厂于 1938 年至 1939 年在苏黎世投入运行。它使用河水的热量、旋转式压缩机和制冷剂。它为市政厅提供温度为 60°C 的水供暖，功率为 175 kW。有一个带有电加热器的蓄热系统来满足高峰负荷。在夏季，该装置起到冷却作用。 1939年至1945年期间，为了减少该国的煤炭消耗，又建立了9个这样的装置。其中一些已经成功运营了30多年。

因此，1824年，卡诺首先用热力循环来描述这个过程，而这个循环仍然是与之比较和评估HP效率的根本依据。热泵可以被认为是逆向热机。热机从高温源接收热量（图1.1.1）并将其以低温释放，从而提供有用的功。热泵需要做功在低温下产生热量并在高温下输送热量。

基于热泵的发电厂
图 1.1.1。热泵和热机的热力学图。 1 - 热泵； 2 - 热机。

可以证明，如果这两种机器都是可逆的（即热力学过程不包含热量或功损失），那么它们中的每一个的效率都存在有限限制，在这两种情况下，这就是比率 Q-/ W. 如果不是这样，那么只需将一台机器连接到另一台机器就可以建造一台永动机。仅在热机的情况下，该比率以 W/Qn 的形式表示，称为热效率，而对于热泵，该比率仍以 Qn/W 的形式表示，称为热转换系数 (Kt)。

如果我们假设热量在温度 TL 等温提供，在温度 TH 等温排热，压缩和膨胀在恒定熵下进行（图 1.1.2），功由外部发动机提供，则转换系数为卡诺循环如下： Кт = TL /( TN - TL ) + 1 = TN / ( TN - TL )

基于热泵的发电厂
Ris.1.1.2

因此，任何热泵都不可能具有更好的性能，所有实际循环都只能实现尽可能接近这一极限的愿望。

热泵的分类

目前，大量的热泵装置已经建成并正在运行，其热方案、工作流体和所使用的设备各不相同。根据对各类装置的命名，在我们已知的文献资料中，并没有单一的既定观点，而是有各种各样的名称和术语。

在这方面，装置的分类非常重要，这使得可以根据一个或另一组来考虑其属性。所有类型的热泵装置都可以根据许多相似的特征进行分类。它们中的每一个仅反映装置的一个特征，因此，在热泵装置的定义中，可能有两个或更多特征。

热泵装置的分类应主要根据其运行周期进行。热泵有几种主要类型：

空气压缩机热泵；
具有机械蒸汽压缩的热泵（蒸汽压缩循环）；
吸收式热泵；
基于Rank效应的热泵；
基于使用双朗肯循环的热泵；
在斯特林循环上运行的热泵；
以布雷顿循环运行的热泵；
热电热泵。
- 倒置燃料电池；
使用熔化热的热泵；
利用机械化学效应的热泵；
利用磁热效应的热泵。

根据工作体相互作用的原理，所有热泵可分为两大类： 1）开式循环，其中工作体被取出并释放到外部环境中； 2）闭式循环，其中工作流体沿着闭式回路移动，仅通过表面式装置中的热交换与热源和消耗者相互作用。

有一级、两级和级联HPI，以及串联加热和冷却热载体并逆流运动的HPI。

预约：固定式和移动式，用于热能的积累以及余热的运输和处理。

按性能：大、中、小。

按温度状态分：高温、中温、低温。

根据操作方式：固定式、非固定式、连续式或循环式、非固定式带热能蓄能器。

按制冷剂类型：空气、氨、氟利昂、制冷剂混合物。

按消耗能源类型：由电动机或燃气轮机或燃气轮机驱动、利用二次能源等。

查看其他文章 部分替代能源.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

太空碎片对地球磁场的威胁 01.05.2024

我们越来越多地听说地球周围的空间碎片数量增加。然而，造成这个问题的不仅是活跃的卫星和航天器，还有旧任务的碎片。 SpaceX等公司发射的卫星数量不断增加，不仅为互联网的发展创造了机遇，也对太空安全构成了严重威胁。专家们现在将注意力转向对地球磁场的潜在影响。哈佛-史密森天体物理中心的乔纳森·麦克道尔博士强调，企业正在迅速部署卫星星座，未来十年卫星数量可能增长到100万颗。这些宇宙卫星舰队的快速发展可能导致地球等离子环境受到危险碎片的污染，并对磁层的稳定性构成威胁。用过的火箭产生的金属碎片会破坏电离层和磁层。这两个系统在保护大气和维护环境方面发挥着关键作用。 ... >>

散装物质的固化 30.04.2024

科学世界中有很多谜团，其中之一就是散装材料的奇怪行为。它们可能表现得像固体，但突然变成流动的液体。这一现象引起了许多研究人员的关注，也许我们终于距离解开这个谜团越来越近了。想象一下沙漏中的沙子。它通常自由流动，但在某些情况下，其颗粒开始被卡住，从液体变成固体。这一转变对从药品生产到建筑等许多领域都具有重要影响。美国的研究人员试图描述这一现象并进一步了解它。在这项研究中，科学家们利用聚苯乙烯珠袋中的数据在实验室进行了模拟。他们发现这些组中的振动具有特定的频率，这意味着只有某些类型的振动可以穿过材料。已收到 ... >>

来自档案馆的随机新闻

最硬的合金 06.08.2016

来自德克萨斯大学和佛罗里达大学的一组科学家获得了已知最坚硬的生物相容性材料。原来它是钛与金 b-Ti3Au 的合金。

钛足够惰性，不会与活组织相互作用，也不会在体内氧化，但有时它缺乏强度。平均而言，由于磨损，钛假体需要每 10 年更换一次。因此，科学家们长期以来一直面临着寻找另一种更耐用且同时具有生物相容性的材料的任务。

之前对含银和铜的钛合金进行的实验显示出良好的结果，但研究人员建议，如果在合金中使用与铜或银性质相似但原子质量更高的金属，合金会更坚固。选择黄金：它长期以来一直用于假肢。

德克萨斯州休斯顿莱斯大学的研究负责人 Emilia Morosan 教授说，这一发现是在研究钛和金磁铁时发现的。为了测试这些物质的杂质，实验室工作人员必须从样品中获取金属粉末。在 Ti3Au 的情况下，这是不可能的：金刚石刨丝器无法处理合金。

经过一系列实验，我们可以确定合金中金属的理想比例。结果是金属比目前用于制造假肢的金属强度高四倍。

其他有趣的新闻：

▪ 第一颗苏联气象卫星在发射 43 年后脱离轨道

▪ MIPI CSI-2 规范 v1.3

▪ 续航里程创纪录的电动自行车

▪ N 沟道 MOSFET 类型 STx9NK60ZD

▪ Neoline 的具有视频录制功能的新镜子

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 文章电话呼叫信号装置。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章零电阻和跳线电阻。无线电电子电气工程百科全书

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论