利用和热回收。方案、说明

利用和热回收。无线电电子电气工程百科全书

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在谈论利用和热回收之前，有必要先定义这些相似的概念。利用（使用）涉及将热量用于各种目的。回收（返回）是指将热量返回到住宅、生产过程等。

无论我们如何改进热发生器，无论我们如何隔离和密封我们的房屋，所产生的所有 100% 的热量迟早都会离开住宅。呼吸过程需要通气，这是一切的罪魁祸首。在通风过程中，热量也会与用过的空气一起离开我们的外壳。

以某种方式利用热量排放的想法并不新鲜。能够利用气体受热时密度降低的最简单的装置是众所周知的烟囱。正如热电专家所说，这是一个固定的矫直器，可在炉子中提供通风，从而使您能够实现更高的燃料燃烧温度。房间通风的一个例子是壁炉。如今，它被错误地认为是热发生器。但坦率地说，壁炉产生的热量是没有用的：就效率而言，该设备在所有已知的热量发生器中占据最后的位置。

冶金中的热回收理念尤其重要。工业消耗的一半以上的能源和开采的煤炭的三分之一以上都直接用于冶金的需求。热交换器允许利用冶金过程的热量来加热鼓风。此类设备还可用于住宅楼宇的热回收[1]。

进风与出风进行热交换的强制通风方案如图1所示。

利用和热回收

电风扇驱动用过的空气通过热交换器。同时，新鲜空气进入房间并被加热。为了提高该加热程度，需要提高排出到外部的废气的压力。通常用于热回收的气体（空气、蒸汽、烟雾）含有各种会堵塞热交换器的污染物。为了防止这种情况，再次需要增加用于在热交换器中加热的气体的压力。这可以借助节流阀来完成——节流阀是一个小直径的孔，可以防止气体自由移动。通过将气压增加到 30-40 个大气压，可以将其加热到 700°C 以上。气体在压缩时温度升高的特性用于柴油发动机、空调、液化气体等。

但使用扼流圈来集中热量在能量上是不切实际的。为了提高热回收和热回收装置的效率，需要使用膨胀器代替节流阀，最好是基于切向涡轮（涡流涡轮）的膨胀器，如图2所示，其中1是螺旋供气装置，2是定向喷嘴装置，3是转子，4是出口扩压器。

利用和热回收

从本质上讲，膨胀机只不过是气动马达，气体在其中膨胀、做功并被大大冷却。如今，透平膨胀机被用在几乎不可或缺的地方：液化氢气，当氢气通过节流阀时，不会被冷却，相反会被加热。

如今，膨胀机配备了特殊冷却的水制动器。产生的沸水的热量通过冷却塔（一根直径非常大的垂直管道）加以利用（图 3）。

利用和热回收

在冷却塔中，热量通过大气的超对流来冷却水。这些设备是数百年前发明的，如今它们在道德上已经过时了，它们正在被更高效、更紧凑的热泵所取代，这些热泵允许 100% 使用低电势热量。还应该记住，冷却塔是大气热污染的最大来源之一。

如果膨胀机不装有制动器，而是装有压缩机、发电机或用作发动机，则压缩气体所消耗的一些能量可以返回，同时热交换单元的效率也会提高。

为了节省供暖用电，可以使用各种类型的热泵，但最有趣的是热回收与运动或电力回收相结合的装置。

图 4 显示了执行通风单元和热发生器功能的热交换器。

利用和热回收

作为工作流体，使用来自由该热机通风和加热的房间的空气。负载（压缩机）通过电动机和膨胀机之间的差速器进行分配。驾驶员熟悉车辆驱动桥中差速器的操作。

由压缩机和膨胀机组成的涡轮增压装置的设计也是众所周知的。空调中使用涡轮增压使效率提高了2倍。如果在同流换热器中使用涡轮增压（图 5），则将不再需要差速器。

利用和热回收

但最诱人的是使用切向涡轮膨胀机来驱动发电机的想法（图 6）。

利用和热回收

透平膨胀机的运行速度巨大（每分钟数万甚至数十万转），允许使用具有高功率密度和效率的发电机。通过足够强大的热交换器，可以在膨胀机的出口处获得过冷空气，这使得使用基于超导体的发电机成为可能。如今，小学生已经开始制作超导体 [2]。为此，将钇、钡和铜氧化物的混合物以 8:1:2 的比例烧结 3 小时。这种材料在液氮温度（77°K）下已经表现出超导性。

今天，比以往任何时候都更需要考虑节省热量和电力。基于它们的热泵和换热器将极大地帮助实现几乎 100% 的节约。

这些设备的使用将大大减少我们家中的电力和热量损失。但最重要的是，换热器将显着减少有害排放，这些排放如今已经导致了不可预测的灾难性自然变化。

参考文献：

热回收//电。 - 2001. - N9。 - C.3。
Tuchinsky L. 幸运对他微笑。 K.：1990 年，125 页。

作者：Y.胡须

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