Ventajas y desventajas
En primer lugar, las ventajas de las bombas de calor incluyen la eficiencia: para transferir 1 kWh de energía térmica al sistema de calefacción, la instalación necesita gastar solo 0,2-0,35 kWh de electricidad. Dado que la conversión de energía térmica en energía eléctrica en las grandes centrales eléctricas se produce con una eficiencia de hasta el 50%, aumenta la eficiencia del uso de combustible cuando se utilizan bombas de calor: trigeneración. Requisitos simplificados para los sistemas de ventilación y aumenta el nivel de seguridad contra incendios. Todos los sistemas funcionan con circuitos cerrados y prácticamente no requieren costos operativos, aparte del costo de la electricidad necesaria para operar el equipo.
Otra ventaja de las bombas de calor es la posibilidad de pasar del modo de calefacción en invierno al modo de aire acondicionado en verano: en lugar de radiadores, los fancoils o sistemas de “techo frío” se conectan a un colector externo.
La bomba de calor es confiable, su funcionamiento está controlado por automatización. Durante la operación, el sistema no requiere mantenimiento especial, las posibles manipulaciones no requieren habilidades especiales y se describen en las instrucciones.
Una característica importante del sistema es su naturaleza puramente individual para cada consumidor, que consiste en la elección óptima de una fuente estable de energía de bajo grado, el cálculo del coeficiente de conversión, el reembolso y otras cosas.
La bomba de calor es compacta (su módulo no supera el tamaño de un frigorífico convencional) y es casi silenciosa.
Aunque la idea expresada por Lord Kelvin en 1852 se realizó cuatro años después, las bombas de calor no se pusieron en práctica hasta la década de 1930. Para 2012, en Japón, más de 3,5 millones de unidades están en funcionamiento, en Suecia, alrededor de 500.000 casas se calientan con bombas de calor de varios tipos.
Las desventajas de las bombas de calor geotérmicas utilizadas para la calefacción incluyen el alto costo de los equipos instalados, la necesidad de una instalación compleja y costosa de circuitos de intercambio de calor subterráneos o submarinos externos. La desventaja de las bombas de calor de fuente de aire es la menor eficiencia de conversión de calor asociada con el bajo punto de ebullición del refrigerante en el evaporador de "aire" externo. Una desventaja común de las bombas de calor es la temperatura relativamente baja del agua calentada, en la mayoría de los casos no más de +50 °C ÷ +60 °C, y cuanto mayor sea la temperatura del agua calentada, menor será la eficiencia y confiabilidad del sistema. bomba de calor.
Centrales térmicas qué es
Hoy en día, las centrales eléctricas se utilizan para diversos fines.
Por ejemplo, las centrales eléctricas especiales que funcionan con la ayuda de energía térmica no son las más utilizadas en esta área, pero tienen una gran cantidad de ventajas operativas.
Dichos equipos generan, transmiten y convierten electricidad, llevándola al consumidor.
A pesar de esta funcionalidad, el equipo requiere un cuidadoso diagnóstico y mantenimiento. Esto incluye prácticas estándar de seguridad técnica, organización de la gestión y trabajos de mantenimiento importantes.
Vista general del equipo.
El diseño de la central eléctrica está representado por un conjunto de sistemas y unidades clave que funcionan para producir electricidad mediante la conversión de energía térmica en energía mecánica.
El mecanismo principal en tales estaciones es un generador eléctrico bruto. Además del eje móvil, se incluye una cámara de combustión en el diseño, desde la cual eventualmente se libera calor.
Una nota importante es que este método implica la liberación de sustancias gaseosas y vapor.
A menudo, esto se aplica a las estaciones que se alimentan a través de complejos hidrológicos. En tales comunicaciones, la presión del vapor aumenta, después de lo cual el vapor mueve el rotor de la turbina de la central eléctrica.
Así, toda la energía entra en el eje del motor y genera una corriente eléctrica.
Vale la pena señalar que no toda la energía térmica se pierde en este caso, pero puede usarse, por ejemplo, para calentar.
Principios de funcionamiento de las centrales térmicas
Uno de los principales momentos de trabajo es el voltaje, por lo que se alimenta la estación. A menudo, los complejos están equipados con un potencial energético de hasta mil voltios. Básicamente, estas estaciones se utilizan localmente para abastecer instalaciones industriales.
El segundo tipo incluye complejos, cuyo potencial es de más de mil voltios y se utiliza para proporcionar energía a áreas individuales y, a veces, a ciudades. Su tarea es transformar y distribuir energía.
Un factor importante es la potencia, que oscila entre tres y seis GW. Estas cifras dependen del tipo de combustible utilizado para la combustión en la cámara de combustión. Hoy se permite el uso de combustible diesel, fuel oil, combustible sólido y gas.
Construcción de redes de calefacción.
Hasta cierto punto, las centrales eléctricas son eslabones de una enorme cadena de redes de calefacción.
Sin embargo, vale la pena señalar que, a diferencia de redes similares que usan líneas de alto voltaje, aquí se usan redes de calor.
Sirven para dotar de agua caliente a las estaciones.
Tales líneas implican el uso de válvulas de cierre de tipo y tamaño adecuados, equipadas con válvulas y métodos para controlar el portador de calor.
Además, en la práctica, se utiliza el uso de tuberías de vapor incluidas en la infraestructura de redes térmicas. Sin embargo, en tales casos, para asegurar el correcto funcionamiento de la planta, es necesario instalar sistemas de eliminación de condensados.
Sistemas de control automático
En el mundo moderno, el trabajo mecánico se está reemplazando gradualmente por medio del control de automatización. Con la ayuda de un controlador especial, el empleado supervisa el correcto flujo de trabajo de los bloques de la estación, sin distraerse de las funciones del despachador.
Por lo tanto, el funcionamiento de los bloques térmicos está controlado por sensores especiales, y el sistema registra los datos y los transmite al panel de control. Después de recopilar información de los sensores, el sistema analiza y corrige los parámetros operativos de las centrales eléctricas.
Reglas para el mantenimiento de centrales eléctricas.
El punto más importante en el excelente funcionamiento de la estación es el mantenimiento de las comunicaciones en buen estado.
Los ingenieros prueban el rendimiento de los componentes individuales de la instalación, después de lo cual se lleva a cabo un diagnóstico completo del sistema.
Los especialistas prueban los componentes electrónicos y mecánicos de la caja.
Existen controles programados y periódicos de defectos, destrucción y estructurales.
Al mismo tiempo, el trabajo no se altera y los materiales del cuerpo no se deforman, lo cual es importante para la construcción de energía.
Después de identificar y eliminar los focos de mal funcionamiento, el control se realiza mediante sensores y un sistema analítico bajo la supervisión del operador.
Resultados
El uso de tales sistemas implica el logro de la máxima productividad en el campo del suministro de energía.
Esto se logra mejorando las habilidades de los empleados, mejorando y automatizando el proceso de trabajo, así como instalando equipos modernos.
Sin embargo, debido a los altos costos, la administración trata de adherirse a configuraciones y métodos de control estándar en la administración de centrales eléctricas.
Los principales tipos de bombas de calor son
agua-agua, aire-aire, suelo-agua, aire-agua, agua-aire, suelo-aire.
Como puede ver, pueden surgir fuentes naturales de calor de bajo potencial: el calor del suelo, las aguas subterráneas y el aire exterior, y el refrigerante que circula directamente en el sistema puede ser agua (salmuera) además de aire.
suelo como fuente de calor
La temperatura del suelo desde una profundidad de 5-6 metros es prácticamente proporcional a la temperatura media anual del aire exterior. Debido al hecho de que la temperatura del suelo es estable los 12 meses del año, surge la diferencia de temperatura necesaria para la operación más productiva de HP en invierno, para calefacción, y en verano, para refrigeración. La energía de tierra requerida es tomada por un colector de tierra ubicado en el suelo y acumulada en el propio refrigerante, luego el refrigerante ingresa al evaporador HP y el círculo de circulación se repite, después de la próxima eliminación de calor. Como refrigerante se utiliza un líquido anticongelante.
Por lo general, el agua se mezcla con propilenglicol para su uso, también es posible con etilenglicol. Los tipos de bombas de calor "tierra-agua" o "tierra-aire" se dividen en verticales y horizontales, según la ubicación del circuito de tierra en el suelo. Si los sistemas se fabrican correctamente, son fiables y tienen una larga vida útil. Además, la eficiencia de HP vertical y horizontal sigue siendo alta independientemente de la época del año.
 |
 |
| Sonda de suelo horizontal | Sonda de tierra vertical |
Desventajas de las sondas de tierra verticales:
- la necesidad de una gran área tecnológica; - la aparición de sacos de aire en el pozo debido a la colocación no calificada, que empeoran significativamente la eliminación de calor del suelo; - la imposibilidad de reconstrucción.
Desventajas de las sondas de tierra horizontales:
- requieren altos costos de operación; - la imposibilidad de usar enfriamiento pasivo; - movimientos de tierra volumétricos; - la viabilidad técnica de instalación de estructuras está limitada por requisitos adicionales.
El agua como fuente de calor.
El uso de este tipo de calor es bastante diverso. HP "agua-agua" y "agua-aire" permiten el uso de aguas subterráneas, como artesianas, térmicas, subterráneas. También se usa ampliamente como fuente de calor: embalses, lagos, aguas residuales, etc. Cuanto más abajo se encuentra la tubería en la columna de agua, a través de la cual se transfiere el calor, más estable, confiable y productiva es la operación de la HP.
Ventajas de las bombas de calor agua-agua, agua-aire:
- excelente coeficiente de conversión COP debido a la temperatura estable de la fuente (la temperatura del agua subterránea es de alrededor de 6-7 °C durante todo el año); - los sistemas ocupan áreas tecnológicas pequeñas; - vida útil de 30-40 años; - costos operativos mínimos; - posibilidad de aplicación grandes capacidades.
Desventajas de las bombas de calor agua-agua, agua-aire:
- aplicable está limitada por la territorialidad, por falta de fuente o en condiciones urbanas; - se necesitan requisitos elevados para el débito del pozo de suministro; - cuando la temperatura del agua aumenta, es necesario verificar la protección anticorrosiva y el contenido de manganeso y hierro.
El aire como fuente de calor.
Los HP aire-agua o aire-aire se utilizan con mayor frecuencia para sistemas de calefacción bivalentes o monoenergéticos y para proporcionar agua caliente.
Ventajas de las bombas de calor aire-aire y aire-agua:
- simplicidad de diseño, instalación y operación; - posibilidad de uso en cualquier zona climática; - menor costo y período de amortización en comparación con HP de otras fuentes de calor;
Desventajas de las bombas de calor (HP) "aire-aire", "aire-agua":
- deterioro del coeficiente de eficiencia debido a cambios en la temperatura ambiente; - bajo rendimiento del sistema a temperaturas inferiores a 0 °C, lo que implica la necesidad de una fuente de calor adicional para el período de calefacción.
Motores térmicos de combustión externa
- una.Un motor Stirling es un aparato térmico en el que un fluido de trabajo gaseoso o líquido se mueve en un espacio cerrado. Este dispositivo se basa en el enfriamiento y calentamiento periódicos del fluido de trabajo. En este caso, se extrae energía, lo que ocurre cuando cambia el volumen del fluido de trabajo. El motor Stirling puede funcionar con cualquier fuente de calor.
- 2. Máquinas de vapor. Su principal ventaja es la sencillez y las excelentes cualidades de tracción, que no se ven afectadas por la velocidad de trabajo. En este caso, puede prescindir de una caja de cambios. De esta manera, la máquina de vapor se diferencia mejor del motor de combustión interna, que produce una cantidad insuficiente de energía a bajas velocidades. Por esta razón, la máquina de vapor es conveniente para usar como motor de tracción. Desventajas: baja eficiencia, baja velocidad, consumo constante de agua y combustible, peso elevado. Anteriormente, las máquinas de vapor eran el único motor. Pero requerían mucho combustible y se congelaban en invierno. Luego fueron reemplazados paulatinamente por motores eléctricos, motores de combustión interna, turbinas de vapor y de gas, que son compactos, de mayor eficiencia, versatilidad y eficiencia.
Recepción de instalaciones térmicas desde reparación
Al aceptar equipos de reparaciones, se realiza una evaluación de la calidad de la reparación, que incluye una evaluación de: la calidad del equipo reparado; la calidad de las reparaciones realizadas.
Las calificaciones de calidad se establecen:
- preliminar: una vez finalizadas las pruebas de elementos individuales de una central térmica y en su conjunto;
- finalmente, en base a los resultados de una operación controlada mensual, durante la cual se debe probar el equipo en todos los modos, se deben realizar pruebas y ajustes de todos los sistemas.
Los trabajos realizados durante la revisión de las centrales térmicas se aceptan de acuerdo con la ley. El certificado de aceptación va acompañado de toda la documentación técnica de la reparación realizada (croquis, certificados de aceptación intermedios para unidades individuales e informes de prueba intermedios, documentación de construcción, etc.).
Los certificados de aceptación de reparación con toda la documentación se almacenan de forma permanente junto con las fichas técnicas de las instalaciones. Todos los cambios identificados y realizados durante la reparación se registran en las fichas técnicas de las instalaciones, esquemas y planos.
Historia
El concepto de bombas de calor fue desarrollado en 1852 por el destacado físico e ingeniero británico William Thomson (Lord Kelvin) y mejorado y detallado por el ingeniero austriaco Peter Ritter von Rittinger. Peter Ritter von Rittinger es considerado el inventor de la bomba de calor, ya que diseñó e instaló la primera bomba de calor conocida en 1855. Pero la aplicación práctica de la bomba de calor se adquiere mucho más tarde, o más bien en los años 40 del siglo XX, cuando el inventor-entusiasta Robert Weber (Roberto C. Webber) experimentó con el congelador. Un día, Weber tocó accidentalmente un tubo caliente a la salida de la cámara y se dio cuenta de que el calor simplemente se había expulsado. El inventor pensó en cómo utilizar este calor y decidió poner un tubo en una caldera para calentar agua. Como resultado, Weber proporcionó a su familia una cantidad de agua caliente que no podían usar físicamente, mientras que parte del calor del agua calentada se liberaba al aire. Esto lo llevó a pensar que tanto el agua como el aire se pueden calentar desde una fuente de calor al mismo tiempo, por lo que Weber mejoró su invento y comenzó a conducir agua caliente en espiral (a través de un serpentín) y a usar un pequeño ventilador para distribuir el calor alrededor. la casa para calentarla. Con el tiempo, fue Weber quien tuvo la idea de “bombear” el calor de la tierra, donde la temperatura no cambiaba mucho durante el año. Colocó tubos de cobre en el suelo, por los que circulaba freón, que "recogía" el calor de la tierra.El gas se condensó, cedió su calor en la casa y volvió a pasar por el serpentín para recoger la siguiente porción de calor. El aire fue puesto en movimiento por un ventilador y circuló por toda la casa. Al año siguiente, Weber vendió su vieja estufa de carbón.
En la década de 1940, la bomba de calor era conocida por su extrema eficiencia, pero la necesidad real surgió después de la crisis del petróleo en 1973, cuando, a pesar de los bajos precios de la energía, hubo interés en la conservación de la energía.
Títulos para diapositivas
diapositiva 1
Presentación Tipos de motores térmicos Completado por: estudiante del grupo 14K1 Polina Kozhenova
diapositiva 2
Motores térmicos Motor de vapor Gas, turbina de vapor Motor a reacción ICE Tipos de motores térmicos
diapositiva 3
Los motores térmicos realizan en su trabajo la transformación de un tipo de energía en otro. Así, las máquinas son dispositivos que sirven para convertir un tipo de energía en otro. Convierte la energía interna en energía mecánica. La energía interna de los motores térmicos se forma debido a la energía del combustible.
diapositiva 4
Una máquina de vapor es una máquina térmica de combustión externa que convierte la energía del vapor calentado en trabajo mecánico del movimiento alternativo del pistón y luego en el movimiento de rotación del eje. En un sentido más amplio, una máquina de vapor es un motor de combustión externa que convierte la energía del vapor en trabajo mecánico.
diapositiva 5
Un motor de combustión interna es un tipo de motor, un motor térmico, en el que la energía química del combustible que se quema en la zona de trabajo se convierte en trabajo mecánico. A pesar de que los motores de combustión interna son un tipo relativamente imperfecto de motores térmicos, están muy extendidos, por ejemplo, en el transporte. A pesar de que los motores de combustión interna son un tipo relativamente imperfecto de motores térmicos, están muy extendidos, por ejemplo, en el transporte.
diapositiva 6
Una turbina de gas es un motor térmico continuo, en cuyo aparato de álabes la energía del gas comprimido y calentado se convierte en trabajo mecánico sobre el eje. Consiste en un compresor conectado directamente a la turbina, y una cámara de combustión entre ambos.
Diapositiva 7
Una turbina de vapor es un motor térmico continuo, en cuyo aparato de álabes la energía potencial del vapor de agua comprimido y calentado se convierte en energía cinética, que a su vez realiza un trabajo mecánico en el eje.
Diapositiva 8
El motor a reacción crea la fuerza de tracción necesaria para el movimiento al convertir la energía inicial en energía cinética de la corriente en chorro del fluido de trabajo. El fluido de trabajo sale del motor a alta velocidad y, de acuerdo con la ley de conservación del momento, se forma una fuerza reactiva que empuja el motor en la dirección opuesta.
Diapositiva 9
La variedad de tipos de motores térmicos indica solo la diferencia en el diseño y los principios de conversión de energía. Todos los motores térmicos tienen en común que inicialmente aumentan su energía interna debido a la combustión del combustible, seguida de la conversión de la energía interna en energía mecánica.
Definición de bomba de calor.
Una bomba de calor (HP) es uno de los dispositivos termotransformadores que proporcionan calor de un cuerpo a otro, los cuales tienen diferentes temperaturas. Los transformadores térmicos pueden ser elevadores si están diseñados para transferir calor a cuerpos de baja temperatura, y reductores si se usan para transferir calor a cuerpos de alta temperatura.
Durante mucho tiempo, la bomba de calor siguió siendo un misterio termodinámico, aunque el principio de su funcionamiento se deriva de los trabajos de Carnot, en particular, de la descripción del ciclo de Carnot, publicada en su disertación ya en 1824. Un sistema práctico de bomba de calor , llamado multiplicador de calor, fue propuesto en 1852 por Lord Kelvin, quien demostró cómo se puede usar de manera efectiva para fines de calefacción.
La bomba de calor transfiere energía interna de un portador de energía con una temperatura baja a un portador de energía con una temperatura más alta. Dado que, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, la energía térmica solo puede pasar de un nivel de temperatura alto a uno bajo sin ninguna influencia externa, es necesario utilizar energía de accionamiento para implementar el ciclo de la bomba de calor. Por lo tanto, el proceso de transferencia de energía en dirección opuesta a la diferencia natural de temperatura se lleva a cabo en un ciclo circular.
El objetivo principal de estas instalaciones es aprovechar el calor de una fuente de bajo potencial, como es el medio ambiente. Para la implementación del proceso de bomba de calor, el consumo necesario de energía externa de cualquier tipo: mecánica, química, cinética, eléctrica, etc.
Actualmente existen tres tipos de bombas de calor que se utilizan principalmente:
• compresión para el suministro de calor de viviendas individuales, así como para el suministro de calor de talleres o instalaciones industriales individuales;
• absorción para el suministro de calor de edificios y talleres industriales;
• termoeléctricas para calefacción de locales individuales o viviendas pequeñas.
Los portadores de energía alimentados con energía térmica a baja temperatura para la implementación del ciclo de bomba de calor se denominan fuentes calor. Liberan energía térmica por transferencia de calor, convección y/o radiación. Los portadores de energía que perciben energía térmica de mayor potencial en el ciclo de la bomba de calor se denominan receptores calor. Perciben la energía térmica por transferencia de calor, convección y (o) radiación.
En general, se puede proponer la siguiente definición: una bomba de calor es un dispositivo que percibe el flujo de calor a baja temperatura (en el lado frío), así como la energía necesaria para accionar y ambas energías fluyen a temperatura elevada (respecto al lado frío) en forma de flujo de calor.
Esta definición es válida tanto para bombas de calor de compresión como para unidades de absorción y termoeléctricas que utilicen el efecto Peltier.
Capacidad de calentamiento (energía térmica) de una compresión de vapor HP consta de dos componentes: el calor recibido por el viparuvache de una fuente de calor (la llamada capacidad de enfriamiento y potencia de accionamiento R, por medio del cual la energía térmica de entrada se eleva a un nivel de temperatura más alto.
En la HP de absorción se reemplazó el compresor mecánico por uno termoquímico, en forma de circuito adicional de circulación de solución con generador (caldera) y absorbedor. En lugar de energía de accionamiento eléctrica suministrada a la bomba de calor de compresión accionada eléctricamente, se suministra energía térmica al generador. Sin embargo, para ambos procesos se utiliza una fuente de energía en forma de calor residual o energía ambiental con la ayuda de un evaporador.
Por lo general, en el proceso de conversión de energía ambiental es la etapa final del proceso. La energía liberada durante la combustión de combustibles sólidos o en los reactores nucleares sufre un gran número de transformaciones hasta tomar la forma necesaria para los consumidores, se aprovecha en su totalidad y, finalmente, casi siempre pasa al medio ambiente. Las bombas de calor requieren un enfoque teórico completamente diferente. Aquí, al comienzo del proceso, la energía ambiental también se utiliza como fuente de calor además de la energía de accionamiento.
Tipos de reparaciones de instalaciones de carrocería.
Los principales tipos de reparaciones de centrales térmicas y redes de calefacción son capital y corriente. El alcance del mantenimiento y la reparación está determinado por la necesidad de mantener una condición operativa y operativa y la restauración periódica de las centrales térmicas, teniendo en cuenta su estado tecnológico real.
La revisión es una reparación realizada para restaurar las características técnicas y económicas de un objeto a valores cercanos a los valores de diseño, con el reemplazo o restauración de cualquier componente.
La aceptación de las centrales térmicas de la revisión se lleva a cabo por una comisión de trabajo designada por el documento administrativo de la organización.
Plan de renovación anual. Para todo tipo de centrales térmicas, es necesario elaborar programas de reparación anuales (estacionales y mensuales). Los planes anuales de reparación son aprobados por el jefe de la organización. Los planes prevén el cálculo de la complejidad de la reparación, su duración (tiempo muerto en reparaciones), la necesidad de personal, así como de materiales, componentes y repuestos, y se crea su stock de consumibles y de emergencia.
La reparación corriente de instalaciones térmicas es una reparación realizada para mantener las características técnicas y económicas de un objeto dentro de los límites especificados con la sustitución y/o restauración de piezas y piezas de desgaste individuales. La aceptación de la reparación actual es realizada por personas responsables de la reparación, buen estado y operación segura de las centrales térmicas.
La frecuencia y duración de todo tipo de reparaciones se establecen mediante documentos normativos y técnicos para la reparación de este tipo de centrales térmicas.
