Előnyök és hátrányok
Mindenekelőtt a hőszivattyúk előnyei közé tartozik a hatékonyság: 1 kWh hőenergia átviteléhez a fűtési rendszernek mindössze 0,2-0,35 kWh villamos energiát kell elköltenie. Mivel a nagy erőművekben a hőenergia elektromos energiává történő átalakítása akár 50%-os hatásfokkal is megtörténik, a hőszivattyúk használatakor az üzemanyag-felhasználás hatékonysága nő - trigeneráció. Egyszerűsített követelmények a szellőzőrendszerekre és növelik a tűzbiztonság szintjét. Minden rendszer zárt hurkokkal működik, és gyakorlatilag nem igényel működési költséget, kivéve a berendezés működtetéséhez szükséges villamos energia költségét.
A hőszivattyúk másik előnye, hogy télen fűtési üzemmódról nyáron légkondicionáló üzemmódra válthatnak: csak radiátorok helyett fan coil vagy „hideg mennyezeti” rendszerek csatlakoznak egy külső kollektorhoz.
A hőszivattyú megbízható, működését automatika vezérli. Működés közben a rendszer nem igényel különleges karbantartást, az esetleges manipulációk nem igényelnek különleges készségeket, és az utasításokban vannak leírva.
A rendszer fontos jellemzője a tisztán egyéni jellege minden fogyasztó számára, amely az alacsony minőségű energia stabil forrásának optimális kiválasztásából, a konverziós együttható kiszámításából, a megtérülésből és egyéb dolgokból áll.
A hőszivattyú kompakt (modulja nem haladja meg a hagyományos hűtőszekrény méretét) és szinte hangtalan.
Bár Lord Kelvin 1852-ben megfogalmazott ötlete négy évvel később valósult meg, a hőszivattyúkat csak az 1930-as években ültették át a gyakorlatba. 2012-re Japánban több mint 3,5 millió egység üzemel, Svédországban mintegy 500 000 házat fűtenek különféle típusú hőszivattyúk.
A fűtésre használt geotermikus hőszivattyúk hátrányai közé tartozik a beépített berendezések magas költsége, a külső földalatti vagy víz alatti hőcserélő körök bonyolult és költséges telepítésének szükségessége. A levegős hőszivattyúk hátránya az alacsonyabb hőátalakítási hatásfok, amely a külső "levegő" elpárologtatóban lévő hűtőközeg alacsony forráspontjához kapcsolódik. A hőszivattyúk általános hátránya a felmelegített víz viszonylag alacsony hőmérséklete, a legtöbb esetben legfeljebb +50 °C ÷ +60 °C, és minél magasabb a felmelegített víz hőmérséklete, annál kisebb a hatásfoka és megbízhatósága. hő pumpa.
Hőerőművek mi ez
Ma az erőműveket különféle célokra használják.
Például a hőenergiával működő speciális erőművek nem a leggyakrabban használtak ezen a területen, de számos működési előnnyel rendelkeznek.
Az ilyen berendezések villamos energiát termelnek, továbbítanak és átalakítanak, és eljuttatják azt a fogyasztóhoz.
E funkció ellenére a berendezés gondos diagnosztikát és karbantartást igényel. Ez magában foglalja a szabványos műszaki biztonsági gyakorlatokat, az irányítási szervezést és a nagyobb karbantartási munkákat.
A berendezés általános képe
Az erőmű kialakítását olyan rendszerek és kulcselemek összessége képviseli, amelyek a hőenergia mechanikai energiává alakításával villamos energiát termelnek.
Az ilyen állomásokon a fő mechanizmus egy bruttó elektromos generátor. A mozgatható tengelyen kívül egy égéstér is szerepel a kialakításban, amelyből végül hő szabadul fel.
Fontos megjegyzés, hogy ez a módszer gáznemű anyagok és gőz kibocsátásával jár.
Ez gyakran vonatkozik azokra az állomásokra, amelyeket hidrológiai komplexumokon keresztül táplálnak. Az ilyen kommunikáció során a gőznyomás megemelkedik, ami után a gőz megmozgatja az erőmű turbina rotorját.
Így az összes energia belép a motor tengelyébe, és elektromos áramot generál.
Érdemes megjegyezni, hogy ebben az esetben nem minden hőenergia vész el, hanem felhasználható például fűtésre.
A hőerőművek működési elvei
Az egyik fő munkamomentum a feszültség, amely miatt az állomás táplált. A komplexumok gyakran akár ezer voltos energiapotenciállal vannak felszerelve. Alapvetően az ilyen állomásokat helyileg ipari létesítmények ellátására használják.
A második típusba olyan komplexek tartoznak, amelyek potenciálja meghaladja az ezer voltot, és egyes területek, néha városok energiaellátására szolgálnak. Feladatuk az energia átalakítása és elosztása.
Fontos tényező a teljesítmény, amely három és hat GW között mozog. Ezek az adatok az égéstérben az égéshez használt tüzelőanyag típusától függenek. Ma már megengedett a gázolaj, fűtőolaj, szilárd tüzelőanyag és gáz használata.
Fűtőhálózatok építése
Az erőművek bizonyos mértékig egy hatalmas fűtési hálózat láncszemei.
Érdemes azonban megjegyezni, hogy a hasonló, nagyfeszültségű vezetékeket használó hálózatokkal ellentétben itt hőhálózatot használnak.
Az állomások melegvízellátását szolgálják.
Az ilyen vezetékek megfelelő típusú és méretű elzárószelepek használatát jelentik, amelyek szelepekkel és a hőhordozó szabályozására szolgáló módszerekkel vannak felszerelve.
Emellett a gyakorlatban a hővezetékek infrastruktúrájába tartozó gőzvezetékek használatát alkalmazzák. Ilyen esetekben azonban az üzem megfelelő működése érdekében kondenzvíz-eltávolító rendszerek telepítése szükséges.
Automatikus vezérlőrendszerek
A modern világban a mechanikai munkát fokozatosan felváltja az automatizálási vezérlés. A dolgozó egy speciális vezérlő segítségével felügyeli az állomásblokkok helyes munkafolyamatát anélkül, hogy elterelné a figyelmét a diszpécser funkcióiról.
Így a termikus blokkok működését speciális érzékelők vezérlik, a rendszer pedig rögzíti az adatokat és továbbítja a központnak. Az érzékelőktől származó információgyűjtés után a rendszer elemzi és korrigálja az erőművek üzemi paramétereit.
Az erőművek karbantartásának szabályai
Az állomás kiváló működésének legfontosabb pontja a kommunikáció megfelelő állapotban tartása.
A mérnökök tesztelik a telepítés egyes elemeinek teljesítményét, majd átfogó rendszerdiagnosztikát hajtanak végre.
A szakemberek tesztelik a ház elektronikus és mechanikai alkatrészeit.
Vannak ütemezett és időszakos ellenőrzések a hibák, roncsolódások és szerkezeti hibák tekintetében
Ugyanakkor a munkavégzés nem zavaró, a karosszéria anyagok nem deformálódnak, ami az energetikai épület szempontjából fontos.
A meghibásodási központok azonosítása és megszüntetése után az irányítást érzékelők és analitikai rendszer végzi a kezelő felügyelete mellett.
Eredmények
Az ilyen rendszerek használata a maximális termelékenység elérését jelenti az energiaellátás területén.
Ezt az alkalmazottak készségeinek fejlesztésével, a munkafolyamat javításával és automatizálásával, valamint korszerű berendezések telepítésével érik el.
A vezetőség azonban a magas költségek miatt igyekszik betartani a szabványos konfigurációkat és szabályozási módszereket az erőművek irányítása során.
A hőszivattyúk fő típusai a következők
víz-víz, levegő-levegő, talaj-víz, levegő-víz, víz-levegő, talaj-levegő.
Amint látható, természetes, alacsony potenciálú hőforrások jöhetnek ki - a talaj, a talajvíz és a kültéri levegő hője, valamint a rendszerben közvetlenül keringő hűtőközeg lehet víz (sóoldat), valamint levegő.
talaj mint hőforrás
A talaj hőmérséklete 5-6 méter mélyről gyakorlatilag arányos a külső levegő évi átlagos hőmérsékletével. Tekintettel arra, hogy a talajhőmérséklet az év mind a 12 hónapjában stabil, a szükséges hőmérséklet-különbség a HP legtermékenyebb működéséhez télen - fűtéshez, nyáron - hűtéshez szükséges. A szükséges talajenergiát a talajban elhelyezett talajkollektor veszi fel, és magában a hűtőfolyadékban halmozódik fel, majd a hűtőfolyadék a HP elpárologtatóba kerül és a körforgás megismétlődik, a következő hőelvonás után. Ilyen hűtőfolyadékként fagyálló folyadékot használnak.
Általában a vizet propilénglikollal keverik a felhasználáshoz, ez lehetséges etilénglikollal is. A föld-víz vagy talaj-levegő hőszivattyúk típusai függőleges és vízszintesre oszthatók, attól függően, hogy a földkör hol helyezkedik el a talajban. Ha a rendszereket megfelelően gyártják, akkor megbízhatóak és hosszú élettartamúak. Ezenkívül a függőleges és vízszintes HP hatékonysága az évszaktól függetlenül magas marad.
 |
 |
| Vízszintes talajszonda | Függőleges földelőszonda |
A függőleges talajszondák hátrányai:
- nagy technológiai terület igénye - szakképzetlen fektetés miatt a kútban légzsákok kialakulása, amelyek jelentősen rontják a talaj hőelvonását - a rekonstrukció ellehetetlenülése.
A vízszintes talajszondák hátrányai:
- magas üzemeltetési költségeket igényelnek; - passzív hűtés alkalmazásának lehetetlensége; - térfogati földmunkák; - az építmények beépítésének műszaki megvalósíthatóságát további követelmények korlátozzák.
Víz, mint hőforrás
Az ilyen típusú hő felhasználása meglehetősen változatos. HP "víz-víz" és "víz-levegő" lehetővé teszi a talajvíz, például artézi, termálvíz, talajvíz használatát. Hőforrásként is széles körben használják - tározókban, tavakban, szennyvízben stb. Minél alacsonyabban helyezkedik el a cső a vízoszlopban, amelyen keresztül a hő átadódik, annál stabilabb, megbízhatóbb és termelékenyebb a HP működése.
A víz-víz, víz-levegő hőszivattyúk előnyei:
- kiváló COP konverziós együttható, a stabil forráshőmérsékletnek köszönhetően (a talajvíz hőmérséklete egész évben kb. 6-7 °C); - a rendszerek kis technológiai területet foglalnak el; - élettartama 30-40 év; - minimális üzemeltetési költség; - lehetőség nagy kapacitások alkalmazása.
A víz-víz, víz-levegő hőszivattyúk hátrányai:
- területileg korlátozottan alkalmazható, forráshiány miatt vagy városi viszonyok között; - magas követelményeket támasztanak a betápláló kút terhére; - ha a víz hőmérséklete emelkedik, ellenőrizni kell a korrózióvédelmet, ill. mangán és vas tartalma.
A levegő, mint hőforrás
A HP levegő-víz vagy levegő-levegő rendszert leggyakrabban bivalens vagy monoenergetikus fűtési rendszerekhez és meleg víz biztosításához használják.
A levegő-levegő és levegő-víz hőszivattyúk előnyei:
- a tervezés, a telepítés és a kezelés egyszerűsége; - a felhasználás lehetősége bármely éghajlati övezetben; - a legalacsonyabb költség és megtérülési idő a többi hőforráshoz képest
A "levegő-levegő", "levegő-víz" hőszivattyúk (HP) hátrányai:
- a hatékonysági együttható romlása a környezeti hőmérséklet változásai miatt; - a rendszer alacsony teljesítménye 0 ° C alatti hőmérsékleten, ami további hőforrás szükségességét jelenti a fűtési időszakra.
Külső égésű hőmotorok
- egy.A Stirling-motor olyan termikus berendezés, amelyben egy gáznemű vagy folyékony munkaközeg zárt térben mozog. Ez az eszköz a munkafolyadék időszakos hűtésére és melegítésére épül. Ebben az esetben energiát vonnak ki, ami akkor következik be, amikor a munkafolyadék térfogata megváltozik. A Stirling motor bármilyen hőforrással működhet.
- 2. Gőzgépek. Fő előnyük az egyszerűség és a kiváló tapadási tulajdonságok, amelyeket nem befolyásol a munka sebessége. Ebben az esetben megteheti sebességváltó nélkül. Ily módon a gőzgép jobban eltér a belső égésű motortól, amely alacsony fordulatszámon nem ad elegendő teljesítményt. Emiatt a gőzgép kényelmesen használható vontatómotorként. Hátrányok: alacsony hatásfok, alacsony fordulatszám, állandó víz- és üzemanyag-fogyasztás, nagy tömeg. Korábban a gőzgépek voltak az egyetlen motorok. De sok üzemanyagot igényeltek, és télen megfagytak. Majd fokozatosan felváltották őket az elektromos motorok, belső égésű motorok, gőzturbinák és gázmotorok, amelyek kompaktabbak, nagyobb hatásfokúak, sokoldalúak és hatékonyabbak.
Termikus berendezések átvétele javításból
A berendezések javításból történő átvételekor a javítás minőségének értékelésére kerül sor, amely a következők értékelését tartalmazza: a javított berendezés minősége; az elvégzett javítások minősége.
A minőségi besorolások beállítása:
- előzetes - a hőerőmű egyes elemeinek és egészének tesztelésének befejezése után;
- végül - egy havi ellenőrzött művelet eredményei alapján, amely során a berendezést minden üzemmódban tesztelni kell, minden rendszer tesztelését és beállítását el kell végezni.
A hőerőművek nagyjavítása során végzett munkákat a törvény szerint átveszik. Az átvételi okirathoz mellékeljük az elvégzett javítás összes műszaki dokumentációját (vázlatok, az egyes egységek közbenső átvételi igazolásai és közbenső vizsgálati jegyzőkönyvek, építési dokumentáció stb.).
A javítási átvételi igazolásokat minden dokumentummal a beépítések műszaki adatlapjaival együtt tartósan tároljuk. A javítás során azonosított és végrehajtott változtatások bekerülnek a beépítések műszaki adatlapjaiba, diagramokba és rajzokba.
Sztori
A hőszivattyúk koncepcióját még 1852-ben a kiváló brit fizikus és mérnök, William Thomson (Lord Kelvin) dolgozta ki, majd Peter Ritter von Rittinger osztrák mérnök fejlesztette tovább és részletezte. Peter Ritter von Rittingert tartják a hőszivattyú feltalálójának, aki 1855-ben tervezte és telepítette az első ismert hőszivattyút. De a hőszivattyú gyakorlati alkalmazását jóval később, vagy inkább a XX. század 40-es éveiben sajátították el, amikor a feltaláló-rajongó Robert Weber (Robert C Webber) kísérletezett a fagyasztóval. Egy nap Weber véletlenül megérintett egy forró csövet a kamra kijáratánál, és rájött, hogy a hőt egyszerűen kidobták. A feltaláló átgondolta, hogyan használja fel ezt a hőt, és úgy döntött, hogy egy csövet tesz egy kazánba, hogy melegítse a vizet. Ennek eredményeként Weber olyan mennyiségű meleg vizet biztosított családjának, amelyet fizikailag nem tudtak felhasználni, miközben a felmelegített víz hőjének egy része a levegőbe került. Ez arra késztette, hogy arra gondoljon, hogy a víz és a levegő egyidejűleg melegíthető egy hőforrásból, ezért Weber továbbfejlesztette találmányát, és elkezdte a forró vizet spirálisan vezetni (egy tekercsen keresztül), és egy kis ventilátort használt a hő elosztására. a házat felfűteni. Idővel Webernek támadt az ötlete, hogy „kiszivattyúzza” a hőt a földből, ahol a hőmérséklet nem sokat változott az év során. Rézcsöveket helyezett a földbe, amelyeken keresztül freon keringett, ami "összegyűjtötte" a föld hőjét.A gáz lecsapódott, feladta hőjét a házban, és ismét áthaladt a tekercsen, hogy felvegye a következő hőmennyiséget. A levegőt egy ventilátor indította el, és keringtette az egész házban. A következő évben Weber eladta régi széntűzhelyét.
Az 1940-es években a hőszivattyú rendkívüli hatékonyságáról volt ismert, de az igazi igény az 1973-as olajválság után jelentkezett, amikor az alacsony energiaárak ellenére érdeklődés mutatkozott az energiatakarékosság iránt.
Feliratok a diákhoz
dia 1
Előadás Hőmotorok típusai Elkészítette: Polina Kozhenova 14K1 csoport tanulója
2. dia
Hőgépek Gőzgép Gáz, gőzturbina Sugárhajtómű ICE A hőgépek típusai
3. dia
A hőgépek munkájuk során megvalósítják az egyik energiafajtának a másikká történő átalakítását. Így a gépek olyan eszközök, amelyek arra szolgálnak, hogy az egyik energiafajtát a másikba alakítsák át. A belső energiát mechanikai energiává alakítja. A hőgépek belső energiája az üzemanyag energiája miatt alakul ki
4. dia
A gőzgép egy külső égésű hőgép, amely a felmelegített gőz energiáját a dugattyú oda-vissza mozgásának mechanikai munkájává, majd a tengely forgó mozgásává alakítja. Tágabb értelemben a gőzgép olyan külső égésű motor, amely a gőzenergiát mechanikai munkává alakítja.
5. dia
A belső égésű motor olyan motortípus, hőmotor, amelyben a munkaterületen égő tüzelőanyag kémiai energiája mechanikai munkává alakul át. Annak ellenére, hogy a belső égésű motorok a hőmotorok viszonylag tökéletlen típusai, nagyon elterjedtek például a közlekedésben. Annak ellenére, hogy a belső égésű motorok a hőmotorok viszonylag tökéletlen típusai, nagyon elterjedtek például a közlekedésben.
6. dia
A gázturbina olyan folyamatos hőgép, amelynek lapátos berendezésében a sűrített és felmelegített gáz energiája a tengelyen mechanikai munkává alakul át. Közvetlenül a turbinához csatlakoztatott kompresszorból és közöttük lévő égéskamrából áll.
7. dia
A gőzturbina egy folyamatos hőgép, amelynek lapátos berendezésében a sűrített és felmelegített vízgőz potenciális energiája mozgási energiává alakul, ami viszont mechanikai munkát végez a tengelyen.
8. dia
A sugárhajtómű úgy hozza létre a mozgáshoz szükséges vonóerőt, hogy a kezdeti energiát a munkafolyadék sugáráramának mozgási energiájává alakítja. A munkaközeg nagy fordulatszámon áramlik ki a motorból, és az impulzusmegmaradás törvényének megfelelően reaktív erő képződik, amely a motort az ellenkező irányba tolja.
9. dia
A hőmotorok típusainak sokfélesége csak az energiaátalakítás kialakításának és elveinek különbségét jelzi. Minden hőmotorban közös, hogy kezdetben az üzemanyag elégetése miatt növelik belső energiájukat, majd ezt követi a belső energia mechanikai energiává való átalakítása.
A hőszivattyú definíciója
A hőszivattyú (HP) azon termotranszformátorok egyike, amelyek hőt szállítanak egyik testből a másikba, amelyek hőmérséklete eltérő. A hőtranszformátorok fokozatosak lehetnek, ha alacsony hőmérsékletű testek hőátadására szolgálnak, és lelépőek, ha magas hőmérsékletű testek hőátadják.
A hőszivattyú sokáig termodinamikai rejtély maradt, bár működési elve Carnot munkáiból, különösen a Carnot-ciklus leírásából következik, amelyet disszertációjában már 1824-ben közölt. Praktikus hőszivattyú-rendszer A hősokszorozónak nevezett 1852-ben Lord Kelvin javasolta, aki megmutatta, hogyan lehet hatékonyan felhasználni fűtési célokra.
A hőszivattyú belső energiát ad át egy alacsony hőmérsékletű energiahordozóról egy magasabb hőmérsékletű energiahordozóra. Mivel a termodinamika második főtétele szerint a hőenergia csak magas hőmérsékletről tud alacsonyra jutni külső hatás nélkül, ezért a hőszivattyús ciklus megvalósításához hajtásenergiát kell felhasználni. Ezért a természetes hőmérséklet-különbséggel ellentétes irányú energiaátviteli folyamat körkörös ciklusban történik.
Ezeknek a berendezéseknek a fő célja az alacsony potenciálú forrás, például a környezet hőjének felhasználása. A hőszivattyús folyamat megvalósításához bármilyen külső energia szükséges felhasználása: mechanikai, kémiai, kinetikai, elektromos stb.
Jelenleg háromféle hőszivattyút használnak elsősorban:
• kompresszió egyéni házak hőellátásához, valamint egyedi ipari műhelyek vagy létesítmények hőellátásához;
• épületek és ipari üzletek hőelnyelése;
• termoelektromos egyedi helyiségek vagy kis házak fűtésére.
A hőszivattyús ciklus megvalósításához alacsony hőmérsékleten hőenergiával ellátott energiahordozókat ún források melegség. Hőátadással, konvekcióval és/vagy sugárzással hőenergiát bocsátanak ki. Azokat az energiahordozókat, amelyek a hőszivattyú ciklusában megnövekedett potenciálú hőenergiát érzékelnek, nevezzük vevőkészülékek hőség. A hőenergiát hőátadással, konvekcióval és (vagy) sugárzással érzékelik.
Általában a következő meghatározás javasolható: a hőszivattyú olyan berendezés, amely érzékeli a hőáramot alacsony hőmérsékleten (a hideg oldalon), valamint a meghajtáshoz szükséges energiát, és mindkét energia áramot emelt (a hideg oldalhoz képest) hőmérsékleten egy hőáramlás.
Ez a meghatározás a kompressziós hőszivattyúkra, valamint a Peltier-effektust használó abszorpciós és termoelektromos egységekre érvényes.
Fűtési kapacitás (hőteljesítmény) a gőzkompressziós HP két összetevőből áll: a viparuvache által egy hőforrástól kapott hőből (az úgynevezett hűtőkapacitás és a meghajtó teljesítmény R, melynek segítségével a bemenő hőenergiát magasabb hőmérsékleti szintre emeljük.
Az abszorpciós HP-ban a mechanikus kompresszort termokémiaira cserélték, egy kiegészítő oldat keringtető kör formájában generátorral (kazánnal) és abszorberrel. Az elektromos meghajtású kompressziós hőszivattyú elektromos hajtási energiája helyett a generátor hőenergiát szolgáltat. Azonban mindkét folyamathoz energiaforrást használnak fel hulladékhő vagy környezeti energia formájában egy elpárologtató segítségével.
Általában a környezeti energiaátalakítás folyamata a folyamat utolsó szakasza. A szilárd tüzelőanyag elégetésekor vagy az atomreaktorokban felszabaduló energia nagyszámú átalakuláson megy keresztül, mígnem felveszi a fogyasztók számára szükséges formát, teljesen hasznosul, és végül szinte mindig a környezetbe kerül. A hőszivattyúk teljesen más elméleti megközelítést igényelnek. Itt a folyamat elején a hajtási energia mellett a környezeti energiát is felhasználják hőforrásként.
Karosszériaszerelési javítások típusai.
A hőerőművek és a fűtési hálózatok javításának fő típusai a tőke és az áram. A karbantartási és javítási kört a hőerőművek működőképes, működőképes állapotának fenntartásának és időszakos helyreállításának igénye határozza meg, figyelembe véve azok tényleges technológiai állapotát.
A nagyjavítás olyan javítás, amelyet egy objektum műszaki és gazdasági jellemzőinek a tervezési értékekhez közeli értékre történő visszaállítására végeznek, bármely alkatrész cseréjével vagy helyreállításával.
A hőerőművek nagyjavításból történő átvételét a szervezet adminisztratív dokumentuma által kijelölt munkabizottság végzi.
Éves felújítási terv. Minden típusú hőerőmű esetében éves (szezonális és havi) javítási ütemtervet kell készíteni. Az éves javítási terveket a szervezet vezetője hagyja jóvá. A tervek előírják a javítás összetettségének, időtartamának (javítási állásidő), a személyi szükségletek, valamint az anyag-, alkatrész- és alkatrész-szükséglet számítását, ezek fogyó- és vészkészletét.
A hőberendezések jelenlegi javítása egy olyan javítás, amelyet az objektum műszaki és gazdasági jellemzőinek meghatározott határokon belüli megőrzése érdekében végeznek az egyes kopó alkatrészek és alkatrészek cseréjével és/vagy helyreállításával. Az aktuális javításból történő átvételt a hőerőművek javításáért, jó állapotáért és biztonságos üzemeltetéséért felelős személyek végzik.
Az összes típusú javítás gyakoriságát és időtartamát az ilyen típusú hőerőművek javítására vonatkozó szabályozási és műszaki dokumentumok határozzák meg.
