Vantagens e desvantagens
Em primeiro lugar, as vantagens das bombas de calor incluem eficiência: para transferir 1 kWh de energia térmica para o sistema de aquecimento, a instalação precisa gastar apenas 0,2-0,35 kWh de eletricidade. Como a conversão de energia térmica em energia elétrica em grandes usinas ocorre com eficiência de até 50%, aumenta a eficiência do uso de combustível ao usar bombas de calor - trigeração. Requisitos simplificados para sistemas de ventilação e aumenta o nível de segurança contra incêndio. Todos os sistemas operam em malha fechada e praticamente não exigem custos operacionais, além do custo da eletricidade necessária para operar o equipamento.
Outra vantagem das bombas de calor é a capacidade de alternar do modo de aquecimento no inverno para o modo de ar condicionado no verão: apenas em vez de radiadores, ventiloconvectores ou sistemas de “teto frio” são conectados a um coletor externo.
A bomba de calor é confiável, sua operação é controlada por automação. Durante a operação, o sistema não requer manutenção especial, possíveis manipulações não requerem habilidades especiais e são descritas nas instruções.
Uma característica importante do sistema é sua natureza puramente individual para cada consumidor, que consiste na escolha ótima de uma fonte estável de energia de baixa qualidade, cálculo do coeficiente de conversão, retorno financeiro e outras coisas.
A bomba de calor é compacta (seu módulo não excede o tamanho de um refrigerador convencional) e é quase silenciosa.
Embora a ideia expressa por Lord Kelvin em 1852 tenha se concretizado quatro anos depois, as bombas de calor foram colocadas em prática apenas na década de 1930. Até 2012, no Japão, mais de 3,5 milhões de unidades estão em operação, na Suécia, cerca de 500.000 casas são aquecidas por bombas de calor de vários tipos.
As desvantagens das bombas de calor geotérmicas usadas para aquecimento incluem o alto custo do equipamento instalado, a necessidade de instalação complexa e cara de circuitos externos subterrâneos ou subaquáticos de troca de calor. A desvantagem das bombas de calor de fonte de ar é a menor eficiência de conversão de calor associada ao baixo ponto de ebulição do refrigerante no evaporador "ar" externo. Uma desvantagem comum das bombas de calor é a temperatura relativamente baixa da água aquecida, na maioria dos casos não superior a +50 °C ÷ +60 °C, e quanto maior a temperatura da água aquecida, menor a eficiência e confiabilidade do bomba de calor.
Usinas termelétricas o que é
Hoje, as estações de energia são usadas para vários fins.
Por exemplo, as usinas especiais que operam com o auxílio de energia térmica não são as mais utilizadas nessa área, mas apresentam um grande número de vantagens operacionais.
Tais equipamentos geram, transmitem e convertem eletricidade, levando-a ao consumidor.
Apesar dessa funcionalidade, o equipamento requer diagnóstico e manutenção cuidadosos. Isso inclui práticas de segurança técnica padrão, organização de gerenciamento e grandes trabalhos de manutenção.
Visão geral do equipamento
O projeto da usina é representado por um conjunto de sistemas e unidades-chave que trabalham para produzir eletricidade convertendo energia térmica em energia mecânica.
O principal mecanismo nessas estações é um gerador elétrico bruto. Além do eixo móvel, uma câmara de combustão está incluída no projeto, da qual o calor é liberado.
Uma observação importante é que este método envolve a liberação de substâncias gasosas e vapor.
Muitas vezes isso se aplica a estações que são alimentadas através de complexos hidrológicos. Em tais comunicações, a pressão do vapor aumenta, após o que o vapor move o rotor da turbina da usina.
Assim, toda a energia entra no eixo do motor e gera uma corrente elétrica.
Vale ressaltar que nem toda energia térmica é perdida neste caso, mas pode ser usada, por exemplo, para aquecimento.
Princípios de operação de usinas termelétricas
Um dos principais momentos de trabalho é a tensão, devido à qual a estação é alimentada. Muitas vezes, os complexos são equipados com um potencial energético de até mil volts. Basicamente, tais estações são utilizadas localmente para abastecer instalações industriais.
O segundo tipo inclui complexos, cujo potencial é superior a mil volts e é usado para fornecer energia a áreas individuais e às vezes cidades. Sua tarefa é transformar e distribuir energia.
Um fator importante é a potência, que varia de três a seis GW. Esses números dependem do tipo de combustível usado para combustão na câmara de combustão. Hoje é permitido o uso de óleo diesel, óleo combustível, combustível sólido e gás.
Construção de redes de aquecimento
Até certo ponto, as usinas de energia são elos de uma enorme cadeia de rede de aquecimento.
No entanto, vale a pena notar que, ao contrário de redes semelhantes que usam linhas de alta tensão, aqui são usadas redes de calor.
Servem para fornecer água quente às estações.
Tais linhas implicam no uso de válvulas de fechamento de tipo e tamanho adequados, equipadas com válvulas e métodos de controle do transportador de calor.
Além disso, na prática, é utilizado o uso de dutos de vapor incluídos na infraestrutura de adutoras térmicas. No entanto, nesses casos, para garantir o correto funcionamento da planta, é necessário instalar sistemas de remoção de condensado.
Sistemas de controle automático
No mundo moderno, o trabalho mecânico está sendo gradualmente substituído por meio de controle de automação. Com a ajuda de um controlador especial, o funcionário monitora o fluxo de trabalho correto dos blocos de estação, sem se distrair das funções do despachante.
Assim, a operação dos blocos térmicos é controlada por sensores especiais, e o sistema registra os dados e os transmite ao painel de controle. Após coletar as informações dos sensores, o sistema analisa e corrige os parâmetros operacionais das usinas.
Regras para a manutenção de usinas de energia
O ponto mais importante no bom funcionamento da estação é a manutenção das comunicações em boas condições.
Os engenheiros testam o desempenho de componentes individuais da instalação, após o que é realizado um diagnóstico abrangente do sistema.
Especialistas testam os componentes eletrônicos e mecânicos do gabinete.
Existem verificações programadas e periódicas quanto a defeitos, destruição e
Ao mesmo tempo, o trabalho não é perturbado e os materiais do corpo não são deformados, o que é importante para a construção de energia.
Após a identificação e eliminação dos centros de avarias, o controle é realizado por sensores e um sistema analítico sob a supervisão do operador.
Resultados
A utilização de tais sistemas implica a obtenção da máxima produtividade no campo do fornecimento de energia.
Isto é conseguido através da melhoria das competências dos colaboradores, da melhoria e automatização do processo de trabalho, bem como da instalação de equipamentos modernos.
No entanto, devido aos altos custos, a gestão tenta aderir a configurações padrão e métodos de controle na gestão das usinas.
Os principais tipos de bombas de calor são
água-água, ar-ar, solo-água, ar-água, água-ar, solo-ar.
Como você pode ver, fontes naturais de calor de baixo potencial podem sair - o calor do solo, das águas subterrâneas e do ar externo, e o refrigerante circulante diretamente no sistema pode ser água (salmoura), bem como ar.
solo como fonte de calor
A temperatura do solo de uma profundidade de 5-6 metros é praticamente proporcional à temperatura média anual do ar externo. Devido ao fato de que a temperatura do solo é estável todos os 12 meses do ano, surge a diferença de temperatura necessária para a operação mais produtiva da HP no inverno - para aquecimento e no verão - para resfriamento. A energia do solo necessária é captada por um coletor de solo localizado no solo e acumulada no próprio refrigerante, então o refrigerante entra no evaporador HP e o círculo de circulação é repetido, após a próxima remoção de calor. Um líquido anticongelante é usado como refrigerante.
Normalmente, a água é misturada com propilenoglicol para uso, também é possível com etilenoglicol. Os tipos de bombas de calor "terra-água" ou "terra-ar" são divididos em verticais e horizontais, dependendo da localização do circuito de terra no solo. Se os sistemas forem feitos corretamente, eles são confiáveis e têm uma longa vida útil. Além disso, a eficiência do HP vertical e horizontal permanece alta, independentemente da época do ano.
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| Sonda de solo horizontal | Sonda de aterramento vertical |
Desvantagens das sondas de aterramento verticais:
- a necessidade de uma grande área tecnológica; - a ocorrência de sacos aéreos no poço devido à colocação não qualificada, que pioram significativamente a remoção de calor do solo; - a impossibilidade de reconstrução.
Desvantagens das sondas de aterramento horizontais:
- exigem custos operacionais elevados; - a impossibilidade de utilização de refrigeração passiva; - terraplenagem volumétrica; - a viabilidade técnica de instalação de estruturas é limitada por requisitos adicionais.
Água como fonte de calor
A utilização deste tipo de calor é bastante diversificada. HP "água-água" e "água-ar" permitem o uso de águas subterrâneas, como artesianas, termais, subterrâneas. Também é amplamente utilizado como fonte de calor - reservatórios, lagos, águas residuais, etc. Quanto mais baixo o tubo estiver localizado na coluna d'água, por onde o calor é transferido, mais estável, confiável e produtiva será a operação do HP.
Vantagens das bombas de calor água-água, água-ar:
- excelente coeficiente de conversão COP devido à temperatura estável da fonte (a temperatura da água subterrânea é de cerca de 6-7 °C durante todo o ano); - os sistemas ocupam pequenas áreas tecnológicas; - vida útil de 30-40 anos; - custos operacionais mínimos; - possibilidade de aplicação grandes capacidades.
Desvantagens das bombas de calor água-água, água-ar:
- aplicável é limitado pela territorialidade, por falta de fonte ou em condições urbanas; - são necessárias altas exigências para o débito do poço de abastecimento; - quando a temperatura da água aumenta, é necessário verificar a proteção anticorrosiva e o teor de manganês e ferro.
Ar como fonte de calor
HP ar-água ou ar-ar são mais frequentemente usados para sistemas de aquecimento bivalentes ou monoenergéticos e fornecimento de água quente.
Vantagens das bombas de calor ar-ar e ar-água:
- simplicidade de projeto, instalação e operação; - possibilidade de uso em qualquer zona climática; - menor custo e período de retorno em comparação com HP de outras fontes de calor;
Desvantagens das bombas de calor (HP) "ar-ar", "ar-água":
- deterioração do coeficiente de eficiência devido a mudanças na temperatura ambiente; - baixo desempenho do sistema em temperaturas abaixo de 0 ° C, o que implica a necessidade de uma fonte de calor adicional para o período de aquecimento.
Motores térmicos de combustão externa
- 1.Um motor Stirling é um aparelho térmico no qual um fluido de trabalho gasoso ou líquido se move em um espaço fechado. Este dispositivo é baseado no resfriamento e aquecimento periódicos do fluido de trabalho. Nesse caso, a energia é extraída, o que ocorre quando o volume do fluido de trabalho muda. O motor Stirling pode funcionar com qualquer fonte de calor.
- 2. Motores a vapor. Sua principal vantagem é a simplicidade e excelentes qualidades de tração, que não são afetadas pela velocidade do trabalho. Nesse caso, você pode ficar sem uma caixa de câmbio. Desta forma, o motor a vapor difere para melhor do motor de combustão interna, que produz uma quantidade insuficiente de energia em baixas velocidades. Por esta razão, o motor a vapor é conveniente para uso como motor de tração. Desvantagens: baixa eficiência, baixa velocidade, consumo constante de água e combustível, alto peso. Anteriormente, os motores a vapor eram o único motor. Mas eles exigiam muito combustível e congelavam no inverno. Em seguida, foram gradativamente substituídos por motores elétricos, motores de combustão interna, turbinas a vapor e a gás, que são compactos, de maior eficiência, versatilidade e eficiência.
Aceitação de instalações térmicas de reparação
Ao aceitar equipamentos de reparos, é realizada uma avaliação da qualidade do reparo, que inclui uma avaliação de: a qualidade do equipamento reparado; a qualidade das reparações efectuadas.
As classificações de qualidade são definidas:
- preliminar - após a conclusão do teste de elementos individuais de uma usina termelétrica e como um todo;
- finalmente - com base nos resultados de uma operação controlada mensalmente, durante a qual os equipamentos devem ser testados em todos os modos, devem ser realizados testes e ajustes de todos os sistemas.
Trabalhos realizados durante a reforma de usinas termelétricas são aceitos de acordo com a lei. O certificado de aceitação é acompanhado de toda a documentação técnica para o reparo realizado (esboços, certificados de aceitação intermediários para unidades individuais e relatórios de testes intermediários, documentação construída, etc.).
Os certificados de aceitação de reparo com todos os documentos são armazenados permanentemente junto com as fichas técnicas das instalações. Todas as alterações identificadas e efetuadas durante o reparo são inseridas nas fichas técnicas das instalações, diagramas e desenhos.
História
O conceito de bombas de calor foi desenvolvido em 1852 pelo notável físico e engenheiro britânico William Thomson (Lord Kelvin) e melhorado e detalhado pelo engenheiro austríaco Peter Ritter von Rittinger. Peter Ritter von Rittinger é considerado o inventor da bomba de calor, tendo projetado e instalado a primeira bomba de calor conhecida em 1855. Mas a aplicação prática da bomba de calor adquiriu muito mais tarde, ou melhor, na década de 40 do século XX, quando o inventor-entusiasta Robert Weber (Robert C Webber) experimentou com o freezer. Um dia, Weber acidentalmente tocou um cano quente na saída da câmara e percebeu que o calor era simplesmente expelido. O inventor pensou em como usar esse calor e decidiu colocar um tubo em uma caldeira para aquecer a água. Como resultado, Weber forneceu à sua família uma quantidade de água quente que eles não podiam usar fisicamente, enquanto parte do calor da água aquecida era liberada no ar. Isso o levou a pensar que tanto a água quanto o ar podem ser aquecidos a partir de uma fonte de calor ao mesmo tempo, então Weber melhorou sua invenção e começou a conduzir água quente em espiral (através de uma serpentina) e usar um pequeno ventilador para distribuir o calor ao redor. a casa para aquecê-la. Com o tempo, foi Weber quem teve a ideia de “bombear” calor da terra, onde a temperatura não mudava muito durante o ano. Ele colocou tubos de cobre no solo, por onde circulava o freon, que "recolhia" o calor da terra.O gás se condensou, cedeu seu calor na casa e novamente passou pela serpentina para pegar a próxima porção de calor. O ar era acionado por um ventilador e circulava por toda a casa. No ano seguinte, Weber vendeu seu velho fogão a carvão.
Na década de 1940, a bomba de calor era conhecida por sua extrema eficiência, mas a real necessidade dela surgiu após a crise do petróleo em 1973, quando, apesar dos baixos preços da energia, havia interesse na conservação de energia.
Legendas para slides
slide 1
Apresentação Tipos de motores térmicos Concluído por: aluno do grupo 14K1 Polina Kozhenova
slide 2
Motores térmicos Motor a vapor Gás, turbina a vapor Motor a jato ICE Tipos de motores térmicos
slide 3
As máquinas térmicas realizam em seu trabalho a transformação de um tipo de energia em outro. Assim, as máquinas são dispositivos que servem para converter um tipo de energia em outro. Converter energia interna em energia mecânica. A energia interna dos motores térmicos é formada devido à energia do combustível
slide 4
Um motor a vapor é um motor térmico de combustão externa que converte a energia do vapor aquecido em trabalho mecânico do movimento alternativo do pistão e, em seguida, no movimento rotacional do eixo. Em um sentido mais amplo, um motor a vapor é um motor de combustão externa que converte a energia do vapor em trabalho mecânico.
slide 5
Um motor de combustão interna é um tipo de motor, um motor térmico, no qual a energia química do combustível que queima na área de trabalho é convertida em trabalho mecânico. Apesar do fato de que os motores de combustão interna são um tipo relativamente imperfeito de motores térmicos, eles são muito difundidos, por exemplo, no transporte. Apesar do fato de que os motores de combustão interna são um tipo relativamente imperfeito de motores térmicos, eles são muito difundidos, por exemplo, no transporte.
slide 6
Uma turbina a gás é um motor térmico contínuo, no qual a energia do gás comprimido e aquecido é convertida em trabalho mecânico no eixo. Consiste em um compressor conectado diretamente à turbina, e uma câmara de combustão entre eles.
Slide 7
Uma turbina a vapor é um motor de calor contínuo, no aparato de lâminas do qual a energia potencial do vapor de água comprimido e aquecido é convertida em energia cinética, que por sua vez realiza trabalho mecânico no eixo.
Slide 8
O motor a jato cria a força de tração necessária para o movimento convertendo a energia inicial em energia cinética da corrente de jato do fluido de trabalho. O fluido de trabalho flui para fora do motor em alta velocidade e, de acordo com a lei da conservação do momento, é formada uma força reativa que empurra o motor na direção oposta.
Slide 9
A variedade de tipos de motores térmicos indica apenas a diferença no design e nos princípios de conversão de energia. Comum a todos os motores térmicos é que eles inicialmente aumentam sua energia interna devido à combustão do combustível, seguido pela conversão de energia interna em energia mecânica.
Definição de uma bomba de calor
Uma bomba de calor (HP) é um dos dispositivos termotransformadores que fornecem calor de um corpo para outro, que possuem temperaturas diferentes. Os transformadores térmicos podem ser step-up se forem projetados para transferir calor para corpos com baixa temperatura e step-down se forem usados para transferir calor para corpos com alta temperatura.
Por muito tempo, a bomba de calor permaneceu um mistério termodinâmico, embora o princípio de seu funcionamento decorra dos trabalhos de Carnot, em particular, a descrição do ciclo de Carnot, publicada em sua dissertação já em 1824. Um sistema prático de bomba de calor , chamado de multiplicador de calor, foi proposto em 1852 por Lord Kelvin, que mostrou como pode ser efetivamente usado para fins de aquecimento.
A bomba de calor transfere energia interna de um transportador de energia com temperatura baixa para um transportador de energia com temperatura mais alta. Como, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, a energia térmica só pode passar de um nível de temperatura alto para um nível baixo sem qualquer influência externa, é necessário usar a energia de acionamento para implementar o ciclo da bomba de calor. Portanto, o processo de transferência de energia na direção oposta à diferença natural de temperatura é realizado em um ciclo circular.
O principal objetivo dessas instalações é aproveitar o calor de uma fonte de baixo potencial, como o meio ambiente. Para a implementação do processo de bomba de calor, o consumo necessário de energia externa de qualquer tipo: mecânica, química, cinética, elétrica, etc.
Atualmente, existem três tipos de bombas de calor que são usadas principalmente:
• compressão para fornecimento de calor de habitações individuais, bem como para fornecimento de calor de oficinas ou instalações industriais individuais;
• absorção para fornecimento de calor de edifícios e lojas industriais;
• termoelétrica para aquecimento de instalações individuais ou pequenas casas.
Os transportadores de energia fornecidos com energia térmica a baixa temperatura para a implementação do ciclo da bomba de calor são chamados fontes cordialidade. Eles liberam energia térmica por transferência de calor, convecção e/ou radiação. Os transportadores de energia que percebem a energia térmica de potencial aumentado no ciclo da bomba de calor são chamados receptores calor. Eles percebem a energia térmica por transferência de calor, convecção e (ou) radiação.
Em geral, a seguinte definição pode ser proposta: uma bomba de calor é um dispositivo que percebe o fluxo de calor a uma temperatura baixa (no lado frio), bem como a energia necessária para conduzir e ambos os fluxos de energia a uma temperatura elevada (em comparação com o lado frio) na forma de um fluxo de calor.
Esta definição é válida para bombas de calor de compressão, bem como unidades de absorção e termoelétricas que utilizam o efeito Peltier.
Capacidade de aquecimento (potência térmica) de um HP de compressão de vapor consiste em dois componentes: o calor recebido pelo viparuvache de uma fonte de calor (a chamada capacidade de refrigeração e potência de acionamento R, por meio do qual a energia térmica de entrada é elevada a um nível de temperatura mais alto.
No HP de absorção, o compressor mecânico foi substituído por um termoquímico, na forma de um circuito adicional de circulação de solução com gerador (caldeira) e absorvedor. Em vez da energia elétrica fornecida à bomba de calor de compressão acionada eletricamente, a energia térmica é fornecida ao gerador. No entanto, para ambos os processos, uma fonte de energia na forma de calor residual ou energia ambiental é usada com a ajuda de um evaporador.
Normalmente no processo de conversão de energia ambiental é a etapa final do processo. A energia liberada durante a combustão de combustível sólido ou em reatores nucleares sofre um grande número de transformações até tomar a forma necessária para os consumidores, ser totalmente aproveitada e, finalmente, quase sempre passar para o meio ambiente. As bombas de calor requerem uma abordagem teórica completamente diferente. Aqui, no início do processo, a energia ambiental também é usada como fonte de calor, além da energia do acionamento.
Tipos de reparações de instalações de carroçaria.
Os principais tipos de reparos de usinas termelétricas e redes de aquecimento são capital e atual. O escopo de manutenção e reparo é determinado pela necessidade de manter uma condição operacional e operacional e restauração periódica das usinas termelétricas, levando em consideração seu estado tecnológico real.
Overhaul é um reparo realizado para restaurar as características técnicas e econômicas de um objeto para valores próximos aos valores de projeto, com a substituição ou restauração de quaisquer componentes.
A aceitação de usinas termelétricas de revisão é realizada por uma comissão de trabalho nomeada pelo documento administrativo da organização.
Plano anual de renovação. Para todos os tipos de usinas termelétricas, é necessário elaborar cronogramas de reparos anuais (sazonais e mensais). Os planos de reparo anuais são aprovados pelo chefe da organização. Os planos prevêem o cálculo da complexidade do reparo, sua duração (tempo de parada em reparos), a necessidade de pessoal, bem como de materiais, componentes e peças de reposição, e é criado seu estoque de consumíveis e de emergência.
A reparação atual de instalações térmicas é uma reparação realizada para manter as características técnicas e económicas de um objeto dentro dos limites especificados com a substituição e/ou restauro de peças e peças individuais de desgaste. A aceitação do reparo atual é realizada por pessoas responsáveis pelo reparo, bom estado e operação segura das usinas termelétricas.
A frequência e duração de todos os tipos de reparos são estabelecidas por documentos regulamentares e técnicos para o reparo deste tipo de usinas termelétricas.
