Acasă > Plante

Analiza randamentului diferitelor tipuri de pompe de caldura. Pompă de căldură cu absorbție (opțiuni) și metoda ei de funcționare (opțiuni)

O pompă de căldură centrifugă conține un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant conectate între ele. Pentru a asigura funcționarea fiabilă a pompei în condițiile amenințării de cristalizare în fluxul de absorbant lichid, pompa conține un mijloc care este sensibil la începutul cristalizării absorbantului în fluidul de lucru sau la începutul unei viscozități inacceptabil de ridicate. , precum și un mijloc pentru prevenirea cristalizării ulterioare și/sau pentru dizolvarea soluției cristalizate sau reducerea vâscozității mari. 8 p. si 6 salariu, 6 bolnavi.

Prezenta invenţie se referă la pompe de căldură cu absorbţie, în special la pompe de căldură centrifuge cu absorbţie, şi la o metodă de operare a respectivelor pompe de căldură. Absorbţie pompe de caldura conţin următoarele componente: un evaporator, un absorbant, un generator, un condensator şi opţional un schimbător de căldură în soluţie; și încărcat cu amestecul de lucru corespunzător în fază lichidă. Amestecul de lucru conține o componentă volatilă și un absorbant pentru acesta. În pompele de căldură cu absorbție, o sursă de căldură la temperatură înaltă, numită căldură de înaltă calitate, și o sursă de căldură cu temperatură scăzută, numită căldură de grad scăzut, transferă căldură pompei de căldură, care apoi transferă (sau ejectează) suma aporturi de căldură din ambele surse la temperatura intermediară. În funcționarea pompelor de căldură cu absorbție convenționale, un amestec de lucru bogat în componentă volatilă (pentru comoditate, denumit mai jos „Amestec R”) este încălzit sub presiune într-un generator cu ajutorul căldurii de înaltă calitate, astfel încât să producă vapori de componentă volatilă și un amestec de lucru care este mai puțin bogat sau slab în componentă volatilă (pentru comoditate, denumit mai jos „Amestec L”). În pompele de căldură cu o singură etapă cunoscute, vaporii de componentă volatilă de mai sus de la generator sunt condensați într-un condensator la aceeași temperatură ridicată pentru a elibera căldură și a forma o componentă volatilă lichidă. Pentru a-și reduce presiunea, componenta lichidă volatilă este trecută printr-o supapă de expansiune, iar de acolo este alimentată la evaporator. Într-un evaporator, lichidul de mai sus primește căldură de la o sursă de căldură la temperatură joasă, de obicei aer sau apă la temperatura ambiantă, și se evaporă. Vaporii rezultați ai componentei volatile trec în absorbant unde este absorbit în Amestecul L, reformând Amestecul R și generând căldură. După aceasta, Amestecul R este transferat în generatorul de abur și astfel completează ciclul. Sunt posibile multe variații ale acestui proces, de exemplu, o pompă de căldură poate avea două sau mai multe etape în care aburul din componenta volatilă evaporată de primul generator de abur (primar) menționat este condensat într-un condensator intermediar care este cuplat termic pentru a furniza căldură unui generator intermediar de abur care produce o componentă volatilă suplimentară de abur pentru condensare în primul condensator (primar) menționat. Când dorim să indicăm starea fizică a unei componente volatile, pentru comoditate, o vom numi componentă gazoasă volatilă (când se află în stare gazoasă sau vaporoasă) sau componentă volatilă lichidă (când este în stare lichidă). Componenta volatilă poate fi altfel numită agent frigorific, iar amestecul de L și R - un absorbant lichid. Într-un exemplu specific, agentul de răcire este apă, iar absorbantul lichid este o soluţie de hidroxid care conţine hidroxizi de metale alcaline, aşa cum este descris în brevetul european EP-A-208427, al cărui conţinut este încorporat aici ca referinţă. Brevetul US nr. 5.009.085, al cărui conţinut este încorporat aici ca referinţă, descrie una dintre primele pompe de căldură centrifuge. Există mai multe probleme asociate cu utilizarea pompelor de tipul descris în brevetul US Nr. În pompele de căldură, cum ar fi cele descrise în brevetul US Nr. 5.009.085, există un risc de defectare catastrofală dacă fluidul de lucru trebuie să se cristalizeze sau să se confrunte altfel cu obstrucţia fluxului. Din acest motiv, pompa de căldură funcționează de obicei la o concentrație maximă de soluție stabilită pentru utilizare în condiții care sunt suficient de îndepărtate de starea de cristalizare și determinată de dorința de a preveni cristalizarea, mai degrabă decât de a asigura eficienta maxima pompa Am dezvoltat o modificare care inițiază acțiuni corective atunci când se detectează debutul cristalizării, permițând astfel pompei de căldură să funcționeze în siguranță în condiții apropiate de cristalizare. În conformitate cu un aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură cu absorbție cuprinzând mijloace care sesizează debutul cristalizării unui absorbant într-un fluid de lucru sau debutul unei viscozități inacceptabil de ridicate, pentru introducerea mijloacelor de prevenire a cristalizării ulterioare și/sau de dizolvare a cristalizării. material sau reduce vâscozitatea specificată. Zona cu cea mai mare tendință de a cristaliza sau de a împiedica curgerea este de obicei situată pe calea curgerii absorbantului lichid în absorbant de la schimbătorul de căldură cu soluție, unde temperatură scăzutăși cea mai mare concentrație. Mijloacele de prevenire a cristalizării sau de reducere a vâscozităţii pot cuprinde un mijloc de creare a spaţiului liber proiectat să crească temperatura şi/sau să reducă concentraţia de absorbant în fluidul de lucru la sau în apropierea locului specificat de cristalizare. De exemplu, un curent de fluid poate fi deviat, cel puţin temporar, pentru a creşte temperatura curentului care trece la un loc de cristalizare specificat, fie direct, fie indirect prin schimb de căldură. Acest proces poate fi activat prin determinarea presiunii locale într-un punct în amonte de locul de cristalizare. O metodă implică transferul de căldură la lichidul absorbant care trece în direcția opusă printr-un schimbător de căldură cu soluție pe măsură ce lichidul absorbant trece de la generatorul de abur la absorbant, în care porțiunea de lichid absorbant care trece de la generator la absorbant va fi la o temperatură relativ ridicată este deviată pentru introducere în fluxul de retur de la absorbant la generator. În acest caz, temperatura fluxului de retur crește, ceea ce crește temperatura fluxului în amonte de locul de cristalizare, ducând astfel la dizolvarea cristalelor sau la o scădere a vâscozității lichidului în acest loc. O astfel de deviere poate fi realizată prin instalarea unui regulator sensibil la presiune, cum ar fi o supapă sau un prag între cele două fluxuri, prin care respectiva deviere începe atunci când contrapresiunea cauzată de debutul cristalizării sau de o viscozitate inacceptabil de mare depășește o valoare de prag predeterminată. Alternativ, agentul frigorific lichid poate fi deviat de la condensator la evaporator pentru a crește astfel temperatura de evaporare, determinând evaporarea unei cantități crescute de agent frigorific și antrenată în absorbant, ducând la o scădere temporară a concentrației de absorbant în fluidul de lucru și o creștere a temperaturii fluidului de lucru în regiunea de cristalizare. O provocare suplimentară este menținerea corespunzătoare randament ridicat când pompa de căldură funcționează la o putere mai mică decât maximă, pe măsură ce temperatura crește și/sau sarcina termică scade. Creșterea temperaturii este definită ca diferența de temperatură dintre evaporator și absorbant. Am descoperit că este posibilă creșterea eficienței ciclului în condiții de sarcină parțială prin ajustarea debitului absorbantului lichid în timpul ciclului în funcție de sarcina termică și/sau creșterea temperaturii. În plus, am descoperit că este posibil să se proiecteze o pompă de căldură astfel încât presiunile dinamice sau statice din pompă să ajute la ajustarea debitului absorbantului lichid pentru a se potrivi cu creșterea temperaturii sau sarcina de căldură, eliminând astfel necesitatea controlului reglabil. supape sau dispozitive similare, deși nu excludem posibilitatea utilizării unor astfel de dispozitive de control. În conformitate cu un alt aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură cu absorbție care cuprinde un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura căi pentru o componentă lichidă volatilă și un absorbant lichid pentru aceasta și un regulator de debit pentru reglarea debitului. debitul absorbantului lichid menționat în conformitate cu cel puțin unul dintre (a) o diferență de temperatură între absorbant și evaporator, (b) o sarcină termică pe pompa de căldură și (c) unul sau mai mulți alți parametri de funcționare. Debitul poate fi ajustat în diferite moduri, dar metoda preferată este reglarea fără a modifica puterea pompei. Astfel, regulatorul debitului poate cuprinde în mod tipic mijloace de limitare a debitului situate pe calea curgerii absorbantului lichid din generatorul menţionat. Restricția poate fi ajustată pentru a oferi performanța dorită prin utilizarea unui sistem de control activ, dar am descoperit că un control adecvat poate fi realizat printr-un restrictor pasiv, cum ar fi un orificiu, un turbion, un tub capilar sau o combinație a unora sau toate aceste dispozitive. Este de preferat ca pompa de căldură să fie proiectată astfel încât debitul lichidului absorbant din generator să depindă de diferența de presiune de funcționare la fiecare capăt al traseului lichidului absorbant de la generator și/sau de diferența de presiune în exces datorată oricărei diferența dintre nivelurile suprafețelor libere din lichidul absorbant la fiecare capăt al traseului fluidului de la generator. Astfel, caracteristicile pompei de căldură și restrictorului de debit pot fi făcute pentru a asigura un debit adecvat care variază în funcție de presiunile de funcționare pentru a permite debitului să varieze pentru a se potrivi condițiilor de funcționare, așa cum este descris mai jos cu referire la FIG. 6. De asemenea, containerele pot fi instalate la fiecare capăt al traseului fluidului de la generator, aceste containere fiind dimensionate și poziționate pentru a asigura niveluri de suprafață libere la înălțimi sau distanțe radiale selectate pentru a produce diferența necesară în exces în timpul funcționării. Într-un exemplu tipic, generatorul conține un recipient sub forma unei camere de încărcare în care absorbantul lichid este captat înainte de a intra în generator și care definește o suprafață liberă, iar calea lichidului din generator se termină într-un jgheab adiacent absorbantului. , camera de încărcare fiind amplasată astfel încât când funcționare normală nivelul suprafeței libere a lichidului din acesta era mai mare (sau era mai departe în direcția radială spre interior) față de suprafața liberă a lichidului din șanț. Alternativ, capătul traseului absorbant de lichid în aval de generator se poate termina la o ieșire, care se află în mod obișnuit deasupra suprafeței lichidului dintr-un recipient asociat cu acesta, care captează lichidul evacuat din acesta, prin care înălțimea ieșirii determină excesul de presiune la ieșire. După cum sa menționat mai sus, debitul lichidului absorbant poate fi controlat activ. Astfel, controlerul debitului menţionat poate cuprinde unul sau mai mulţi senzori pentru determinarea sau prezicerea unuia sau mai multor parametri de funcţionare ai dispozitivului şi mijloace sensibile la senzorii menţionaţi pentru ajustarea debitului lichidului absorbant menţionat în consecinţă. Alte provocări asociate cu utilizarea pompelor de căldură centrifuge includ diverse dispozitive de pompare, fiecare dintre acestea conţinând în mod obişnuit o pompă cu melc, care este limitată în rotaţie atunci când pompa de căldură se roteşte şi care trage lichid dintr-un jgheab sau recipient inelar şi îl livrează acolo unde este nevoie. Într-un design tipic de pompă cu melc, la pornire, pompa de căldură este inițial staționară și fluidul va fi prins în arcul inferior al unui jgheab având o adâncime radială care este mult mai mare decât atunci când pompa de căldură se rotește. Pompa cu vierme este o masă oscilantă, ceea ce înseamnă că pompa este situată și în partea de jos a jgheabului, scufundată în lichid. În consecință, la pornire, există o forță mare de rezistență la mișcarea pompei melcate, care apare atunci când fluidul din jgheab interacționează cu pompa melcat, ceea ce reduce eficiența pompei de căldură și întârzie debutul funcționării în regim de echilibru. . Ne-am dezvoltat aspect nou pompă cu melc, care poate reduce semnificativ rezistența la pornire care apare în desene convenționale. Designul are, de asemenea, avantajul de a reduce greutatea proprie a pompelor melcate convenționale și, astfel, de a reduce sarcinile de șoc pe care o pompă melc poate fi experimentată în transport. În consecință, într-un alt aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură cu absorbție care cuprinde un ansamblu rotativ care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura căi de curgere ciclică a fluidului pentru o componentă volatilă și un absorbant lichid, în care unul dintre dispozitivele menționate (generatorul menționat, evaporatorul menționat și absorbantul menționat) includ o pompă cu melc cuprinzând un element oscilant montat rotativ în ansamblul menționat, constrâns de rotație cu ansamblul menționat și proiectat atunci când este utilizat pentru a colecta lichid dintr-un jgheab, de obicei situat periferic, sau din un container, în care elementul oscilant menţionat include un excentric de container oscilant în raport cu axa de rotaţie a ansamblului menţionat, pentru umplerea lichidului din jgheabul sau recipientul menţionat atunci când pompa este în repaus. Acest dispozitiv are mai multe avantaje importante. Deoarece o parte din lichid va fi în recipientul oscilant, va fi mai puțin lichid în jgheab și, prin urmare, forțele de rezistență generate la pornirea pompei sunt reduse semnificativ. În plus, lichidul din recipientul oscilant crește masa pompei melcate în stare staționară, ceea ce înseamnă o creștere a inerției și, din acest motiv, o influență mai mică a forțelor de rezistență. Recipientul menționat poate primi lichid din jgheab printr-o deschidere fără a fi forțat de o pompă, dar, de preferință, pompa cu melc menționată include mijloace pentru a livra cel puțin o porțiune din lichidul colectat prin acesta către recipientul balansoar menționat. Astfel, atunci când respectiva pompă funcționează la starea de echilibru, masa de lichid din respectivul recipient basculant poate furniza o parte semnificativă sau majoră a masei elementului basculant menționat. Containerul balansoar poate include mijloace de drenare pentru a permite unei porţiuni din lichidul din recipientul menţionat să se scurgă înapoi în jgheabul sau recipientul menţionat. Astfel, în versiune standard implementare, atunci când pompa de căldură specificată funcționează în stare constantă la poziție orizontală pe axa de rotaţie, recipientul menţionat este cel puţin parţial scufundat într-un lichid conţinut în jgheabul sau recipientul menţionat şi este cel puţin parţial umplut cu lichid. Evident, un astfel de aranjament de pompă melcat poate fi utilizat în locul oricăreia dintre pompele melcate utilizate în pompele de căldură centrifuge convenționale. Pompele în conformitate cu acest aspect al prezentei invenţii oferă de asemenea instrument important asigurarea unei capacități tampon inițiale pentru orice jgheab care conține lichid și, în special, care conține cantități variabile de lichid pentru a permite ajustarea concentrației de absorbant lichid, așa cum va fi descris mai jos. De asemenea, am dezvoltat un dispozitiv care reglează cote relative componente absorbante și volatile din amestec pentru a se potrivi cu parametrii de funcționare. Din nou, acest lucru poate fi realizat prin măsurarea temperaturii și utilizarea uneia sau mai multor supape de control, dar am constatat că este posibil să se controleze concentrația de absorbant prin proiectarea adecvată a pompei, astfel încât, în funcție de parametrii de funcționare, o cantitate variabilă de agent frigorific este forțat să fie depozitat în recipiente, asigurând astfel ajustarea corespunzătoare a concentrației soluției. De asemenea, am proiectat acest dispozitiv pentru a oferi oportunitate suplimentară restricții privind concentrația maximă a soluției. În consecință, într-un alt aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură cu absorbție având un fluid de lucru (conținând un absorbant și o componentă volatilă) cuprinzând mijloace pentru reglarea concentrației absorbantului menționat în fluidul de lucru menționat în conformitate cu cel puțin (a) o temperatură. diferența dintre absorbant și un evaporator, sau (b) în conformitate cu respectivul fluid de lucru cu o sarcină termică asupra numitei pompe de căldură și (c) în conformitate cu unul sau mai mulți alți parametri de funcționare. De preferinţă, concentraţia este ajustată prin modificarea cantităţii de component volatil stocat în tamponul de rulare. Astfel, mijloacele menţionate pentru reglarea concentraţiei pot include unul sau mai multe recipiente pentru stocarea unei cantităţi variabile de componentă volatilă şi/sau absorbant lichid şi mijloace pentru pomparea lichidului în recipientul menţionat şi pentru pomparea lichidului din recipientul menţionat pentru a regla concentraţia menţionată. În timpul funcționării, cantitatea de componentă volatilă evaporată de evaporator la o anumită creștere a temperaturii este o funcție de concentrația absorbantului lichid. Pe măsură ce viteza de evaporare scade, mai mult lichid este prins în evaporator și, în acest aspect al prezentei invenții, excesul de lichid este stocat într-un tampon, reducând astfel proporția de component volatil din amestecul alimentat la absorbant și provocând astfel o creșterea vitezei de evaporare. Într-un exemplu de realizare particular, tampoanele în mișcare ale amestecului și ale componentului volatil sunt stocate în recipiente adecvate, de obicei în generator și evaporator, deși sunt posibile, desigur, alte locații de depozitare. Containerele mobile pot conține în mod convenabil containere oscilante, așa cum este descris mai sus, care măresc inerția pompelor melcate. Este de preferat să se limiteze concentrația fluidului de lucru în pompa de căldură. De exemplu, tamponul de componentă volatilă poate conține mijloace de preaplin care limitează epuizarea maximă a amestecului circulant prin limitarea cantității de agent frigorific care poate fi stocat în recipientul oscilant din evaporator. Astfel, mijloacele de preaplin pot trece componenta volatilă lichidă din recipientul mobil menţionat într-un curent de absorbant lichid furnizat absorbantului atunci când concentraţia depăşeşte sau se apropie de o limită predeterminată. Acest lucru poate fi determinat în legătură cu cantitatea de agent frigorific din respectivul recipient mobil și/sau captat în apropierea numitului evaporator. O sursă suplimentară de ineficiență în pompele de căldură centrifuge, am descoperit-o, este tendința ansamblurilor pompe cu șurub de a oscila în jurul axei de rotație dacă nivelul fluidului din jgheabul asociat scade sub orificiul de admisie a pompei cu șurub, iar astfel de oscilații pot afectează semnificativ eficiența pompei. Luând în considerare acest lucru, ne-am dezvoltat diverse dispozitive, prin care vibrațiile pot fi amortizate. În conformitate cu un alt aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură cu absorbție care include un ansamblu rotativ care cuprinde un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant, în care pompa de căldură menționată cuprinde o pompă cu melc montată rotativ în ansamblul menționat, dar limitată de rotație prin acolo, pompa melcat menționată are o intrare pentru colectarea lichidului dintr-un jgheab periferic sau dintr-un recipient care se rotește în raport cu pompa melcat menționată, pompa menționată include mijloace de stabilizare pentru stabilizarea pompei melcate menționate în primul rând, dar nu exclusiv, dacă nivelul lichidului din jgheabul sau recipiente sub orificiul de admisie specificat. Agentul de stabilizare poate fi diverse tipuri . Într-un exemplu, mijloacele de stabilizare menţionate pot cuprinde un dispozitiv care limitează un ghidaj, care, la rândul său, limitează mişcarea unei greutăţi mobile care este montată pentru a amortiza oscilaţia pompei melcate menţionate. În acest caz, vibrațiile pot fi atenuate cu ușurință ca urmare a disipării de energie cauzată de forțele de rezistență ale mișcării sarcinii de-a lungul ghidajului specificat. Ghidajul este de preferință curbat, cu suprafața sa convexă în direcția verticală deasupra sau sub centrul de greutate și arborele. în mod alternativ, mijloacele de stabilizare menţionate pot cuprinde un mijloc de producere a tracţiunii, cum ar fi o nervură sau altă suprafaţă de creştere a tracţiunii, sau mijloace de admisie suplimentare pentru o pompă melcat suplimentară. O dificultate suplimentară care poate fi întâlnită, în special la pornirea unei pompe de căldură centrifugă, este că rezervele de fluid din sistem pot fi astfel încât să nu existe suficient debit de amestec către generator. Acest lucru poate duce la supraîncălzirea severă și distrugerea peretelui generatorului. Ținând cont de acest lucru, am dezvoltat un nou dispozitiv care asigură că pompa care furnizează debitul de amestec către generator are acces prioritar la amestecul de lucru. Într-un alt aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură cu absorbție care cuprinde un ansamblu rotativ care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant care sunt interconectate pentru a asigura căi (flux ciclic de fluid) pentru o componentă volatilă lichidă și un absorbant lichid. pentru aceasta, o pompă (care asigură fluxul de amestec către generator) pentru forțarea absorbantului lichid pe suprafața încălzită a generatorului menționat, o pompă (furnizează fluxul amestecului de la generator) pentru captarea și pomparea lichidului care curge de la suprafața generatorului respectiv și mijloace pentru a se asigura că respectiva pompă, furnizând un flux de amestec la generator, are o alimentare adecvată cu lichid pentru a umezi suprafața respectivului generator la începutul funcționării pompei de căldură. Mijloacele pentru asigurarea unei aprovizionări adecvate cu lichid cuprind, de preferință, un recipient comun în care, în timpul funcționării, este alimentat absorbantul lichid care curge de la suprafața menționată a generatorului și absorbantul lichid este pulverizat pe suprafața menționată a generatorului, iar pompa menționată asigură un debit de amestecul către generator și pompa menționată, care asigură debitul amestecului de la generator (de preferință fiecare), primește absorbant lichid din recipientul comun specificat, iar pompa specificată, care asigură debitul amestecului către generator, are prioritate. acces la acesta. Într-un exemplu de realizare, pompele menționate care furnizează fluxul de amestec către și dinspre generator sunt pompe cu melc, recipientul menționat este un jgheab periferic, iar intrarea pompei melcate care furnizează fluxul amestecului către generator se extinde radial mai departe de axa de rotație decât conducta de admisie. a pompei care asigură debitul amestecului de la generator. Pompa care furnizează debitul de amestec la generator și pompa care furnizează debitul de amestec de la generator pot fi o singură pompă cu debit partajat în amonte. Un alt aspect al prezentei invenții furnizează o pompă de căldură cu absorbție care cuprinde un ansamblu rotativ care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura căi de curgere ciclică a fluidului pentru o componentă lichidă volatilă și un absorbant de lichid și cuprinzând un rezervor comun. pentru captarea absorbantului lichid care curge de pe suprafața încălzită a generatorului specificat și pentru primirea lichidului destinat aprovizionării pe suprafața încălzită a generatorului. O altă dificultate întâlnită în pompele de căldură centrifuge de tipul descris în brevetul US nr. Conform acestui brevet timpuriu, absorbantul și condensatorul conțineau un disc absorbant și un disc condensator pe fiecare parte a deflectorului, iar suprafețele peste care treceau amestecul și respectiv apa au fost definite de plăci plate în concordanță cu înțelegerea de atunci a intensificării centrifuge a procedeul, așa cum este descris anterior în brevetul european EP-B-119776. Cu toate acestea, am descoperit că schimbătoarele de căldură pot fi realizate din țevi spiralate și, în mod surprinzător, acest lucru oferă crestere efectiva transfer de căldură și masă în pompe centrifuge. Conform unui alt aspect, prezenta invenție furnizează o pompă de căldură centrifugă cu absorbție care cuprinde un ansamblu care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant, în care unul sau mai multe dintre aceste dispozitive (condensatorul, evaporatorul și absorbantul) cuprind un schimbător de căldură definit de o bobină de țeavă sau având o suprafață exterioară ondulată. Această spirală poate fi în mod obișnuit închisă prin spire intermediare ale helixului în contact, sau închisă atât la următoarea spire interioară, cât și la următoarea exterioară, pentru a delimita un schimbător de căldură cu două suprafețe discontinue sau ondulate. Țeava are de preferință o rotundă aplatizată secţiune transversală, iar părțile aplatizate sunt situate aproape una de alta sau de zone în contact reciproc. Spirala poate fi plată sau în formă de disc. În pompele de căldură convenționale, atmosfera internă conține aer și coroziunea duce la formarea de hidrogen gazos liber, care afectează absorbția componentei volatile de către absorbantul lichid, degradând astfel eficiența pompei. Acest lucru poate fi combatet prin pomparea regulată a pompei de căldură, dar aceasta este o operațiune care necesită forță de muncă și este potențial periculoasă și, prin urmare, nu este recomandată pentru aplicații industriale. O opțiune alternativă este să folosiți știfturi de paladiu, dar aceștia sunt scumpi și necesită, de asemenea, încălzitoare și echipamente asociate. Cu toate acestea, am constatat că, prin selectarea atentă a materialelor, este posibil să se reducă semnificativ cantitatea de hidrogen care ar fi generată în mod normal și să se asigure o soluție relativ ieftină și dispozitiv simplu sa absoarba hidrogenul liber astfel incat sa nu degradeze performantele pompei de caldura. în consecinţă, într-un alt aspect al prezentei invenţii, este furnizată o pompă de căldură cu absorbţie care cuprinde un substrat dintr-un material care este capabil să absoarbă şi/sau să sechestreze moleculele de hidrogen în utilizare. Materialul suport conţine un material hidrogenabil incluzând un catalizator adecvat. Exemple de materiale adecvate susceptibile de hidrogenare sunt materialele bazate pe polimeri organici reductibili chimic care sunt susceptibile de hidrogenare catalizată omogen. O combinație tipică conține un copolimer tribloc stiren-butadienă (polistiren-polibutadienă-polistiren), de exemplu, Kraton D1102, disponibil de la Shell Chemical Company, și un catalizator de iridiu, de exemplu, Crabtree Catalist, descris mai jos, sau un catalizator de reniu. Multe alte materiale adecvate având proprietăţi similare sunt cunoscute specialiştilor în domeniu. De preferință, substratul conține un indicator care indică starea materialului de care se apropie, în care este saturat cu hidrogen sau altfel nu mai este capabil să lege sau să absoarbă hidrogenul. De asemenea, am dezvoltat un sistem de protecție la resetare excesul de presiuneîntr-o pompă de căldură, dar care a făcut și în mod neașteptat posibilă asigurarea funcționării pe termen lung și/sau prelungit a pompei de căldură. Acest aspect al prezentei invenții furnizează, în consecință, o pompă de căldură cu absorbție care cuprinde un generator de presiune înaltă/cameră condensator intermediar, un generator intermediar/cameră condensator sub presiune intermediară și un absorbant de joasă presiune și cameră de evaporare, și incluzând un mijloc de reducere situat între ( a) camera de înaltă presiune și camera de presiune intermediară și/sau (b) camera de presiune intermediară și camera de presiune joasă presiune. Mijloacele de reducere asigură de preferinţă o reducere controlată a presiunii, prin care fluxul prin mijloacele de reducere menţionate este dependent de diferenţa de presiune. Într-un exemplu, când scăderea de presiune atinge un nivel predeterminat, mijlocul de reducere a presiunii se deschide și debitul crește pe măsură ce scăderea de presiune crește. În acest caz, domeniul de funcționare al dispozitivului este extins și poate funcționa ca o pompă de căldură cu o singură treaptă și poate reveni la funcționarea în două trepte atunci când scăderea de presiune scade din nou sub nivelul setat. Se știe că absorbanții pe bază de hidroxid, inclusiv cei descriși în brevetul european EP-A-208427, sunt foarte agresivi, mai ales la temperaturile ridicate la care funcționează camera de ardere și că trebuie avută mare grijă la alegerea materialelor din care este realizată o carcasă etanșă care cuprinde ansamblul rotativ și componentele interne. Până în prezent, pereții și componentele au fost realizate din aliaje de cupru-nichel, precum monelul, care au un conținut semnificativ de nichel și alte metale. Cu toate acestea, am descoperit, parțial spre surprinderea noastră, că, în ciuda acestui lucru aparent contradictoriu bunul simț de fapt, pot fi utilizate cupru și aliaje de cupru care conțin mai puțin de 15% în greutate din alte componente din aliaje metalice. Într-un alt aspect al prezentei invenții, este furnizată în consecință o pompă de căldură cu absorbție care cuprinde o carcasă etanșă care conține un fluid de lucru care conține unul sau mai mulți hidroxizi de metale alcaline, în care cel puțin o porțiune a carcasei menționate care este în contact cu respectivul fluid de lucru este realizat din material de cupru care conține până la 15% în greutate aditivi, cum ar fi crom, aluminiu, fier și alte metale. De preferinţă, în mod substanţial întreaga carcasă este realizată din respectivul material de cupru. Materialul de cupru menţionat conţine de preferinţă un aliaj de cupru-nichel. Am descoperit că aliajele cupru-nichel cu conținut scăzut de nichel, care ar fi de așteptat să se corodeze grav atunci când sunt expuse la hidroxid lichid, prezintă de fapt o rezistență ridicată la coroziune chiar și la temperaturi ridicate ale generatorului de abur. Prezenta invenţie poate fi extinsă la orice combinaţie de elemente inventive descrise în această cerere de mai sus sau în descrierea următoare cu referire la desenele însoţitoare. În special, anumite elemente pot fi utilizate, acolo unde contextul permite, în pompele de căldură centrifuge și necentrifuge, precum și în pompele de căldură cu o singură treaptă sau cu mai multe trepte, individual sau în combinație între ele. Prezenta invenţie se extinde, de asemenea, la metode de operare a pompelor de căldură cu absorbţie în conformitate cu principiile descrise mai sus şi în descrierea de mai jos. Astfel, într-un alt aspect, prezenta invenție furnizează o metodă de operare a unei pompe de căldură cu absorbție care include monitorizarea fluidului de lucru pentru a detecta sau prezice debutul cristalizării absorbantului în fluidul de lucru sau apariția unei viscozități inacceptabil de ridicate și, la detectarea sau predicția oricăreia dintre condițiile de mai sus, prevăzând inițierea măsurilor preventive pentru a preveni cristalizarea ulterioară și/sau dizolvarea materialului cristalizat sau pentru a reduce vâscozitatea menționată. De preferinţă, respectiva operaţiune de iniţiere cuprinde devierea unui flux de fluid (de exemplu, fluid de lucru cald) cel puţin temporar pentru a creşte temperatura unei regiuni adiacente predispuse la cristalizare sau creşterea vâscozităţii. Acolo unde fluidul de lucru conţine un absorbant lichid care este susceptibil de cristalizare, operaţia de iniţiere menţionată poate implica cel puţin reducerea temporară a concentraţiei absorbantului lichid într-o zonă adiacentă sau în amonte de zona predispusă la cristalizare. Într-un alt aspect, prezenta invenție furnizează o metodă de funcționare a unei pompe de căldură cu absorbție care cuprinde un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate astfel încât să asigure căi (flux ciclic de fluid) pentru o componentă volatilă lichidă și un absorbant lichid. prin urmare, care include reglarea debitului în conformitate cu cel puțin unul dintre următorii parametri: (a) diferența de temperatură dintre absorbant și evaporator;
(b) mărimea sarcinii termice pe pompa de căldură și
(c) în conformitate cu unul sau mai mulți alți parametri de funcționare. Prezenta invenție va fi descrisă acum în detaliu folosind exemplul unei pompe de căldură cu diferitele sale modificări cu referire la desenele însoțitoare, în care
Smochin. 1 - schema circuitului un dispozitiv cu pompă de căldură în două trepte conform prezentei invenții, nelimitat de temperatură și presiune, care sunt date doar în scop ilustrativ. Smochin. 2 este o vedere laterală schematică a unei pompe de căldură în conformitate cu prezenta invenție, prezentând principalele componente ale pompei de căldură, dar pentru ușurință de ilustrare, unele interconexiuni, componente și fluid de lucru nu sunt prezentate. Smochin. 3 este un exemplu de dispozitiv de amortizare pentru utilizare cu o pompă melcat în modificarea pompei de căldură prezentată în desene. Smochin. 4 este un alt exemplu de dispozitiv de amortizare pentru utilizare cu o pompă melcată. Smochin. 5 este o diagramă schematică care ilustrează un posibil control al debitului (sensibil la presiune) conceput pentru a reduce posibilitatea de cristalizare în fluxul de lichid absorbant care trece între generator și absorbant. Smochin. 6 este o diagramă idealizată reprezentând concentrațiile optime ale soluției și temperaturile altor elemente ale pompei de căldură pentru setarea temperaturii evaporatorului și a două creșteri diferite de temperatură. În fig. 1 și 2 ilustrează o variantă de realizare a unei pompe de căldură în conformitate cu prezenta invenție care include un modul etanș ermetic 10 antrenat de un arbore 12 și care definește o regiune de înaltă presiune 14, o zonă de presiune intermediară 16 și o zonă de presiune joasă 18. Termenii „presiune înaltă”, „presiune intermediară” și „presiune joasă” se referă la presiunile din aceste zone atunci când pompa de căldură funcționează. Interiorul pompei de căldură nu conține aer în timpul funcționării. După cum se arată, regiunea de înaltă presiune 14 din stânga este limitată de un perete care acționează ca un generator de abur 20, care este încălzit cu exterior prin camera de ardere 22. Pe de altă parte, regiunea de înaltă presiune 14 este definită de un perete care definește un condensator 24 pe suprafața sa de înaltă presiune și un generator intermediar de abur 26 pe cealaltă suprafață și care definește, de asemenea, capătul stâng al regiunea de presiune intermediară 16. Un perete suplimentar 27 este situat în zona de înaltă presiune 14 situată între generatorul de abur 20 și condensatorul 24 și limitează camera de încărcare 28, proiectată să capteze lichidul din duza generatorului 30 ((aprox. per.) în desenele însoțitoare. la descrierea de pe engleză , probabil din greșeală numărul de referință „30” nu este dat), așa cum este descris mai jos. Regiunea de presiune intermediară 16 este separată de regiunea de joasă presiune printr-un perete despărţitor 32 şi conţine o bobină de condensare împerecheată 34 şi schimbătoare de căldură cu soluţie 36 şi respectiv 38. Regiunea de joasă presiune 18 conține o bobină de absorbție 40 și o bobină de evaporare dublă 42. În timpul funcționării, un amestec bogat în apă de apă și hidroxizi de metale alcaline este scos dintr-un jgheab comun 44k și din generator prin conducta de admisie 46 a pompei melcate care asigură fluxul amestecului către generator și iese din conducta de presiune. 48 la generator la generatorul de abur 20 pentru împrăștiere prin (sa) suprafețe. O parte din componenta volatilă (apa) se evaporă și trece la condensatorul 24. Amestecul rămas sărac în apă „L” este captat într-un jgheab 44 către și dinspre generator. Orificiul de admisie al pompei cu şurub 46 care asigură fluxul de amestec către generator face parte din ansamblul pompei cu şurub pentru fluid suspendat 50 şi va fi descris mai detaliat mai jos. Intrarea 52 a pompei melcate a generatorului este parte a aceluiași ansamblu, dar este situată radial spre interior față de intrarea 46 a pompei melcate a generatorului. Pompa cu melc care asigură fluxul de amestec de la generator forțează amestecul „L” în camera de încărcare inelară 28, de unde amestecul trece printr-o conductă (nefigurată) în pasajul de răcire al primului schimbător de căldură de soluție 36, unde dă stinge căldura amestecului "R" trecând în alte ramuri și în jur pentru a reveni la jgheabul 44 la și de la generator, de la generatorul intermediar de abur 26 (vezi Fig. 1). După trecerea prin pasajul de răcire al primului schimbător de căldură cu soluție 36, amestecul „L” trece prin pasajul de răcire al celui de-al doilea schimbător de căldură cu soluție 38, unde transferă căldură lichidului într-o altă ramură care trece de la absorbantul de abur 40 la generatorul intermediar de abur 26. Din pasajul de răcire amestecul „L” trece prin limitatorul de curgere 54 (vezi FIG. 1) și de acolo într-un jgheab inelar 56 format pe suprafața laterală a deflectorului absorbant 32. De aici, amestecul este captat de orificiul de admisie 58 al pompei melcate, permițând amestecului să curgă către absorbant și este forțat prin orificiul de admisie 60 pe serpentina absorbantului 40, unde absoarbe componenta volatilă din evaporator 42. Amestecul , care acum este bogat în apă, este captat într-un jgheab 62 din absorbant, de unde este pompat în camera de încărcare 64, format ca un jgheab inelar pe peretele despărțitor 32, în direcție radială în jgheabul 56 de pe absorbant. , prin conducta de admisie 66 a pompei melcate care asigură debitul amestecului din absorbant și conducta de presiune 68. Pompele cu șurub care asigură fluxul de amestec către și dinspre absorbant fac parte din ansamblul total 65. Din camera de alimentare 64, amestecul bogat în apă trece la pasajul de încălzire al celui de-al doilea schimbător de căldură cu soluție 38, unde este încălzit și apoi trece la un jgheab 70 pe generatorul intermediar. De acolo, lichidul este captat de orificiul de admisie 72 al pompei cu șurub care asigură fluxul amestecului către generatorul intermediar și evacuat de conducta de presiune 74 spre centrul generatorului intermediar 26, unde primește căldură de la condensatorul intermediar. 24 pe o altă suprafață a aceluiași perete. O porţiune a componentului volatil este evaporată de generatorul intermediar de abur 26 şi trece la condensatorul cu serpentine 34 al condensatorului primar. Amestecul lichid care părăsește generatorul intermediar de abur 26 este colectat într-un jgheab 76, de unde este colectat de orificiul de admisie 78 al pompei care asigură fluxul amestecului de la generatorul intermediar și este alimentat prin conducta de presiune 80 către pasajul de încălzire. al primului schimbător de căldură cu soluție 36, unde este încălzit și apoi se întoarce la jgheabul comun al generatorului 44. Pompele melcate care asigură fluxul de amestec către și dinspre generatorul intermediar fac parte din ansamblul general montat pe arborele 12. Pentru claritate a ilustrației, conexiunile de curgere la schimbătoarele de căldură de soluție nu sunt prezentate. Când se ia în considerare ciclul de curgere a componentei volatile, este evident că o parte a componentei volatile se evaporă în regiunea de înaltă presiune 14 pe măsură ce amestecul trece peste generatorul de abur 20, iar componenta volatilă gazoasă se condensează pe suprafața condensatorului intermediar 24. componenta volatilă lichidă condensată trece apoi prin inductorul 82 (vezi Fig. Fig. 1) trece la condensatorul primar 34 în regiunea de presiune intermediară 16. De la condensatorul primar 34, componenta lichidă volatilă trece printr-o bobine suplimentară 84 la un jgheab 86 de pe evaporator în regiunea de joasă presiune 18. Aici, lichidul este captat prin conducta de admisie 88 a pompei melcate 89, furnizând un flux de amestec către evaporator și este forțat prin conducta de presiune 90 pe serpentina 42 a vaporizatorului. De acolo, componenta volatilă gazoasă evaporată trece la bobina de absorbție 40 unde este reabsorbită în amestec și apoi urmează traseul amestecului. A doua intrare 92 a pompei cu șurub limitează nivelul componentului volatil lichid din jgheabul 86 prin pomparea componentului volatil lichid în exces într-un recipient 102, care este asociat cu o pompă care asigură fluxul de amestec către evaporator și care are orificiu de scurgere 94 și o țeavă de preaplin 96. Capătul drept al arborelui 12 este împărțit în canale de trecere 103, 105 pentru a asigura o cale de curgere pentru agentul frigorific lichid, cum ar fi apa, care trece prin centrul arborelui, circulă în bobinele duble ale condensatorul primar 34 și apoi în bobina de absorbție 40 și arborele de ieșire Fluxul prin bobinele condensatorului 34 începe aparent în interiorul bobinei din stânga, spiralează spre exterior, apoi revine spre interior și iese. În absorbantul bobinei 40, curgerea începe la exteriorul bobinei și se îndreaptă spre interior. De asemenea, un circuit de apă lichidă răcită (nefigurat) furnizează și colectează apă răcită din serpentinele de evaporare 42. Acum că este descris dispozitiv general, vor fi descrise unele îmbunătățiri sau modificări specifice. Reglarea debitului amestecului absorbant
Debitul amestecului absorbant din pompa de căldură este controlat de un limitator de debit 54 în linia dintre al doilea schimbător de căldură cu soluție 38 și jgheabul de absorbție 56 asociat cu absorbantul de abur 40. Limitatorul de flux 54 poate fi un orificiu, un tub capilar, un turbion sau un jet, iar debitul prin limitatorul 54 este determinat de presiunea care acţionează prin acesta. Astfel, debitul depinde de presiunile corespunzătoare, și nu de performanța pompei care asigură debitul amestecului de la generator, ca înainte. Din acest motiv, debitul va fi modulat de diferența de presiune dintre regiunile de înaltă și de joasă presiune 14, respectiv 18, precum și de distanța care determină presiunea (degajul) dintre suprafața liberă a camerei de încărcare 28 și suprafața liberă a jgheabului pe absorbant. Debitul absorbantului va crește automat pe măsură ce diferența de presiune dintre regiunile 14 și 18 crește. Caracteristicile restrictorului 54, natura diferenței de presiune dintre regiunile 14 și 18 și locația și capacitatea camerei de încărcare 28 și. jgheaburile 56 sunt selectate pentru a asigura modificarea necesară a debitului în funcție de modul de funcționare. Debitul minim în condițiile de funcționare necesare este de obicei stabilit ținând cont de cristalizare, dar orice marjă peste aceasta reduce eficiența pompei de căldură din cauza pierderilor crescute în schimbătoarele de căldură de soluție. Din punct de vedere termodinamic, cea mai bună eficiență se va obține atunci când concentrația de absorbant este suficientă doar pentru a menține creșterea de temperatură cerută de ciclu. In aceste conditii diverși factori va determina debitul masic specific necesar al absorbantului. În sistemele care utilizează apa ca agent frigorific și o sare anorganică ca absorbant, debitul minim pentru o anumită creștere a temperaturii poate fi limitat de concentrația maximă a soluției care poate fi tolerată înainte de începerea cristalizării. În fig. Figura 6 prezintă caracteristicile tipice ale unui fluid ideal, unde se poate observa că temperaturile absorbantului și condensatorului sunt de 58 o C, iar amestecul la o concentrație dată de soluție poate absorbi agentul frigorific la o temperatură de 4 o C. Această concentrație de soluție poate fi aparent pentru ciclul ideal arătat pentru a obține generatorul de temperatură 200 o C. Când temperaturile absorbantului și condensatorului scad la 35 o C, se poate observa că, dacă concentrația soluției este redusă pentru a satisface noile condiții, temperatura generatorului scade la 117 o C. Aceasta înseamnă că pentru un debit de masă dat de absorbant în ciclu, pierderile termice ale schimbătorului de căldură sunt, de asemenea, probabil să scadă. În plus, această concentrație mai scăzută va reduce, de asemenea, în mod semnificativ temperatura de cristalizare, permițând un debit mai mic (și, prin urmare, un interval mai mare de concentrație a soluției). Sistemul de control descris în această aplicație oferă atât controlul automat al concentrației, cât și controlul fluxului de masă pentru a îmbunătăți și mai mult performanța. Pompe cu vierme cu fluide suspendate
Ansamblul pompă generală 50 care asigură fluxul de amestec către și dinspre generator include un recipient oscilant 98 suspendat pe un arbore 12 prin intermediul unui lagăr, în care fluidul este alimentat dintr-un jgheab comun 44 prin intermediul unei conducte de admisie 100 care este radial. în interior de la conductele de admisie 46 și 52. Aceasta înseamnă că în timpul funcționării, o porțiune din lichidul reținut în mod normal în jgheabul generatorului este reținută în recipientul oscilant, contribuind semnificativ la masa constantă a ansamblului pompei 50. Când pompa este oprită, o parte semnificativă a lichidului va fi în mod obișnuit prinsă în jgheabul 44 și va fi deplasată de masa oscilantă a containerului oscilant pentru unitatea de pompare. Conform aranjamentului ilustrat, atunci când pompa este staționară, lichidul rămâne acolo sau curge în containerul pivotant 98 prin orificiul de admisie 100, reducând astfel nivelul lichidului în jgheab și crescând masa ansamblului pompei. Aceste elemente contribuie la o reducere semnificativă a rezistenței la pornire. De asemenea, pompa 89 care furnizează fluxul de amestec către evaporator include un recipient oscilant 102 care acționează ca o greutate oscilantă și în plus ca un amortizor mobil pentru agentul frigorific, așa cum va fi descris mai jos. Reglarea concentrației de absorbant lichid
În dispozitivul prezentat în FIG. 2, se presupune că concentrația absorbantului este ajustată automat în conformitate cu viteza de absorbție a componentei volatile evaporate de către absorbantul 40. Pompa 89 care furnizează debitul amestecului către evaporator include o intrare 92 care pompează orice componenta volatilă lichidă în exces în recipientul 102. Această componentă volatilă lichidă este îndepărtată din circulaţie şi astfel determină creşterea proporţiei de absorbant din amestecul de circulaţie pe măsură ce creşte conţinutul recipientului 102. Există un orificiu de scurgere reglabil 94 jgheabul 86. Concentraţia maximă a absorbantului este limitată prin asigurarea recipientului 102 cu o conductă de preaplin 96, care permite scurgerea în jgheabul 62 din absorbant. Astfel, concentraţia absorbantului este ajustată automat prin cantitatea variabilă de stocare a componentului lichid volatil în recipientul 102, iar cerinţele ciclului descrise anterior pot fi satisfăcute. Amortizarea pompei cu vierme
În fig. 3 prezintă o configuraţie schematică a unui dispozitiv de amortizare pentru o pompă melcat care poate fi utilizată pentru oricare sau toate pompele melcate din pompa de căldură ilustrată în fig. 2. Pompa 104 este montată printr-un pivot pe un arbore 12 și include o carcasă 106 și o admisie a pompei melcate 108. Sub orificiul de admisie al pompei melcate 108, este prevăzut un element de frânare sub forma unui orificiu de admisie mort 107. Prin urmare, chiar dacă admisia pompei melcate trece liber (cu spațiu liber) deasupra nivelului lichidului, orificiul de intrare mort 107 este încă scufundat și astfel asigură un important mijloc de absorbție a șocurilor atunci când admisia pompei melcate iese sau reintră în lichid. în dispozitivul alternativ prezentat în FIG. 4, mai multe piese sunt similare cu cele prezentate în FIG. 3 și sunt indicate prin aceleași numere de referință. Cu toate acestea, sub trunion este prevăzut un ghidaj curbat 110, care nu este aliniat cu arborele 12 și care definește un canal de limitare pentru greutatea 112. Această greutate este limitată astfel încât să se poată deplasa de-a lungul ghidajului pe măsură ce carcasa este deviată în jurul valorii. arborele, tinzând să readucă carcasa într-o poziție de echilibru, dar cu o oarecare rezistență astfel încât energia cinetică a mișcării pendulului să fie rapid disipată. Ghidul poate avea multe configurații. Acest dispozitiv este eficient în special atunci când nu există o structură fixă ​​adiacentă care să acționeze ca referință. Prevenirea cristalizării
După cum sa menționat mai sus, pentru a asigura eficiența ciclului este de dorit să se opereze cât mai aproape de limita de cristalizare posibil, dar efectele cristalizării pot fi catastrofale. în consecinţă, după cum se poate vedea în FIG. 1 și 5, circuitul de deviere a fluxului este setat astfel încât, de îndată ce se detectează debutul cristalizării, amestecul din generatorul de abur 20 poate fi deviat într-un punct 112, situat în amonte de cel de-al doilea schimbător de căldură cu soluție 38, pentru conectarea la un punct 114 cu fluxul din absorbantul de abur 40 pentru introducerea soluției în al doilea schimbător de căldură 38. Aceasta determină creșterea temperaturii curentului care intră în al doilea schimbător de căldură cu soluție 38 de la absorbantul de abur 40, ceea ce crește temperatura curentului de la al doilea schimbător de căldură cu soluție la absorborul de abur, în regiunea 116 unde este cel mai probabil să se cristalizeze. ÎNCEPE. În dispozitivul prezentat în FIG. 5, devierea fluxului este controlată de un prag sensibil la presiune 118. În timpul funcționării normale, diferența de presiune dintre punctele 112 și 114 nu este suficientă pentru a depăși înălțimea determinată de prag și astfel nu trece între aceste puncte. Cu toate acestea, când cristalizarea începe în regiunea 116, contrapresiunea în punctul 112 este suficient de mare pentru a forța lichidul să curgă spre punctul 114. În acest aranjament, limitatorul de curgere 54 poate fi deplasat în amonte de punctul de curgere 112. Pot fi utilizaţi diferiţi alţi regulatori de debit şi pentru comoditatea ilustraţiei din FIG. 1, un astfel de mijloc de control este prezentat sub forma unei supape de control 120. Acest element poate fi utilizat de asemenea cu fluide care sunt predispuse la creșteri nedorite ale vâscozității care tind să împiedice curgerea. Jgheabă comună către și de la generator
Se va arăta că diferitele orificii de admisie 46, 52 şi 100 ale pompei melcate preiau fluid dintr-un singur jgheab 44, dar că orificiul de admisie 46 pentru a furniza fluxul de amestec la generator este îngropat mai adânc în jgheab decât celelalte două. Acest lucru asigură că, în timpul pornirii și în alte condiții extreme, pompa care furnizează fluxul de amestec către generator are acces preferenţial la lichidul din jgheab, reducând astfel posibilitatea unei situații în care suprafața generatorului este uscată. Poluarea cu hidrogen
În exemplele de realizare ilustrate ale prezentei invenții, cel puțin una dintre regiunile etanșate 14, 16, 18 cuprinde un element 114 dintr-un material polimeric hidrogenabil în care este încorporat un catalizator și care are o afinitate mare pentru moleculele de hidrogen și care, în funcționare , absoarbe hidrogenul din atmosferă în interiorul dispozitivului pentru a preveni contaminarea absorbantului lichid de pe absorbant. O combinație tipică polimer-catalizator este un copolimer tribloc stiren-butadienă (polistiren-polibutadienă-polistiren), cum ar fi Kraton D1102, disponibil de la Shell Chemical Company, și un catalizator cu iridiu, cum ar fi Crabtree Catalist PF 6 (unde COD este 1,5). -ciclooctadienă py este piridină, tcyp - triciclohexilfosfină). Un element dintr-un astfel de material cu un volum de 300 ml poate fi suficient pentru a absorbi hidrogenul liber pe mai mulți ani de funcționare. Scăderea presiunii
Dispozitivul prezentat în FIG. 2 conţine de asemenea supape de reducere a presiunii 122, 124 situate între regiunile de presiune înaltă şi medie 14 şi 16, precum şi regiunile de presiune medie şi joasă 16 şi respectiv 18. Supapele reducătoare asigură o modulare lină a debitului în funcție de presiune atunci când sunt deschise, permițând astfel pompei de căldură să aibă un domeniu de funcționare extins, funcționând ca o pompă de căldură cu o singură treaptă atunci când scăderea de presiune la nivelul supapelor reducătoare depășește presiunea de deschidere a supapei și revenirea la funcționarea în două etape la readucerea presiunii la valoarea normală.

Formula inventiei

1. Pompă de căldură cu absorbție, caracterizată prin aceea că conține mijloace care sesizează debutul cristalizării absorbantului în fluidul de lucru sau debutul unei viscozități inacceptabil de mare, pentru a declanșa mijloacele de prevenire a cristalizării ulterioare și/sau de dizolvare a materialului cristalizat sau pentru a reduce respectiva vâscozitate. 2. Pompă de căldură cu absorbție conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că conține un mijloc de degajare destinat creșterii temperaturii și/sau reducerii concentrației de absorbant în fluidul de lucru în sau în apropierea unei zone predispuse la cristalizare sau creșterea vâscozității. 3. Pompă de căldură cu absorbţie conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că cuprinde mijloace pentru deviarea unui flux de lichid, cel puţin temporar, pentru a creşte temperatura fluxului care trece prin respectiva zonă predispusă la cristalizare sau creştere a vâscozităţii. 4. Pompă de căldură cu absorbţie conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că mijloacele menţionate pentru crearea jocului sunt sensibile la presiunea locală în amonte de o zonă predispusă la cristalizare sau la o creştere a vâscozităţii. 5. Pompă de căldură cu absorbție conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că este configurată pentru a transfera căldură de la un absorbant lichid care trece de la generatorul de abur la absorbant, la absorbantul lichid care trece în sens opus printr-un schimbător de căldură cu soluție, în care pompa de căldură menționată include mijloace pentru îndepărtarea unei părți a absorbantului lichid din curentul care trece de la generatorul de abur la absorbant, pentru introducerea acestuia în curentul de retur de la absorbant la generatorul de abur pentru a crește astfel temperatura curentului în amonte de zonă predispusă la cristalizare sau creșterea vâscozității. 6. Pompă de căldură cu absorbție conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că mijloacele de evacuare menționate cuprind un regulator sensibil la presiune, cum ar fi o supapă sau un dispozitiv de prag între două fluxuri, determinând declanșarea respectivului evacuare la contrapresiunea cauzată de apariția cristalizarea sau vâscozitatea inacceptabil de mare depășește valoarea de prag specificată. 7. Pompă de căldură cu absorbţie conform oricăreia dintre revendicările 1 la 3, caracterizată prin aceea că mijloacele de îndepărtare menţionate sunt configurate pentru a îndepărta agentul frigorific lichid din condensator la evaporator pentru a creşte temperatura de evaporare, crescând în mod corespunzător cantitatea de agent frigorific evaporat şi captat de către absorbantul și asigurând scăderea temporară a concentrației de absorbant în fluidul de lucru și creșterea temperaturii fluidului de lucru în zona de cristalizare. 8. Metodă de funcționare a unei pompe de căldură cu absorbție, caracterizată prin aceea că include monitorizarea continuă a fluidului de lucru pentru a detecta sau prezice debutul cristalizării absorbantului în fluidul de lucru sau apariția unei viscozități inacceptabil de ridicate în acesta și, la detectarea sau predicția oricăreia dintre aceste condiții, inițierea măsurilor preventive pentru prevenirea cristalizării ulterioare și/sau dizolvarea materialului cristalizat sau pentru reducerea vâscozității menționate. 9. Pompă de căldură cu absorbție care conține un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura un flux ciclic de lichid pentru o componentă lichidă volatilă și un absorbant lichid pentru aceasta, caracterizată prin aceea că conține un regulator de debit al absorbant lichid specificat în conformitate cu cel puțin unul dintre următorii parametri: diferența de temperatură dintre absorbant și evaporator, sarcina termică pe pompa de căldură și unul sau mai mulți alți parametri de funcționare. 10. Metodă de funcționare a unei pompe de căldură cu absorbție care conține un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura un flux ciclic de lichid pentru o componentă lichidă volatilă și un absorbant lichid pentru aceasta, caracterizată prin aceea că include reglarea debitul în conformitate cu cel puțin unul dintre următorii parametri: diferența de temperatură dintre absorbant și evaporator, sarcina termică pe pompa de căldură și unul sau mai mulți alți parametri de funcționare. 11. O pompă de căldură cu absorbție care conține o unitate rotativă care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura un flux ciclic de lichid pentru componenta volatilă și un absorbant de lichid pentru aceasta, caracterizată prin aceea că cel puțin unul dintre dispozitivele specificate, și anume un generator de abur, un evaporator și un absorbant specificat, include o pompă cu melc care conține un element oscilant montat cu posibilitatea de rotație în nodul specificat, limitat împotriva rotației cu nodul specificat și situat în aplicația de colectare a lichidului, de obicei dintr-un șanț sau container situat periferic, în care elementul oscilant menționat cuprinde un recipient oscilant montat excentric față de axa de rotație a ansamblului menționat pentru umplerea lichidului din jgheabul sau recipientul menționat atunci când pompa este în repaus. 12. Pompă de căldură cu absorbție având un fluid de lucru care conține un absorbant și o componentă volatilă, caracterizată prin aceea că conține mijloace pentru reglarea concentrației absorbantului menționat în fluidul de lucru menționat în conformitate cu cel puțin unul dintre parametrii: o diferență de temperatură între absorbant și evaporator, sarcina termică a pompei de căldură și unul sau mai mulți alți parametri de funcționare. 13. O metodă de funcționare a unei pompe de căldură cu absorbție care conține o unitate rotativă care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant interconectate pentru a asigura un flux ciclic de lichid pentru o componentă volatilă și un absorbant de lichid pentru aceasta, caracterizată prin aceea că aceasta include ajustarea concentraţiilor de lichid absorbant şi component volatil predominant într-o parte sau părţi alese ale pompei de căldură menţionate prin stocarea unei cantităţi variabile de lichid într-un recipient de umplere cu lichid. 14. Pompă de căldură centrifugă cu absorbție care conține o unitate care include un generator de abur, un condensator, un evaporator și un absorbant, caracterizată prin aceea că unul sau mai multe dintre dispozitive, și anume condensatorul, evaporatorul și absorbantul, conține un schimbător de căldură limitat de o țeavă spiralată sau având o suprafață exterioară ondulată.

Invenţia se referă la metode de comprimare a fluidului de lucru utilizat pentru a transfera căldură de la un lichid de răcire cu o temperatură mai mică (E) la un lichid de răcire cu o temperatură mai mare. temperatură ridicată(Al) și poate fi utilizat într-o pompă de căldură. Metoda combină absorbția și modificarea concentrației unei soluții de electrolit, de exemplu ZnCl2, (Na, K, Cs, Rb) OH, CoI2, (Li, K, Na) (Cl2, Br2, I, SO4) sau o substanță a cărei concentrația scade cu creșterea temperaturii, în solvenți polari: H2O, NH3, metanol, etanol, metilamină, DMSO, DMA, AN, formamidă, acid formic. Soluția saturată foarte concentrată care părăsește absorbantul-schimbător de căldură (A1) este răcită de la temperaturi ridicate (1) la temperaturi scăzute (2) în timp ce trece prin schimbătorul de căldură-cristalizator (HE) pentru a forma cristale absorbante. Cristalele (K1) sunt separate, lăsând o soluție slab concentrată (2). Pentru răcire, amestecul cu concentrație scăzută este parțial expandat. soluția (2), cristalele (K1) sunt furnizate cu abur, în care acestea sunt absorbite. Se comprimă soluția la presiunea evaporatorului-schimbător de căldură (E). Extindeți concentrația scăzută soluție într-o turbină cu producție de lucru sau un ciclu de refrigerare pentru evaporare parțială în evaporator-schimbător de căldură (E) la o temperatură dată și formarea vaporilor de solvent. Cristale absorbante suplimentare (K2) sunt separate și combinate cu cristale selectate anterior (K1). Aburul este încălzit prin trecerea lui printr-un schimbător de căldură-cristalizator (HE) și este comprimat (5) sub presiunea absorbantului (A1). Concentrație scăzută soluția (3) rămasă după evaporarea parțială este comprimată la presiunea absorbantului (A1) și încălzită într-un schimbător de căldură-cristalizator (HE). Cristalele separate sunt încălzite într-un schimbător de căldură-cristalizator (HE), dizolvate într-o soluție încălzită (3) pentru a forma un cristal foarte concentrat. soluţie. Alimentarea cu abur (4) către absorbantul (A1), unde aburul este absorbit, căldura este îndepărtată și soluția originală este re-formată. Metoda crește eficiența transferului de căldură, de exemplu, în timpul încălzirii-aer condiționat. 7 salariu f-ly, 4 bolnav.

Invenţia se referă la echipamente frigorifice, şi anume la maşini frigorifice cu absorbţie. O mașină frigorifică cu absorbție cu o unitate de pompă de căldură încorporată conține o unitate generatoare cu un prim condensator și o unitate de absorbție cu un prim evaporator. Primul condensator al primului bloc este conectat printr-o conductă de lichid la primul evaporator al celui de-al doilea bloc, iar generatorul este conectat la absorbant prin linii de soluții puternice și slabe care trec prin cavitățile de răcire și de încălzire ale primei călduri regenerative. schimbător. Răcitorul de lichid cu absorbție este echipat suplimentar cu o pompă de căldură, un încălzitor solar și un turn de răcire. Instalația pompei de căldură include un al doilea condensator, un compresor, un al doilea evaporator și un al doilea schimbător de căldură regenerativ, în care generatorul este conectat printr-o conductă de apă caldă la intrarea celui de-al doilea condensator prin apă, a cărui ieșire este conectată la admisia încălzitorului solar. Ieșirea încălzitorului solar este conectată la intrarea generatorului, iar ieșirea apei de răcire a primului condensator este conectată la intrarea celui de-al doilea evaporator. Ieșirea celui de-al doilea evaporator este conectată la intrarea unui turn de răcire, a cărui ieșire este conectată la intrarea primului condensator prin intermediul unei pompe de apă de răcire. Rezultatul tehnic este creșterea eficienței, mobilității și fiabilității mașinii frigorifice cu absorbție. 1 bolnav.

Pompă de căldură cu absorbție (opțiuni) și metoda ei de funcționare (opțiuni)

Pompele de căldură cu absorbție transferă energie termică dintr-un mediu cu temperatură scăzută într-un mediu cu temperatură medie folosind energie de înaltă calitate. Pentru pomparea căldurii de la ABTN Thermax, aburul de apă, apa caldă, gazele de eșapament, combustibilul, energia geotermală sau o combinație a acestora sunt folosite ca surse de energie cu potențial ridicat. Astfel de pompe de căldură economisesc aproximativ 35% din energia termică.

ABTH Thermax este utilizat pe scară largă în Europa, Scandinavia și China pentru termoficare. Pompele de căldură sunt folosite și în următoarele industrii: textil, alimentar, auto, uleiuri vegetale și electrocasnice. Thermax a instalat pompe de căldură în întreaga lume putere totală peste 100 MW.
Pompă de căldură cu absorbție de gaz, pompă de căldură cu absorbție de abur

Specificatii:

  • Putere: 0,25 – 40 MW.
  • Temperatura apei încălzite: până la 90ºC.
  • Surse de căldură cu potențial ridicat: gaze de eșapament, vapori de apă, apă fierbinte, combustibil lichid/gazos (separat sau în comun).
  • Coeficient de refrigerare: 1,65 – 1,75.

Convertoare termice

În cel de-al doilea tip de pompă de căldură cu absorbție, cunoscută și sub numele de convertor de căldură, căldura medie este transformată în căldură de înaltă calitate. Folosind un convertor de căldură, căldura reziduală poate fi utilizată și se poate obține căldură cu potențial ridicat.

Sursa de căldură de intrare, adică căldura reziduală de temperatură medie, este furnizată la evaporator și generator. Căldura utilă la o temperatură mai mare este eliberată în absorbant. Astfel de convertoare termice pot atinge temperaturi de ieșire de până la 160 °C, de obicei cu o diferență de temperatură de până la 50 °C.

Thermax a pus recent în funcțiune un convertor termic la instalația Asia Silicone din vestul Chinei. Compania produce folii polimerice pentru celule solare panouri solare, acest proces folosește apă la o temperatură de 100ºC. În timpul procesului, apa este încălzită la 108ºC. Apa este apoi răcită la 100ºC într-un turn de răcire uscat, eliberând căldura în atmosferă. Folosind un convertor termic, 45% din căldura disponibilă este transformată în vapori de apă la o presiune de 4 bar, care este utilizat în procesul tehnologic.

Specificatii:

  • Putere: 0,5 – 10 MW.
  • Temperatura apei calde: pana la 160ºC.
  • Sursa de caldura cu potential mediu: vapori de apa, apa calda, combustibil lichid/gazos (separat sau in comun).
  • Coeficient de refrigerare: 0,4 – 0,47.

Prezentare despre utilizarea ABTN

Puțini oameni știu ce este o pompă de căldură cu absorbție și principiul ei de funcționare. Dispozitivul devine din ce în ce mai popular. Se poate presupune că în viitorul apropiat ATN va ocupa o poziție de lider pe segmentul de piață relevant.

În acest articol vom încerca să explicăm în termeni generali ce este o pompă de absorbție și cum funcționează. Ciclul de lucru detaliat va fi descris într-una dintre publicațiile ulterioare.

Principiul de funcționare

AHP-urile sunt uneori confundate cu pompele de căldură cu adsorbție, dar acest lucru nu este adevărat. Spre deosebire de acestea din urmă, pompele de căldură cu absorbție funcționează pe baza utilizării unui absorbant lichid. În termeni generali, pompele de căldură cu absorbție funcționează în același mod ca .

Echipamentul este format din mai multe dispozitive de schimb de căldură. Sunt conectate prin circuite care favorizează circulația agenților frigorifici și absorbanților. Principiul de funcționare este că absorbantul absoarbe aburul la o temperatură mai scăzută. În paralel cu aceste procese, există a cantitatea necesară căldură.

Ca urmare, agentul frigorific (lichidul de răcire) începe să fiarbă sub vid; absorbantul intră în generator, rezultând eliminarea vaporilor de apă care au fost absorbiți recent. Acum absorbantul primește din nou concentratul de sare, iar evaporatorul - vaporii de agent frigorific.

Absorbantul este de obicei o soluție de sare de bromură de litiu (LiBr) în apă. Prin urmare, un astfel de echipament se numește pompe de căldură cu bromură de litiu cu absorbție (ABTH)

Datorită proceselor care au loc, echipamentul generează căldură. Domeniul de aplicare al pompelor de căldură cu absorbție este destul de larg. Principalul lucru este să țineți cont de scopul specific al pompei și pentru ce scop este destinată.

Avantajele și dezavantajele pompelor de căldură cu absorbție

O pompă de căldură cu absorbție are multe avantaje. Dintre acestea, cele mai semnificative sunt:

  • Încălzirea mediului la +60 / +80 °C;
  • Gamă largă de putere termică, care variază de la câțiva kilowați la megawați;
  • Durată lungă de viață, mai ales în comparație cu dispozitivele de tip compresor cu abur;
  • Eficiența ajunge la 30-40% și este determinată de modul de funcționare selectat;
  • Domeniul de aplicare este în continuă creștere;
  • Apa clocotită, aburul și unele tipuri de gaze sunt folosite ca sursă de energie;
  • Principiul de funcționare al unei pompe de căldură cu absorbție nu include cantitate mare elemente în mișcare care creează zgomot în timpul funcționării.

Pe lângă avantaje, un astfel de echipament are dezavantaje:

  • Cost ridicat;
  • Nevoia de căldură accesibilă la temperatură scăzută;
  • Perioada lungă de rambursare pentru utilizare neregulată.

Practic, pompele de căldură cu absorbție sunt unități destul de voluminoase și sunt folosite în industrie. Acest lucru se datorează prezenței unei cantități mari de căldură la temperatură scăzută în industrii, întreprinderi și fabrici.

În cele din urmă, pompele de căldură cu absorbție sunt fiabile. Piesele sunt realizate din materiale de calitate, fac față perfect funcțiilor lor. Carcasa este durabilă, capabilă să reziste la șocuri mecanice grave și rezistentă la factorii de mediu nocivi.

AHP-urile sunt utilizate în principal în aplicații industriale, dar acum sunt disponibile pompe de căldură cu absorbție de mică capacitate pentru uz casnic. Singura limitare în utilizarea lor este nevoia de căldură la temperatură scăzută în forma în care absorbantul o poate absorbi.

Pompă de căldură cu aer: principiu de funcționare, design...

Instalarea unei pompe de căldură aer-aer - nu...

Pompe de căldură pentru încălzirea casei - recenzii...

Pompa de caldura aer-apa pentru incalzirea locuintei R...

Principiul de funcționare al pompei de căldură aer-aer R...

Pompă de căldură pentru încălzirea unei case - principiu de funcționare...

Eficiența unei pompe de căldură pentru încălzire - numere reale...

Avantajele și dezavantajele pompelor de căldură - sol...

Aflați cât costă încălzirea cu o pompă de căldură...

Pompa de caldura aer-aer pentru incalzirea locuintei -...

Apa într-o fântână poate îngheța Nu, apa nu va îngheța, pentru că... atât în ​​nisip cât şi fântână arteziană apa este sub punctul de îngheț al solului. Este posibil să instalați o țeavă cu un diametru mai mare de 133 mm într-un puț de nisip al unui sistem de alimentare cu apă (am o pompă pentru o țeavă mare) Nu are sens la instalare? nisip bine instalați o țeavă cu diametru mai mare, deoarece Productivitatea puțului de nisip este scăzută. Pompa Malysh este special concepută pentru astfel de puțuri. Poate sa rugineasca? teava de otelîntr-o fântână de alimentare cu apă? De când construim o fântână alimentarea cu apă suburbană Este etanșat, nu există acces de oxigen în puț și procesul de oxidare este foarte lent. Care sunt diametrele conductelor pentru un puț individual? Care este productivitatea unui puț cu diferite diametre de țeavă pentru construirea unui puț de apă: 114 - 133 (mm) - productivitatea sondei 1 - 3 metri cubi pe oră 127 - 159 (mm) - productivitatea puțului 1 - 5 cubi; metri ./oră; 168 (mm) - productivitate puț 3 - 10 metri cubi/oră; Este necesar ca...

Detalii Articole 10 ianuarie 2013

Adnotare

Folosind exemplul UES din Belarus, se ia în considerare posibilitatea utilizării pompelor de căldură cu absorbție cu bromură de litiu pentru a bloca disiparea energiei termice cu apa circulantă și apa de răcire a generatorului și uleiul sistemului de lubrifiere. PDF

Adnotare

Posibilitatea de utilizare a pompei de căldură cu absorbție funcțională pe soluția LiBr pentru a evita uleiul lubrifiant, radiația generatorului și disiparea căldurii apei în circulație este luată în considerare în acest articol prin exemplul Sistemului Energetic Unit din Belarus.

Pompe de căldură cu absorbție în circuitul termic al unei centrale de cogenerarepentru a-și crește eficiența energetică

V. N. Romanyuk, doc. tehnologie. stiinte, D. B. Muslina, A. A. Bobich, Master in Inginerie stiinte, N. A. Kolomytskaya, Master în economie stiinte, T. V. Bubyr, student, Universitatea Tehnică Națională din Belarus, RUE „BELTEI”,S. V. Malkov,Director al CJSC Serviciul Echipamente termice și frigorifice

Introducere

Conversia la tehnologia cu ciclu combinat a centralelor termice conform cercetărilor Academia Rusăștiințele este mai eficientă decât trecerea la centralele electrice de condensare abur-gaz (CPP) și ar trebui efectuată mai întâi. Cu toate acestea, îmbunătățirea centralelor termice care utilizează suprastructuri de înaltă temperatură cu turbine cu gaz (GTU) necesită investiții mari de capital, în timp ce atragerea unui investitor pentru CPP-uri în condițiile Belarusului s-a dovedit a fi o sarcină mai puțin dificilă, ceea ce a determinat decalajul în modernizare. a centralelor termice de la trecerea la CPP-uri cu ciclu combinat.

Astăzi, unități de condensare abur-gaz cu consum specific combustibil (URT) pentru generarea de energie electrică la nivelul de 220 g/(kW×h), care este comparabil cu valoarea acestuia la centralele termice cu turbine cu abur din republică. Această împrejurare, împreună cu schimbările în situația de pe piața energiei, a exacerbat problema creșterii eficienței centralelor termice cu turbine cu abur și a determinat necesitatea creșterii eficienței acestora prin proiecte mai puțin costisitoare. Soluțiile corespunzătoare, care este destul de înțeles, sunt necesare pentru a-și menține relevanța în timpul transferului ulterior al centralelor termice la tehnologia cu ciclu combinat. Astfel de soluții includ integrarea acumulatorilor termici în centralele termice, precum și alte inovații, de exemplu, transferul turbogeneratoarelor pentru a funcționa cu un vid deteriorat. În același timp, acesta din urmă este asociat cu necesitatea modificării designului unității turbinei cu abur: integrarea unui fascicul de rețea în condensator, modificarea ultimelor trepte ale turbinei. Ambele, precum și funcționarea unei unități de turbină în sine cu un vid deteriorat, nu sunt întotdeauna acceptabile dintr-un motiv sau altul. In aceste conditii solutie alternativa Trecerea la un vid deteriorat poate fi utilizarea pompelor de căldură cu bromură de litiu cu absorbție (ABTH). Cu ajutorul lor, se oferă o soluție mai eficientă la aceeași problemă de blocare a disipării energiei termice cu apă în circulație, fără a necesita modificări în proiectarea unității turbinei.

ABTN-urile specificate sunt produse într-un design gata făcut, convenabil pentru instalare și funcționare, numit chiller. Acestea permit utilizarea simultană ca mașini frigorifice care asigură distribuirea apa rece De graficul temperaturii 7/12 °C, care este necesar, de exemplu, la o centrală termică atunci când este transferată la lucru cu o suprastructură de turbină cu gaz pentru a răci aerul care intră în compresorul turbinei cu gaz. Rezultatul este utilizarea aproape continuă a instalației de absorbție pe tot parcursul anului. Integrarea ABTN, de exemplu, în circuitul termic al turbogeneratorului PT-60 asigură economii anuale de sistem de gaz natural de peste 5,5 mii de tone de combustibil echivalent și, în același timp, se realizează restricțiile economice necesare: o simplă retur. pe perioada investiției de până la 2 ani cu momentul punerii în funcțiune, valorile corespunzătoare ale perioadei de rentabilitate dinamică a investiției, rata internă de rentabilitate etc.

Problema trecerii prin condensare a aburului de la turbogeneratoarele de cogenerare

Din punct de vedere tehnic, trecerea minimă a aburului în condensatorul turbogeneratoarelor de tipurile „P”, „T”, „PT” și consumul excesiv de combustibil asociat, care anterior nu ridica semne de întrebare, este inacceptabilă astăzi. De exemplu, pentru cele mai comune turbogeneratoare PT-60 deja menționate și modificările acestora, trecerea minimă a aburului în condensator este limitată la 12 t/h. Pentru parametrii inițiali de abur de 13 MPa, ținând cont de contribuția extracțiilor regenerative la acest trecere a aburului în condensator, puterea de generare a energiei a turbogeneratorului PT-60-130 este de 4,3 MW. Disiparea energiei termice cu apa circulanta (CV), care indeparteaza caldura procesului de condensare a 12 t/h de abur la o presiune de 4 kPa, este de 6,3 Gcal/h. URT pentru generarea de energie electrică folosind debitul de abur specificat este estimată la 0,42 kg/(kW×h), ceea ce este cu »0,2 kg mai mult decât generarea de energie electrică deplasată la unitățile de condensare abur-gaz. Luând în considerare 5% din pierderile de energie electrică pentru livrarea acesteia către sarcinile industriale ale centralelor termice, această cifră pentru IES este egală cu 0,24 kg/kWh. Cu o durată anuală de funcționare a turbogeneratorului de 7,5 mii de ore, consumul de combustibil se ridică la »6 mii de tone echivalent combustibil, în valută străină - mai mult de 1,5 milioane USD. În legătură cu numărul total de centrale termice din țară (36 de unități), urgența sarcinii de eliminare a unei astfel de utilizări iraționale a combustibilului devine evidentă. În calculele de mai sus, o unitate de abur-gaz cu un absolut randamentul electric 54%. Alegerea se datorează faptului că (ținând cont de structura consumului de energie termică și electrică din țară, precum și de modificările structurii de generare a acestor fluxuri de energie după introducerea suprastructurilor de înaltă temperatură la cogenerarea turbinei cu abur). centrale) cu punerea în funcțiune a centralelor nucleare ca parte a capacităților de generare ale UES din Belarus, nu mai rămâne nicio sarcină pentru CPP-urile cu turbine cu abur utilizate astăzi ca capacități de închidere.

Rezolvarea problemei suprimarii disiparii energiei termice cu apa circulanta prin transferul turbogeneratoarelor pentru a functiona cu un vid deteriorat

Presiunea din condensatorul turbinei atunci când funcționează la vid deteriorat (VC) crește la 0,06 MPa, iar puterea de generare a energiei la debitul considerat de 12 t/h de abur în condensator este de 3,4 MW. În acest caz, aburul este deplasat din extracția de încălzire într-o cantitate corespunzătoare unui flux de energie termică de 6,3 Gcal/h (7,2 MW). Puterea specifică a extracției T a turbogeneratorului luat în considerare, ținând cont de contribuția debitelor de regenerare, este ≈516 kWh/Gcal, ceea ce face posibilă determinarea reducerii capacității de generare a energiei la 3,2 MW la trecerea aburului către Extracție T datorită trecerii la modul de hidrocarbură. Astfel, în timpul trecerii la un vid deteriorat în condensatorul PT-60, din cauza scăderii puterii de generare, centrala termică este transferată la CPP până la 4,3 - (3,4 - 3,2) = 4,1 MW. Economia de combustibil orară corespunzătoare a sistemului este estimată la 0,79 tce. t/h și constă din următorii termeni în comparație cu modul standard, care apar în legătură cu:

Prin deplasarea generației pe fluxul de abur în condensator și transferarea acestuia în IES PGU: 4,3 (0,42 – 0,24) = 0,77 t/h;

Prin deplasarea generației pe fluxul de abur în selecția T și transferarea acesteia în CPP CPP: 3,2 (0,17 – 0,24) = –0,22 t/h;

Generare în modul HC pe un flux de abur într-un condensator cu un URT egal cu 164 g/(kWh), care este estimat la 3,4 · (0,24 - 0,164) = 0,25 t/h.

Evident, la transferul unui turbogenerator pentru a funcționa cu un vid deteriorat, numărul anual de ore de funcționare a acestuia, care determină și economia de combustibil a sistemului, depinde de condițiile specifice ale zonei de alimentare cu căldură și de compoziția centralei termice. În cazul în care este egală cu cele 7,5 mii ore indicate anterior, economiile anuale de combustibil ale sistemului vor fi de 5,9 mii tce.

Pompa de caldura cu absorbtie

O pompă de căldură cu absorbție este un dispozitiv continuu conceput pentru a transfera energie termică de la o sursă de temperatură mai scăzută la o sursă de temperatură mai ridicată. Pentru a compensa o astfel de tranziție nenaturală a energiei termice, este necesar să consumați energie termică (TE) pe unitatea ABTN. Instalațiile de absorbție cu ciclu invers sunt inferioare ca caracteristici energetice față de mașinile de compresie a vaporilor, dar dacă acestea din urmă necesită energie și echipamente mai valoroase din punct de vedere economic pentru a funcționa energie mecanică, atunci primul poate folosi energie termică ieftină din turbinele cu abur, cazane de recuperare, energie din gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă cu gaz și resurse de energie secundară. Această împrejurare determină nișa pentru ABTN, pe care o vor ocupa în curând în diverse sisteme tehnologice.

Ca fluid de lucru în ABTN, se folosesc soluții (în cazul în cauză, apă - bromură de litiu), în care concentrația componentelor este diferită pentru faza lichidă și de vapori. Concentrația componentelor nu poate diferi de valoarea corespunzătoare ecuației de echilibru a soluției, ceea ce face posibilă condensarea (absorbția) vaporilor reci de către o soluție lichidă mai fierbinte până când concentrațiile sunt egalizate în conformitate cu ecuația specificată.

În cel mai simplu caz, ABTN este o combinație de patru schimbătoare de căldură găzduite într-o carcasă integrată. Funcționarea lor este familiară personalului energetic și nu creează probleme (Fig. 1). Două schimbătoare de căldură (generator și condensator) funcționează la presiune mai mare și au scopul de a obține un lichid cu punct de fierbere scăzut în formă aproape pură, în în acest caz,- apa. Celelalte două schimbătoare de căldură (evaporator și absorbant) funcționează la presiune redusă. Sarcina lor este de a elimina energia termică din sursă și de a transforma aburul rezultat într-o componentă a unei soluții lichide. În timpul transformărilor descrise, căldura proceselor corespunzătoare de sorbție și condensare este îndepărtată din absorbant și condensator, care este transferată la lichidul de răcire încălzit, de exemplu, apa din rețea. Este necesar doar să se prevină trecerea temperaturilor agentului frigorific dincolo de valorile limită care nu sunt permise pentru o soluție de apă în bromură de litiu, atât în ​​timpul depozitării, cât și în timpul funcționării. Cu alte cuvinte, există temperaturi limită ale fluxurilor de eliberare a căldurii (reciclate) și de primire a căldurii la care este posibilă funcționarea ABTN. Circuitul unui ABTN real este ceva mai complicat, ceea ce este asociat cu regenerarea, ceea ce crește eficiența energetică a instalației, motiv pentru care numărul schimbătoarelor de căldură și complexitatea circuitului crește ușor.

Eficiența ABTN depinde în mare măsură de domeniul de temperatură în care funcționează: cu cât acesta din urmă este mai îngust, cu atât este mai mare performanța energetică a instalației. În plus, există temperaturi limită ale fluxurilor de eliberare a căldurii (reciclate) și de primire a căldurii la care este posibilă funcționarea ABTN.

La o temperatură a debitului încălzit de 55 °C, care corespunde temperaturii apei rețelei de retur în perioada de interîncălzire, alimentarea apei circulante pentru eliminare se realizează conform unui program de 17/22 °C (presiune în condensatorul - 4 kPa). În acest caz, încălzirea apei din rețea este asigurată la o temperatură de 64 °C. În sezonul de încălzire, când temperatura apei rețelei de retur poate ajunge la 70 °C, temperatura apei circulante va fi de 49/45 °C, ceea ce corespunde unei presiuni în condensator de 15 kPa. Apa din rețea se încălzește până la 79 °C. La temperaturile apei de livrare în intervalul specificat, alte caracteristici de curgere pot fi determinate prin interpolare liniară. Pentru temperatura medie sezonul de incalzire–0,7 °C, temperatura apei rețelei de retur este de 47 °C, iar presiunea în condensator necesară pentru ABTN va fi de 4 kPa. Având în vedere situația cu modificări ale parametrilor debitului pe parcursul anului, putem concluziona că, ca primă aproximare, instalația ABTN va asigura menținerea presiunii în condensator la un nivel de 4 kPa pe toată perioada de funcționare. Presiunea aburului de încălzire pentru acţionarea ABTN nu trebuie să fie mai mică de 0,4 MPa, ceea ce poate fi asigurat prin extragerea aburului din extracţia regenerativă nr. 4 a turbinei PT-60. Coeficientul de încălzire ABTN în aceste cazuri este 1,7.

Esența metodei și evaluarea efectului de economisire a energiei

În circuitul termic al unui turbogenerator sunt mai multe fluxuri de căldură disipate în mediu. Folosind ca exemplu turbogeneratorul PT-60, acestea sunt: ​​debitul de racire CV deja mentionat cu o putere de 7,3 MW, debite ale generatorului si sisteme de racire cu ulei cu o putere totala de 0,47 MW. Fluxurile de căldură enumerate, a căror putere este de 7,8 MW, sunt trimise la ABTN cu apă în circulație, în care este răcită cu ≥4 °C (Fig. 2). Pentru a conduce ABTN, se consumă căldura procesului de condensare a aburului, a cărei nevoie este determinată de coeficientul de încălzire al ABTN, iar în acest caz valoarea sarcinii termice care determină consumul de abur este de 40,2 GJ/h ( 9,6 Gcal/h). Un flux de energie termică cu o putere de 18,9 MW este transferat în apa din rețea, încălzind-o cu 10,2 °C.

Ca urmare a utilizării considerate a ABTN, cu menținerea sarcinii termice a centralei termice, generarea de energie electrică este redistribuită între sursele sistemului, iar în exemplul nostru se constată o scădere a producției la termocentrala cu 4,7 MW cu un URT de 0,42 kg/(kWh), care se datorează următoarelor:

  • sarcina de extracție a încălzirii este redusă cu 15,9 Gcal/h și, prin urmare, capacitatea de generare este redusă cu 8,2 MW ( ieșire specifică T-select - 516 kWh/Gcal);
  • sarcina selecției regenerative nr. 4 crește cu 9,6 Gcal/h, necesară pentru convertizorul ABTN, ceea ce crește puterea de generare cu 3,5 MW (puterea specifică a selecției regenerative nr. 4 este de 362 kWh/Gcal).

Ținând cont de reducerea indicată a puterii debitului de producere a energiei electrice cu 4,7 MW cu menținerea energiei termice furnizate, reducerea consumului anual de combustibil al termocentralei în cazul nostru va fi de până la 11,9 mii tone echivalent combustibil:

  • 4,3 0,42 7,5 = 13,5 mii tce - reducerea asociată cu eliminarea generării de energie electrică cu un URT de 420 g/(kW×h) prin trecerea aburului în condensator;
  • 4,3 (0,17 – 0,136) 7,5 = 1,1 mii tce - reducerea asociată cu transferul producției de energie electrică din debitul de ieșire de încălzire cu un URT de 170 g/(kW×h) către debitul în condensator, cu răcirea apei circulante în ABTN, ceea ce corespunde unui URT de 136 g/(kW×h);
  • 3,2 (0,17 – 0,283) 7,5 = –2,7 mii tce - o creștere asociată cu transferul producției de energie electrică din fluxul de extracție prin cogenerare cu un debit de 170 g/(kW×h) către debitul în selecția regenerativă nr. 4 cu un debit de 283 g/(kW×h).

În același timp, economiile anuale de combustibil ale sistemului în cazul nostru va fi de până la 5,5 mii tce.

Rezultatele prezentate sunt completate de diagrame explicative ale diferitelor moduri de funcționare ale turbogeneratorului luat în considerare în Fig. 3–5.



Pompe de căldură cu absorbție într-o schemă CHP

Pentru a interfața ABTN cu turbogeneratorul PT-60, puteți utiliza fie două răcitoare mai mici, fie unul mai mare. Opțiunea cu două ABTN-uri pare mai flexibilă. Pentru a le conduce pot fi folosiți diferiți lichide de răcire: abur, apă, gaze de ardere, combustibil. În acest caz, este vorba de abur cu o presiune de cel puțin 0,4 MPa. In varianta cu doua instalatii se asigura, printre altele, uniformitatea echipamentelor de absorbtie a centralei de cogenerare: pompe de caldura si mașini frigorifice se dovedesc a fi interschimbabile, ceea ce poate fi util atunci când se adaugă turbine cu gaz la centralele termice, când este necesar să se stabilească parametrii acestora în perioada de vara, racind aerul aspirat de compresor. ABTN poate fi amplasat atât într-o versiune container, cât și într-o clădire. În toate cazurile, este necesar ca temperatura camerei să nu scadă sub 5 °C. Desigur, este necesară o abordare individuală bazată pe condițiile complexe ale unui anumit sit: aspect, hidraulic etc.

Evaluarea economică

Luând în considerare costul lucrărilor de construcție și instalare și echipamente auxiliare Pentru implementarea opțiunii luate în considerare în exemplu, sunt necesare aproximativ 3 milioane USD. Pentru centralele termice cu un număr anual de ore de funcționare a turbogeneratorului de 7,5 mii, perioada de rentabilitate a investiției și alți indicatori sunt determinate de o scădere a consumului de gaze naturale cu 11,9 mii tone de combustibil echivalent. cu o sarcină termică constantă și o reducere a capacității de generare a energiei electrice cu 4,7 MW. Tariful mediu ponderat și costul energiei electrice la centralele termice sunt de 88,5 și respectiv 51,4 USD/(MWh). La un cost al gazelor naturale de 244 USD per 1 tonă de combustibil echivalent. efectul economic anual asigură o perioadă simplă de rentabilitate a investiției de 2,3 ani. Perioada de rambursare dinamică la o rată de actualizare de 20% este de 2,8 ani, rata internă de rentabilitate este de 42% (Fig. 7).

Perioada de rambursare dinamică la o rată de actualizare de 20% depășește orizontul de calcul de 10 ani și doar la o rată de actualizare de 15% scade la 9,6 ani.

Economiile anuale de combustibil ale sistemului ca urmare a proiectului sunt estimate la 5,5 mii tce. În același timp, desigur, consumul de energie termică și electrică rămâne neschimbat. Efectul economic anual al reducerii sistemice a consumului de gaze naturale este estimat la »1,3 milioane USD. Cu celelalte valori ale argumentelor date mai devreme, perioada simplă de rambursare este de 2,7 ani, perioada de rambursare dinamică la o rată de actualizare de 20% este de 4,3 ani, rata internă de rentabilitate este de 35% (Fig. 9).

Indicatorii energetici și economici aduși indică atractivitatea investițională excelentă a proiectului pentru IPS din țară.

Concluzii

1. Blocarea disipării energiei în circuitele termice ale centralelor termice este relevantă. Din punct de vedere structural, acest lucru se realizează cel mai simplu prin integrarea ABTN în circuitul termic al centralei de cogenerare. În același timp, există indicatori tehnici și economici înalți care asigură atractivitatea investițională a proiectului.

2. Reducerea pierderilor de energie termică în schemele centralelor termice prin trecerea la funcționarea turbogeneratoarelor cu vid deteriorat sau utilizarea ABTN extinde opțiunile de rezolvare a problemei. Alegerea soluției optime necesită o abordare diferențiată în funcție de condițiile unei anumite zone de alimentare cu căldură și de compoziția echipamentului sursă generatoare de căldură.

3. Utilizarea ABTN în schemele centralei termice reduce generarea de energie electrică la termocentrală prin eliminarea generării acesteia din fluxul de abur în condensator, ceea ce, printre altele, facilitează acoperirea programului de consum de energie în termeni de trecere a sarcinilor minime ale IPS. Modificarea integrală a producției pentru toate centralele termice din țară este estimată la 300 MW.

4. Integrarea pompelor de căldură cu absorbție în circuite termice CHP, pentru a bloca disiparea energiei termice, este, de asemenea, solicitată dacă este implementată opțiunea de transfer a turbogeneratoarelor pentru a funcționa cu un vid deteriorat, deoarece cu ajutorul ABTN este posibil să se utilizeze căldura sistemelor de răcire a uleiului, generatoare. , etc.

5. Reducerea producției de energie electrică la termocentrala cu 4,7 MW menținând încărcătura termică și reducerea simultană a consumului de gaze naturale direct la termocentrală cu »12 mii tone echivalent combustibil. pe an determina fezabilitatea economica in functie de tarife pt gaz naturalși energie electrică, rate de refinanțare etc. într-o anumită regiune. În toate cazurile, este asigurată performanța energetică și economică ridicată a proiectului.

6. Investițiile necesare pentru implementarea exemplului luat în considerare sunt estimate la aproximativ 3 milioane USD. Rambursarea ABTN îndeplinește constrângerile economice existente pentru a asigura fezabilitatea investiției.

7. Exemplul considerat este dat pentru un turbogenerator PT-60-130 cu un debit de abur în condensator de 12 t/h și o sarcină de apă din rețea de 19 Gcal/h, care, dacă este necesar, poate fi redusă la 14 Gcal/ h. Pe măsură ce sarcina termică crește, este necesar să folosiți ABTN-uri mai puternice.

8. Utilizarea ABTN este recomandabilă în sistemele termice în care există în primul rând fluxuri de căldură din centralele de producere a energiei combinate, resurse energetice secundare etc.

Literatură

1. Popyrin L. S., Dilman M. D. Eficiența reechipării tehnice a centralelor termice pe bază de centrale cu ciclu combinat // Ingineria termoenergetică. - 2006. - Nr. 2. - P. 34–39.

2. Romanyuk V. N., Bobich A. A., Kolomytskaya N. A., Muslina D. B., Romanyuk A. V. Sprijin eficient al programului de încărcare a sistemului energetic // Energie și management. - 2012. - Nr. 1. - P. 13–20.

3. Khrustalev B. M., Romanyuk V. N., Kovalev Ya N., Kolomytskaya N. A. Cu privire la problema asigurării programelor de sarcină electrică a sistemului energetic folosind potențialul surselor de tehnologie energetică. întreprinderile industriale// Energie și management. - 2010. - Nr. 1. - P. 4–11.

4. Romanyuk V.N., Bobich A.A., Kolomytskaya N.A. și colab. Creșterea eficienței unităților cu turbine cu gaz la centralele termice în vară // Energie și management. - 2011. - Nr. 1. - P. 18–22.

De asemenea, recomandăm

Încărcare...Încărcare...