Ответы на вопросы по теплоэнергетике и теплотехнике (Вариант 3)

21. Кавитация в насосах и допускаемая высота всасывания Максимальная геометрическая высота всасывания насосов не может быть более Рат/pg, что для воды составляет 10 м. Высота всасывания центробежных насосов обычно не превышает б…7 м. Если по расчету получается hвс < 0, то насос необходимо ставить ниже уровня жидкости в приемном резервуаре (затопленный насос). Так как где Нвак — вакуумметрическая высота всасывания, то можно записать Следовательно, вакуумметрическая высота всасывания складывается из геометрической высоты всасывания hвс, потерь напора Shs во всасывающем трубопроводе и скоростного напора при входе в насос v21/2g. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания всегда меньше высоты на кавитационный запас, т. е. В каталогах и паспортах насосов приводят допустимую вакуумметрическую высоту или допустимый кавитационный запас. находим геометрическую высоту всасывания насоса: 22. Типы паровых турбин. Стандартные параметры пара. Конструкция паровой турбины Типы паровых машин: Турбомашина (турбина) является двигателем, в котором теплота рабоче¬го тела — пара или газа — последова¬тельно преобразуется в кинетическую энергию струи, а затем в механическую работу. Активные турбины — турбины в которых весь располагае¬мый теплоперепад преобразуется в кине¬тическую энергию потока в соплах, а в каналах между рабочими лопатками расширения не происходит (давление ра¬бочего тела не меняется)(рис.1) Рис. 1 Схема ступени турбины: 1 – вал; 2 – диск; 3 – рабочие лопатки; 4 – сопловая решетка; 5 – корпус; 6 — выпускной патрубок. Рассматривая влажный пар как механическую смесь сухого насыщенного пара и жидкости той же температуры, т. е. температуры насыщения, его объем можно представить как сумму объемов указанных компонентов. Непосредственно отсюда вытекает формула для определения удельного объема влажного пара , (7.2) где х– степень сухости пара. Также параметры пара это:влажность, сухость, теплота парообразования. 23. Идеальный цикл Ренкина для ПТУ, работающей на перегретом паре; понятие термического КПД цикла. Цикл Ренкина с перегретым паром состоит из следующих процессов: 3-4→ нагрев воды в котле до температуры кипения при давлении p1; 4-5→ парообразование в котле при давлении p1; 5-1 → перегрев пара; 1-2→ адиабатное расширение пара в турбине; 2-2′ → конденсация пара в конденсаторе при давлении p2 = const: 2′-3 → сжатие воды в насосе. Теплота в цикле подводится при p1 = const на участках: 3-4; 4-5 ; 5-1. Теплоты q2 в цикле отводимой в цикле Ренкина в процессе 2-2′ при p2 = const. Работа цикла определяется пл. 2′-3-4-5-1-2-2′. Как известно, количество теплоты подведенной (отведенной) в изобарном процессе, равно разности энтальпий рабочего тела в начале и в конце процесса: q1 = h1 — h3; q2=h2-h2′ Термический к.п.д. цикла При давлениях меньше pпр/3 все изобары в области жидкости проходят весьма близко друг к другу и к нижней пограничной кривой, поэтому пл. 2′-3-4-2′ очень мала. Следовательно, цикл паросиловой установки при небольших давлениях пара на p,v- и T,S –диагр. изображается так, как по- казано на рис. 1 Экономичность паросилового цикла также харак- ктеризуется расходом пара d Рис. 2 и теплоты q1, приходящейся на единицу работы (1МДж). Теоретический массовый удельный расход пара в кг на 1 Мдж. 24. Принцип работы и схемы газотурбинных установок. Рис.1. Схема ГТУ с одновальным ГТД простого цикл В компрессор (1) газотурбинного силового агрегата подается чистый воздух. Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания (2), куда подается и основное топливо — газ. Смесь воспламеняется. При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов. Этот поток с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины(3) и вращает его. Вращательная кинетическая энергия через вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор(4). С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии. Газовые турбины описываются термодинамическим циклом Брайтона Цикл Брайтона/Джоуля — термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела. Цикл назван в честь американского инженера Джорджа Брайтона, который изобрёл поршневой двигатель внутреннего сгорания, работавший по этому циклу. Иногда этот цикл называют также циклом Джоуля — в честь английского физика Джеймса Джоуля, установившего механический эквивалент тепла. Рис.2. P,V диаграмма цикла Брайтон Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов: 1—2 Изоэнтропическое сжатие. 2—3 Изобарический подвод теплоты. 3—4 Изоэнтропическое расширение. 4—1 Изобарический отвод теплоты. 25. Работа газовой турбины в составе энергетических и приводных газотурбинных установок. Рабочим телом ГТУ служат продукты сгорания топлива, в качестве которого используется природный газ, хорошо очищенные искусственные газы (домен-ный, коксовый, генераторный) и специ¬альное газотурбинное жидкое топливо (прошедшее обработку дизельное мотор¬ное и соляровое масло). Подготовка рабочей смеси произво¬дится в камере сгорания. Огневой объем камеры (рис. 20.9) разделяется на зону горения, где происходит сгорание топли¬ва при температуре порядка 2000 °С, и зону смешения, где к продуктам сгора¬ния подмешивают воздух для снижения их температуры до 750—1090 °С в стаци¬онарных турбинах и до 1400 °С — в авиационных турбинах. Энергетические ГТУ. Га¬зовая турбина меньше и легче паровой, поэтому при пуске она прогревается до рабочих температур значительно быстрее. Камера сгорания выводится на режим практически мгновенно, в отличие от парового котла, который требует мед¬ленного длительного (многие часы и да¬же десятки часов) прогрева во избежа¬ние аварии из-за неравномерных тепло¬вых удлинений, особенно массивного барабана диаметром до 1,5 м, длиной до 15 м, с толщиной стенки выше 100 мм.Поэтому ГТУ применяют прежде все¬го для покрытия пиковых нагрузок и в качестве аварийного резерва для собственных нужд крупных энергоси¬стем, когда надо очень быстро включить агрегат в работу. Меньший КПД ГТУ по сравнению с ПСУ в этом случае роли не играет, так как установки работают в те¬чение небольших отрезков времени. Для таких ГТУ характерны частые пуски (до 1000 в год) при относительно малом чис¬ле часов использования (от 100 до 1500ч/год). Диапазон единичных мощ¬ностей таких ГТУ составляет от 1 до 100 МВт. Приводные ГТУ широко ис¬пользуются для привода центробежных нагнетателей природного газа на ком¬прессорных станциях магистральных трубопроводов, а также насосов для транспортировки нефти и нефтепродук¬тов и воздуходувок в парогазовых уста¬новках. Полезная мощность таких ГТУ составляет от 2 до 30 МВт. 26. Принцип работы, классификация и область применения двигателей внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — тепловой двигатель, в котором сгорание приготовленной горючей смеси и преобразование выделенной при этом теплоты в механическую работу происходит внутри замкнутой рабочей полости (в цилиндре) двигателя. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, применяемые в качестве силовых установок на маломерных судах подразделяются: > по роду применяемого топлива: на жидкостные и газовые; > по рабочему циклу: непрерывного действия, 2-х и 4-х > способу смесеобразования и воспламенения топлива: с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием смеси (карбюраторные с электрическим зажиганием смеси и газовые) и внутренним смесеобразованием и воспламенением топлива от соприкосновения с предварительно сжатым в цилиндре воздухом, имеющим t = 600 -700 «С (дизельные); > по конструкции охлаждения: с жидкостным (вода, антифриз) охлаждением и воздушным; >по конструкции газораспределительного механизма: верхнеклапанные и нижнеклапанные. Применение двигателей Двигатели внутреннего сгорания используются практически во всех областях транспорта. Они являются «сердцем» автомобиля, трактора, тепловоза, судна. Современный двигатель внутреннего сгорания представляет собой своеобразный сплав последних достижений науки и техники. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) является наиболее распространенным энергетическим сердцем автомобилей, тракторов, судов и других транспортных средств. Двигатели внутреннего сгорания играют важную роль в жизни человечества. Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Мощные двигатели внутреннего сгорания устанавливают на речных и морских судах. Несмотря на то, что двигатели внутреннего сгорания являются весьма несовершенным типом тепловых машин (низкий КПД, громкий шум, токсичные выбросы, меньший ресурс) благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) двигатели внутреннего сгорания очень широко распространены, например на транспорте. Работа:Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов во время движения поршня от ВМТ к НМТ. Нагревание газов в положении ВМТ достигается в результате сгорания в цилиндре топлива, перемешанного с воздухом. При этом повышается температура газов и давления. Т. к .давление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, то под действием разницы давлений поршень будет перемещаться вниз, при этом газы — расширяться, совершая полезную работу. Вот здесь-то и дает о себе знать тепловое расширение газов, здесь и заключается его технологическая функция: давление на поршень. Чтобы двигатель постоянно вырабатывал механическую энергию, цилиндр необходимо периодически заполнять новыми порциями воздуха через впускной клапан и топливо через форсунку или подавать через впускной клапан смесь воздуха с топливом. Продукты сгорания топлива после их расширения удаляются из цилиндра через впускной клапан. Эти задачи выполняют механизм газораспределения, управляющий открытием и закрытием клапанов, и система подачи топлива.

27. Схемы двигателей внутреннего сгорания, основные показатели работы двигателей.

Основные детали простейшего ДВС 1.Цилиндр. 2.Поршень. 3.Камера сгорания. 4.Шатун. 5.Коленчатый вал. 6.Впускной канал. 7.Впускной клапан. 8.Впускной распределительный вал. 9.Выпускной канал. 10.Выпускной клапан. 11.Выпускной распределительный вал. 12.Свеча зажигания. 13.Топливная форсунка (не показана). 14.Маховик двигателя (не показан). 28. Классификация электрических станций. Классификация паротурбинных электрических станций Электрической станцией называют промышленное предприятие, вырабатывающее электроэнергию для снабжения ею различных потребителей. Электростанции подразделяют на тепловые, атомные, гидроэлектрические, ветроэлектростанции, солнечные. Тепловые электростанции по роду первичного двигателя могут быть с паровыми турбинами, машинами с двигателями внутреннего сгорания и газовыми турбинами. Атомные электростанции (АЭС) являются также тепловыми, паротурбинными, но работают не на органическом, а на ядерном топливе. Гидроэлектростанции (ГЭС) в зависимости от способа создания напора воды могут быть приплотинными, деривационными, смешанными. Ветроэлектростанции, солнечные, геотермальные используют соотве. Паротурбинные электростанции могут быть конденсационными (КЭС) и теплофикационными (ТЭЦ). Первые снабжают потребителей только электроэнергией, а ТЭЦ—и электрической и тепловой энергией в виде пара и горячей воды. тственно энергию ветра, солнца, тепло недр земли. Электростанция классифицируются по ряду признаков: 1. По виду используемой энергии. 2. По виду отпускаемой энергии. КЭС – вырабатывают только электроэнергию. ТЭЦ – вырабатывают тепловую и электрическую. 3. А) Районные электростанции (общего пользования) , обслуживающие все виды потребителей района и являющиеся самостоятельными предприятиями: районные конденсационные электростанции – ГРЭС, районные теплоэлектроцентрали — ТЭЦ: коммунальные электростанции. Б) Промышленные электростанции , входящие в состав производственных предприятий и предназначенные в основном для энергоснабжения предприятий, а также прилегающих к ним городских и сельских районов. 4. По виду первичного двигателя: парогазовая, газовая, паровая. Паротурбинные электростанции разделяют так же и по другим менее характерным признакам, а именно: 1) По величине и мощности агрегатов; 2) По начальным параметрам пара; 3) По виду используемого топлива(на твердом, газе мазуте, смешанном топливе); 4) По расположению относительно топливной базы(ТЭС на местном и привозном топливе); 5) По стоимости топлива(ТЭС на дорогом и дешевом топливе); 6) По источнику и системе водоснабжения; 7) По технологической структуре(ТЭС блочного и не блочного типа); 8) По типу компоновки оборудования и зданий (закрытого, открытого и полуоткрытого типа); 9) По связи с энергосистемами и с другими ТЭС; 10) По характеру нагрузки (базовые, пиковые и промежуточного типа).

29. Схемы конденсационных электрических станций на органическом топливе.

В схемах с турбинами с противодавлением (рис. 1.5 а) весь отработавший пар подается тепловому потребителю, поэтому существует прямая зависимость между вырабатываемой электрической энергией и расходом этого пара. При пониженных электрических нагрузках часть пара пропускается помимо турбины через редукционно-охладительное устройство (РОУ); при высоких электрических нагрузках и небольшой потребности в паре у теплового потребителя недостающая электроэнергия вырабатыва¬ется на электростанциях с турбинами конденсационного типа. Таким образом, установ¬ка используется достаточно эффективно только в случае, когда она рассчитана на ту часть тепловой нагрузки, которая сохраняется в течение большей части года. Давление пара за турбиной выбирается по требованию потребителя. На установках с турбинами с регулируемыми отборами (рис. 1.5 б), выработка элек¬трической энергии и отпуск теплоты могут изменяться в достаточно широких пределах независимо друг от друга. При этом полная номинальная электрическая мощность, достигается в отсутствие тепловой нагрузки. Турбины такого типа имеют обычно один, два или даже три регулируемых отбора. При одном регулируемом отборе отводимый от турбины пар может поступать на производственные нужды (турбины типа П) или на теплофикацию (турбины типа Т). При двух регулируемых отборах либо оба отбора яв¬ляются теплофикационными (турбины типа Т), либо один из них является производст-венным, а другой – теплофикационным (турбины типа ПТ). Имеются также установки с одним производственным и двумя теплофикационными отборами. Рабочие процессы пара в турбинах с противодавлением или регулируемыми отбо¬рами качественно не отличаются от процессов в турбинах КЭС. Однако на установках с противодавлением рабочий процесс может заканчиваться на i, S-диаграмме до пограничной кривой (в области слабоперегретого пара). Начальные параметры пара на установках ТЭЦ при¬нимаются обычно такими же, что и на конденсационных, но если на КЭС при началь¬ном давлении 12,7 МПа всегда применяется цикл с промежуточным перегревом пара, то на ТЭЦ такой цикл при этом значении р0 применен только на установках мощно¬стью 180 МВт (с теплофикационными турбинами типа Т-130-180) и при более высо¬ком давлении р0=23,5 МПа на установках мощностью 250 МВт (с теплофикацион¬ными турбинами

30. Принципиальные тепловые схемы ТЭЦ. Преимущества и недостатки теплофикации

Рис 2. Принципиальная тепловая схема коммунальной ТЭЦ с турбиной Т-100-130 1 — парогенератор; 2 — турбогенератор; 3 — электрогенератор; 4 — конденсатор; 5 — теплофикациои* ный пучок в конденсаторе; 6 и 7 — подогреватели сетевой воды нижней и верхней ступени — 8 — сетевой насос; 9 — пиковый водогрейный котел; 10 — рециркуляционный насос; 11 — регулятор под» питки; 12 -— охладитель конденсата; 13 и 14 — конденсатные насосы; 15 и 16 — эжекторный и саль¬никовый подогреватели; 17—20 — регенеративные подогреватели низкого давления; 21 — станцион¬ный деаэратор; 22—24 — регенеративные подогреватели высокого давления; 25 — питательный на¬сос; 26 — конденсатный насос подогревателей низкого давления; 27 — аппараты химводоочистки» 28— насосы химводоочистки; 29 — испарительная установка; 30 — подпиточный насос станцни| 31 — деаэратор подпитки сетевой воды; 32 — подпиточный насос; ЧВД, ЧСД и ЧНД — части сооя» ветственно высокого, среднего и низкого давления турбогенератора Основным преимуществом открытых систем теплоснабжения является высокая эффективность теплофикации благодаря максимальному использованию низкопотенциальных источников тепла на ТЭЦ для нагревания большого количества подпиточной воды. Водяной теплоноситель повышает эффективность теплофикации и централизованного теплоснабжения за счет лучшего использования низкопотенциального тепла на ТЭЦ, отсутствия потерь конденсата и сохранения его на ТЭЦ или в котельной. Меньшие потери тепловой энергии в сетях позволяют транспортировать сетевую воду на значительно большие по сравнению с паром расстояния. Высокая теплоаккумулирующая способность воды и простота зависимого присоединения потребителей обеспечили водяным сетям широкое распространение в бытовом теплоснабжении. Недостатки водяного теплоносителя объясняются: высокой плотностью, требующей дополнительных затрат электроэнергии на перекачку сетевой воды и создание больших давлений для заполнения нагревательных приборов, повышенной чувствительностью тепловых сетей к утечкам воды и авариям, малой скоростью перемещения по трубам Эти недостатки в паровых системах теплоснабжения отсутствуют.

31. Характеристика теплоэнергетических систем промышленных предприятий

Характеристиками равномерности тепловых нагрузок в течение года являются число часов использования максимальной тепловой нагрузки ‘t, ч/год, и коэффициент К, представляющий собой отношение среднесуточной нагрузки к максимальной суточной за год. По этим характеристикам промышленные предприятия разделяются на три группы: первая τ = ч/год; К = 0,57-0,68; вторая τ = ч/год; К = 0,6-0,76; третья τ ≥ 6000 ч/год; K ≥ 0,76. Потребители тепловой энергии на промышленных предприятиях также подразделяются на технологические, отопительно-вентиляционные и санитарно-технические (горячего водоснабжения). Различают сезонных и круглогодичных потребителей: технологические и санитарно-технические потребители относятся к круглогодичным, отопительно-вентиляционные — к сезонным. К первой группе относятся предприятия, например, легкой промышленности и машиностроения, в структуре затрат тепловой энергии которых более 40 %, имеют нагрузки систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Соответственно затраты теплоты на технологию составляют менее 60 %. К третье группе относятся предприятия с превалирующей долей затрат тепловой нагрузки на технологические нужды — более 90 %. Затраты теплоты потребителями других категорий очень малы — менее 10 % Предприятия химической и нефтехимической отраслей относятся ко второй группе. Доля пара в структуре суммарного теплопотребления на этих предприятиях является превалирующей. Другие виды теплофикационных нагрузок — отопительная, вентиляционная и горячего водоснабжения — составляют 15-20 %.

32. Классификация тепловой нагрузки. Определение расходов теплоты на отопление и вентиляцию.

Тепловые нагрузки бывают:сезонные и круглогодовые. Норма расхода тепла на местную и зональную вентиляцию определяется по формул где — суммарная расчетная тепловая нагрузка всех местных приточных установок, Гкал/ч; — расчетная температура воздуха на выходе из приточной установки, °С; — текущее значение температуры наружного воздуха (среднее за определенный период), °С; — усредненная (по тепловой нагрузке) температура воздуха на выходе из приточных установок, °С; — расчетная тепловая нагрузка приточных установок зональной системы вентиляции, Гкал/ч Расчетная тепловая нагрузка на отопление любого производственного здания ТЭС определяется по формуле(1) где — расчетная тепловая нагрузка на отопление, Гкал/ч; — расчетные тепловые потери через ограждающие конструкции, Гкал/ч; — расчетные тепловые потери на инфильтрацию наружного воздуха, Гкал/ч.

33. Годовой график суммарной тепловой нагрузки промышленных предприятий

Ввиду зависимости тепловых нагрузок от температуры наружного воздуха годовые календарные графики могут быть достаточно точно построены только для технологической нагрузки и нагрузки горячего водоснабжения. Годовой график технологической нагрузки, также как и годовой график электрических нагрузок, фиксирует изменение максимальных нагрузок через месяц. Величина месячного максимума нагрузки рассматривается как наибольшее из значений суточных максимумов нагрузки за данный месяц (рис. 3.19, 3.20).

34. Закрытые и открытые тепловые сети: понятие, преимущества и недостатки

Открытые системы теплоснабжения характеризуются тем, что водоразбор горячей воды для нужд потребителя происходит непосредственно из теплосети, причем, он может быть как полным, так и частичным. Остающаяся в системе горячая вода продолжает использоваться для отопления или вентиляции. Открытая система: преимущества: простота конструкции, соответственно ,денег на монтаж тратиться меньше. Недостаток: качество воды. Закрытые системы теплоснабжения – это системы, в которых вода, циркулирующая в трубопроводе, используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосистемы для нужд обеспечения горячего водоснабжения. При такой схеме система полностью закрыта от окружающей среды. Преимущества закрытой системы теплоснабжения заключаются в высоком качестветве горячего водоснабжения. Кроме того, она дает энергосберегающий эффект. Ее, практически, единственный недостаток в сложности водоподготовки из-за удаленности тепловых пунктов друг от друга.

35. Схемы присоединения установок горячего водоснабжения и отопления к закрытым и открытым тепловым сетям.

закрытые тепловые сети Параллельная схема включения подогревателя горячего водоснабжения Схему применяют, когда Qmaxгвс/Qo ?1. Расход сетевой воды на абонентский ввод определяется суммой расходов наотопление и ГВС. Расход воды на отопление является величиной постоянной и поддерживается регулятором расхода РР. Расход сетевой воды на ГВС – величина переменная. Постоянная температура горячей воды на выходе из подогревателя поддерживается регулятором температуры РТ в зависимости от ее расхода. Схема имеет простую коммутацию и один регулятор температуры. Подогреватель и тепловая сеть рассчитываются на максимальный расход ГВС. В этой схеме теплота сетевой воды используется недостаточно рационально. Не используется теплота обратной сетевой воды, имеющая температуру 40 – 60оС, хотя она позволяет покрыть значительную долю нагрузки ГВС, и поэтому имеет место завышенный расход сетевой воды на абонентский ввод. Двухступенчатая смешанная схема горячего водоснабжения Расчетный расход сетевой воды на горячее водоснабжение несколько снижается по сравнению с параллельной одноступенчатой схемой. Подогреватель I ступени включается по сетевой воде последовательно в обратную линию, а II ступени – параллельно по отношению к отопительной системе. Двухступенчатая последовательная схема Сетевая вода разветвляется на два потока: один проходит через регулятор расхода РР, а второй через подогреватель второй ступени, затем эти потоки смешиваются и поступают в систему отопления. Открытые тепловые сети Схемы присоединения систем ГВС значительно проще. Экономичная и надежная работа систем ГВС может быть обеспечена лишь при наличии и надежной работе авторегулятора температуры воды. Отопительные установки присоединяются к тепловой сети по тем же схемам, что и в закрытых системах. а) Схема с терморегулятором (типовая) б) Комбинированная схема с водоразбором из обратной линии Схема предложена и реализована в Волгограде. Применяется для снижения колебаний переменного расхода воды в сети и колебаний давления. Подогреватель включается в подающую магистраль последовательно.

36. Выбор системы теплоснабжения. Преимущества воды, как теплоносителя, по сравнению с паром.

Выбор теплоносителя и системы теплонабжения определяется техническими и экономическими соображениями и зависит главным образом от типа источника теплоты и вида тепловой нагрузки. Если тепловая нагрузка района состоит только из отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, то при теплофикации применяется обычно двухтрубная водяная система. В тех случаях, когда кроме отопления, вентиляции и горячего водоснабжения в районе имеется также небольшая технологическая нагрузка, требующая теплоты повышенного потенциала, при теплофикации рационально применение трехтрубных водяных систем. Одна из подающих линий системы используется для удовлетворения нагрузки повышенного потенциала. В тех случаях, когда основной тепловой нагрузкой района является технологическая нагрузка повышенного потенциала, а сезонная тепловая нагрузка невелика, в качестве теплоносителя применяется обычно пар. При выборе системы теплоснабжения и параметров теплоносителя учитываются технические и экономические показатели по всем элементам: источнику теплоты, сети, абонентским установкам. Основные преимущества воды как теплоносителя по сравнению с паром: 1) большая удельная комбинированная выработка электрической энергии на базе теплового потребления; 2) сохранение конденсата на ТЭЦ, что имеет особенно важное значение для электростанций высокого давления; 3) возможность центрального регулирования однородной тепловой нагрузки или определенного сочетания разных видов нагрузки при одинаковом отношении расчетных нагрузок у абонентов, что упрощает местное регулирование; 4) более высокий КПд системы тепло- снабжения вследствие отсутствия в абонентских установках потерь конденсата и пара, имеющих место в паровых системах; 5) повышенная аккумулирующая способность водяной системы

37. Децентрализованное теплоснабжение.

Совершенствование системы теплоснабжения является одной из главных задач при решении проблемы энергосбережения. В этой связи приобретают все большее значение альтернативные методы теплоснабжения, в частности – децентрализованное. Основной его признак – отсутствие внешних тепловых сетей. Он не создает указанные выше проблемы. Исключаются потери тепла по ходу теплотрасс, снижаются или отсутствуют расходы на прокладку и обслуживание теплосетей. Уменьшаются затраты на строительство и оборудование специальных помещений для тепловых узлов Кроме того, децентрализованное теплоснабжение имеет ряд дополнительных преимуществ: оно более восприимчиво к внедрению в практику новых технологий; снижает до минимума сроки ввода в эксплуатацию источника тепла. По сути, данная оптимизация схем теплоснабжения является одним из наиболее эффективных методов экономии энергоресурсов и материальных средств.

38. Назначение, классификация и рациональные области использования промышленных котельных в системах теплоснабжения.

На тепловых электростанциях механическую энергию получают c помощью работы теплового двигателя, так как он преобразует тепловую энергию, частенько от сгорания топлива, в необходимую энергию. Большинство промышленных котельных установок и тепловых электростанций производят пар, поэтому их иногда называют паросиловыми станциями. Порядка 86% всей электроэнергии генерируется с использованием паровых турбин Промышленные котельные установки классифицируются по типу топлива и типу установленного котла: Атомные электростанции используют ядерный реактор для работы генератора паровой турбины. Некоторые котельные установки могут также использовать генератор паровой турбины или, в случае замены природного газа углем, турбины внутреннего сгорания. Геотермальные котельные установки используют пар, извлеченный из горячих подземных пород. Многие станции могут работать на отходах сахарного тростника, твердых бытовых отходах, метановых месторождениях или других формах биомассы. На сталелитейных заводах стоят доменные печи, производящие газы низкой стоимости, хотя и низкого качества энергии. Потери тепла в промышленных процессах иногда вполне достаточны для того, чтобы использовать их для производства электроэнергии, как правило, в паровых котлах и турбинах. Паровой котел использует динамическое давление, создаваемое путем расширения пара, подающегося дальше в систему. Почти все крупные негидроэнергетические заводы используют эту систему. Котел газовый — использует динамическое давление от поступающего газа для непосредственной работы. Природный газ, от которого работает котел (газовый), позволяет достичь быстрых результатов. Такая система может использоваться для снабжения энергией в период «пика» спроса на нее, хотя и по более высокой себестоимости, чем при добыче другими способами. Станции, работающие на газу, могут быть сравнительно небольшими и несложными — а могут представлять собой и невероятные механизмы, не требующие присутствия человека, и управляемые с помощью компьютера. Комбинированный котел, а соответственно, и комбинированная станция — может работать как на природном газе, так и на пару, используя отходы из газовых турбин для производства электроэнергии. Это значительно повышает общую эффективность работы установки, способствует безотходному производству, снижает нагрузку и пр. Системы внутреннего сгорания используются для получения энергии для изолированных объектов и часто применяются для небольших установок когенерации. Больницы, административные здания, индустриальные предприятия и другие важные объекты используют подобные системы, чтобы обеспечить резервное питание в случае отключения электроэнергии. Они, как правило, работают на дизельном топливе, мазуте, природном газе и т.д.

39. Общее устройство холодильный машины. Компрессионный цикл охлаждения

Устройство наибольшего количества холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются — компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (терморегулирующий вентиль или капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) и высокое давление, порядка 20-23 атм. Компрессионный цикл охлаждения состоит из четырех основных элементов: компрессора, испарителя, конденсатора, регулятора потока. Эти основные элементы соединены трубопроводами в замкнутую систему, по которой циркулирует хладагент (обычно это фреон). Компрессор производит циркуляцию хладагента и поддерживает высокое давление (20-23 атм.) в конденсаторе. Основные элементы цикла охлаждения:- На выходе из испарителя хладагент — это пар при низкой температуре и низком давлении. — Затем компрессор всасывает хладагент, давление повышается до примерно 20 атм., а температура достигает 70 – 90оС. — После этого горячий пар хладагента попадает в конденсатор, где он охлаждается и конденсируется. Для охлаждения используется вода или воздух. На выходе из конденсатора хладагент представляет собой жидкость под высоким давлением. Внутри конденсатора пар должен полностью перейти в жидкое состояние. Для этого температура жидкости, выходящей из конденсатора, на несколько градусов (обычно 4-6°С) ниже температуры конденсации при данном давлении. — Затем хладагент (имеющий в этот момент жидкое агрегатное состояние при высоких давлении и температуре) поступает в регулятор потока. Здесь давление резко падает, и происходит частичное испарение. — На вход испарителя попадает смесь пара и жидкости. В испарителе жидкость должна полностью перейти в парообразное состояние. Поэтому температура пара на выходе из испарителя немного выше температуры кипения при данном давлении (обычно на 5-8оС). Это необходимо, чтобы в компрессор не попали даже мелкие капли жидкого хладагента, иначе компрессор может быть поврежден. — Образовавшийся в испарителе перегретый пар выходит из него, и цикл возобновляется сначала.

40. Тепловые насосы. Устройство, принцип действия, показатели эффективности

Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамически тепловой насос аналогичен холодильной машине. Принцип работы теплового насоса основан на том физическом явлении, что жидкость в условиях разного давлении кипит при разной температуре. То есть для определенной, специально подобранной жидкости (хладагента) можно создать условия, когда она будет кипеть при относительно низкой температуре окружающей среды, но после сжатия пары будут конденсироваться при уже значительно больших температурах, необходимых для обогрева (непосредственно воздуха или теплоносителя в системе отопления). Процесс испарения отбирает энергию. При конденсации энергия выделяется. Таким образом происходит перенос тепла от более холодной среды к более теплой. При этом расход энергии на создание разницы давлений получается намного меньше, чем поток энергии, отдаваемый на отопление. Упрощенная схема теплового насоса приведена на рисунке. Основным показателем всех тепловых насосов является – коэффициент преобразования. Он определяется отношением полученной мощности на затраченную. Чем выше этот коэффициент, тем эффективней работает система. В тепловых насосах в отличии от всех других систем отопления это показатель всегда выше 2. Коэффициент преобразования является среднегодовым показателем эффективности, так в начале отопительного периода он может доходить до 5, а ближе к весне отпускаться до 3. В результате и получается 4.

41. Хладагенты. Характеристики, особенности применения

Хладагенты классифицируются по давлению насыщенного пара и по нормальным температурам кипения. По давлению насыщенного пара их подразделяют на хладагенты высокого, среднего и низкого давления. К первой группе относят хладагенты с давлением насыщенного пара при t = 300C 2…7 МПа (R13, R503, R744). Хладагенты среднего давления имеют давление 0,3…2 МПа (R717, R12, R22, R134a). У хладагентов низкого давления при t = 300C давление насыщенных паров ниже 0,3 МПа (R11, R718, R113). По нормальным температурам кипения хладагенты подразделяются на низкотемпературные (tн < -600C), среднетемпературные (tн = -60…-100С) и высокотемпературные (tн < -100C). Хладагенты высокого давления являются низкотемпературными, а низкого давления – высокотемпературными. Термическая устойчивость хладагентов различна, но температура начала термического разложения выше максимальной рабочей температуры, которая возникает в конце цикла сжатия. Аммиак начинает разлагаться на азот и водород при t = +2500C, а углекислый газ — при t = +15000C. Каталитическое воздействие на термическое разложение хладагентов оказывают металлы. По этой причине ограничивается предельная температура эксплуатации хладагентов при контакте с различными металлами и сплавами. Так, для R22 при контакте с углеродистой сталью предельная температура эксплуатации составляет +1000С, а при контакте с никелевыми сплавами — +2000С. Хладоны являются хорошими растворителями. Диффузия их в пористые уплотнительные прокладки приводит проводит их к набуханию и к потерям хладагента. Диффузия усиливается в зоне высоких температур холодильного цикла. Для уплотнительных прокладок в хладоновых машинах рекомендуется применять паронит, фторопласт, нефритовую резину, а в качестве вяжущих веществ и изоляционных лаков — полиамиды и поливинилацетаты. Применение: Ранние механические системы охлаждения использовали сернистый газ или аммиак, даже в бытовых приборах, например, в бытовом холодильнике. Но будучи токсичными, диоксид серы быстро исчез с рынка. А вот, аммиак (R717) используется в промышленных холодильных установках более 130 лет и его применение считается экологически чистым, экономичным и энергоэффективным. Природный хладагент двуокиси углерода (R744) имеет такую же давнюю традицию использования в холодильной технике. Воздух как хладагент используется давно. На кораблях, в торговле, в пищевой промышленности использовались машины воздушного охлаждения. Сегодня, современные технологии в холодильной технике делают воздух, может быть и не самым эффективным хладагентом, но наиболее практичным, безопасным и безвредным холодильным агентом во многих областях применения.

42. Кондиционеры сплит-систем. Особенности конструкции и режимы работы

Для кондиционирования воздуха в жилых и общественных (офисных) помещениях наибольшее распространение получили кондиционеры сплит-систем. Кондиционеры сплит-систем состоят из внешнего блока (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего блока (испарительного). Во внешнем блоке находятся компрессор, конденсатор и вентилятор. Внешний блок может быть установлен на стене здания, на крыше или чердаке, в подсобном помещении или на балконе, т.е. в таком месте, где горячий конденсатор может продуваться атмосферным воздухом более низкой температуры. Конструкцию кондиционера можно посмотреть на рисунке 1. рис 1. 1.Теплообменник (испаритель) 2.Жидкостная линия 3.2-ходовой клапан 4.Фильтр 5.Капиллярная трубка 6.Теплообменник (конденсатор) 7.Газовая линия 8.3-ходовой клапан 9.4-ходовой клапан 10.Аккумулятор 11.Компрессор 12.Ресивер Типология кондиционеров сплит-систем представлена на рисунке. В зависимости от модели присутствуют разные режимы работ, например, режим сна, охолоджения, нагрева, режим осушки, режим увлажнения…

43. Компрессоры. Классификация, устройство, основные параметры

Компрессор представляет собой машину для повышения давления и перемещения газа. Компрессоры относятся к классу воздухо- и газодувных машин также как газодувки и вентиляторы. Классификация компрессоров : — объемные; — лопастные установки. Оборудование лопастного типа в свою очередь подразделяются на следующие виды компрессоров: — центробежные; — радиально-осевые; — осевые. объемные компрессоры могут быть следующих типов: — роторные; — поршневые. Основные параметры компрессора Threshold — устанавливает пороговое значение уровня входного сигнала в децибелах, только после достижения которого компрессор начинает действовать. Peak/RMS — переключает режим работы прибора. Если включен режим Peak, то компрессор начинает реагировать уже при превышении порогового уровня пиком сигнала. Если же включен режим RMS, то работа компрессора начинается только после превышения порогового значения среднеквадратическим уровнем сигнала. Attack — устанавливает значение времени в миллисекундах между моментом, когда сигнал превышает пороговый уровень, и моментом, когда должен сработать компрессор. Release — устанавливает в миллисекундах значение времени прекращения работы компрессора с момента опускания сигнала ниже порогового уровня. Ratio — устанавливает соотношение уровня входного и выходного сигнала при компрессировании в формате х:1. Gain — регулирует уровень сигнала на выходе компрессора. Этот параметр бывает также и автоматическим и нередко называется «Make Up». Knee — этот параметр настраивает огибающую изменений компрессии во времени. Как правило, бывает двух типов «Hard» и «Soft».

44. Конденсаторы и испарители. Назначение, устройство, физические процессы

ИСПАРИТЕЛЬ — теплообменный аппарат, в котором происходит передача тепла от охлаждаемого объекта к испаряющемуся (кипящему) вследствие этого холодильному агенту. По принципу действия испарители аналогичны конденсаторам, но отличаются тем, что в конденсаторах холодильный агент отдает тепло окружающей среде, а в испарителях поглощает его из охлаждаемой среды. Рис. 22. Испаритель панельный: 1-панели; 2-жидкостной горизонтальный коллектор; 3-стояки; 4-отделитель жидкости; 5-паровой горизонтальный коллектор; 6-подход жидкого хладагента. Рис. 23. Ребристый испаритель ИРСН: 1-прямые бесшовные трубы; 2-плоские сплошные ребра; 3-опоры; 4-штуцеры для входа и выхода хладагента; 5-калач (поворот трубы). Испарители, применяемые в холодильных агрегатах бытовых холодильников, как и конденсаторы, разделяют на : — ребристотрубные; — листотрубные. Конденсатор представляет собой устройство, способное накапливать электрические заряды. Простейшим конденсатором являются две металлические пластины (электроды), разделенные каким-либо диэлектриком. Конденсатор 2 можно зарядить, если соединить его электроды с источником 1 электрической энергии постоянного тока. В зависимости от способа использования охлаждающего дейст¬вия воды конденсаторы разделяются насмешивающие и поверхностные. У смешивающих конденсаторов охла¬ждающая вода входит в непосредственное соприкосновение с паром и смешивается с конденсатом. У поверхностных конденсаторов пар омывает трубки, по которым протекает охлаждающая вода, и конден¬сируется на поверхности этих трубок

45. Тепловая изоляция. Назначение, условия применения, варианты исполнения

Настоящий технический кодекс установившейся практики (далее — технический кодекс) распространяется на тепловую изоляцию оборудования и трубопроводов и устанавливает строительные нормы ее проектирования для наружных поверхностей оборудования, трубопроводов и воздуховодов в зданиях, сооружениях и наружных установках с температурой содержащихся в них веществ от минус 180 °С до 600 °С, в том числе трубопроводов тепловых сетей при всех способах прокладки. Требования настоящего технического кодекса являются обязательными при проектировании тепловой изоляции оборудования, технологических трубопроводов зданий и сооружений и инженерных коммуникаций при новом строительстве, реконструкции и капитальном ремонте. Благодаря тепловой изоляции тепловые потери снижаются в 5—10 раз и более по сравнению с неизолированными теплопроводами и при транспортировке теплоносителя на большие расстояния составляют порядка 3—8%. При этом обеспечивается допустимая температура изолируемой поверхности, что облегчает условия труда обслуживающего персонала. Одновременно со снижением тепловых потерь уменьшается падение температуры теплоносителя вдоль теплопровода, что повышает качество теплоснабжения. При расчете тепловых сетей толщину тепловой изоляции определяют исходя из норм потерь тепла, заданного перепада температур на участке тепловой сети, допустимой температуры на поверхности конструкции и технико-экономического расчета. При надземной прокладке водяных тепловых сетей и при прокладке их в тоннелях и коллекторах предельную толщину тепловой изоляции в зависимости от условного прохода трубопровода (25—1400 мм) принимают от 70 до 200 мм, а для прокладки в непроходных каналах — от 60 до 120 мм. Варианты исполнения приведены в таблице2.2