Wykorzystanie i odzysk ciepła. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Zanim zaczniemy mówić o utylizacji i odzysku ciepła, konieczne jest zdefiniowanie tych podobnych pojęć. Utylizacja (użytkowanie) polega na wykorzystaniu ciepła do różnych celów. Odzysk (powrót) odnosi się do zwrotu ciepła do mieszkania, procesu produkcyjnego itp.

Bez względu na to, jak bardzo udoskonalimy generatory ciepła, bez względu na to, jak ocieplimy i uszczelnimy nasze domy, całe 100% wyprodukowanego ciepła prędzej czy później opuści mieszkanie. Wszystkiemu winny jest proces oddychania, który wymaga wentylacji. Podczas wentylacji wraz ze zużytym powietrzem ciepło opuszcza również nasze mieszkanie.

Pomysł wykorzystania w jakiś sposób emisji ciepła nie jest nowy. Najprostszym urządzeniem, które umożliwia wykorzystanie spadku gęstości gazów podczas ich ogrzewania, jest dobrze znany komin. To, jak mówią specjaliści od energetyki cieplnej, to stały prostownik, który zapewnia ciąg w palenisku, co z kolei pozwala osiągnąć wyższą temperaturę spalania paliwa. Przykładem wentylacji pomieszczenia jest kominek. Dziś jest błędnie uważany za generator ciepła. Ale generator ciepła z kominka, szczerze mówiąc, jest bezużyteczny: pod względem wydajności to urządzenie zajmuje ostatnie miejsce wśród wszystkich znanych generatorów ciepła.

Idea odzyskiwania ciepła w metalurgii jest szczególnie istotna. Ponad połowa energii zużywanej przez przemysł i ponad jedna trzecia wydobywanego węgla kierowana jest właśnie na potrzeby hutnictwa. Wymienniki ciepła pozwalają na wykorzystanie ciepła procesów metalurgicznych do podgrzania podmuchu. Urządzenia takie mogą być również wykorzystywane do odzysku ciepła w pomieszczeniach mieszkalnych [1].

Schemat wentylacji wymuszonej z wymianą ciepła pomiędzy powietrzem nawiewanym i wywiewanym przedstawiono na rys.1.

Wentylator elektryczny napędza zużyte powietrze przez wymiennik ciepła. W tym samym czasie świeże powietrze dostaje się do ogrzanego pomieszczenia. Aby zwiększyć stopień tego ogrzewania, konieczne jest zwiększenie ciśnienia powietrza wywiewanego odprowadzanego na zewnątrz. Często używane do odzysku ciepła gazy (powietrze, para, dym) zawierają różne zanieczyszczenia, które zatykają wymienniki ciepła. Aby temu zapobiec, ponownie konieczne jest zwiększenie ciśnienia gazów używanych do ogrzewania w wymienniku ciepła. Można to zrobić za pomocą przepustnicy - otworu o małej średnicy, który uniemożliwia swobodny przepływ gazów. Zwiększając ciśnienie powietrza do 30-40 atm., można je podgrzać do temperatury powyżej 700°C. Właściwość gazów do zwiększania ich temperatury po sprężeniu jest wykorzystywana w silnikach wysokoprężnych, klimatyzatorach, podczas skraplania gazów itp.

Ale energetycznie niepraktyczne jest użycie dławika do skupienia ciepła. W celu zwiększenia sprawności urządzeń do odzysku ciepła i odzysku ciepła zamiast przepustnicy konieczne jest zastosowanie rozprężaczy, najlepiej opartych na turbinie stycznej (turbina wirowa) Rys. 2, gdzie 1 to spiralne zasilanie gazem, 2 to kierujące urządzenie dyszowe, 3 to wirnik, 4 to dyfuzor wylotowy.

Zasadniczo ekspandery to nic innego jak silniki pneumatyczne, w których rozprężający się gaz działa i jest znacznie chłodzony. Dzisiaj turboekspandery są używane tam, gdzie są prawie niezbędne: do skraplania gazowego wodoru, który przechodząc przez przepustnicę nie jest chłodzony, ale wręcz przeciwnie, jest podgrzewany.

Obecnie ekspandery są wyposażone w specjalnie chłodzone hamulce wodne. Ciepło powstałej wrzącej wody jest wykorzystywane za pomocą wieży chłodniczej - pionowej rury o bardzo dużej średnicy (rys. 3).

W wieży chłodniczej ciepło jest wykorzystywane do chłodzenia wody poprzez hiperkonwekcję powietrza atmosferycznego. Urządzenia te wynaleziono setki lat temu i dziś są już moralnie przestarzałe, zastępowane są wydajniejszymi i kompaktowymi pompami ciepła, które pozwalają na wykorzystanie ciepła o niskim potencjale w 100%. Należy również pamiętać, że chłodnie kominowe są jednym z największych źródeł zanieczyszczenia termicznego atmosfery.

Jeśli rozprężacze są obciążone nie hamulcami, ale sprężarkami, generatorami elektrycznymi lub używane jako silniki, to część energii wydatkowanej na sprężenie gazu może zostać zwrócona, a wydajność jednostek wymiany ciepła wzrośnie.

Aby zaoszczędzić energię elektryczną do ogrzewania ciepła, możliwe jest zastosowanie różnego rodzaju pomp ciepła, jednak najciekawsze są jednostki, w których odzysk ciepła połączony jest z ruchem lub odzyskiem energii elektrycznej.

Na rysunku 4 przedstawiono wymiennik ciepła pełniący funkcje centrali wentylacyjnej oraz generatora ciepła.

Jako czynnik roboczy wykorzystuje się powietrze z pomieszczenia wentylowanego i ogrzewanego tym silnikiem cieplnym. Obciążenie (sprężarka) jest rozdzielane za pomocą mechanizmu różnicowego między silnikiem elektrycznym a ekspanderem. Kierowcy są zaznajomieni z działaniem mechanizmu różnicowego na osi napędowej pojazdu.

Wielu osobom znana jest również konstrukcja turbosprężarki, składającej się ze sprężarki i ekspandera. Zastosowanie turbodoładowania w klimatyzatorach zwiększyło ich wydajność 2-krotnie. Jeśli w rekuperatorze zostanie zastosowane turbodoładowanie (rys. 5), to zniknie potrzeba stosowania mechanizmu różnicowego.

Ale najbardziej kuszący jest pomysł wykorzystania stycznej ekspandera turbiny do napędzania generatora elektrycznego (ryc. 6).

Szybkość pracy turboekspandera jest ogromna (dziesiątki, a nawet setki tysięcy obrotów na minutę), co pozwala na zastosowanie generatorów o dużej gęstości mocy i sprawności. Przy wystarczająco mocnym wymienniku ciepła na wylocie ekspandera można uzyskać przechłodzone powietrze, co umożliwi zastosowanie generatorów elektrycznych opartych na nadprzewodnikach. Dziś nadprzewodniki wykonują już uczniowie [2]. W tym celu mieszaninę tlenków itru, baru i miedzi spieka się przez 8 godzin w stosunku 1:2:3. Taki materiał wykazuje nadprzewodnictwo już w temperaturze ciekłego azotu (77°K).

Dzisiaj, bardziej niż kiedykolwiek, ważne jest, aby myśleć o oszczędzaniu ciepła i energii elektrycznej. Pompy ciepła i oparte na nich rekuperatory bardzo pomogą w realizacji prawie 100% oszczędności.

Zastosowanie tych urządzeń radykalnie zmniejszy straty energii elektrycznej i cieplnej w naszych domach. Ale co najważniejsze, rekuperatory znacznie ograniczą szkodliwe emisje, które już dziś prowadzą do nieprzewidywalnych i katastrofalnych zmian w przyrodzie.

Literatura:

1. Odzysk ciepła//Elektryczny. - 2001r. - N9. - C.3.
2. Tuchinsky L. Do którego uśmiecha się szczęście. K.: 1990, 125 s.

Autor: Y. Brodaty

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Napisane na paznokciach 11.07.2006 Starożytni Rzymianie stosowali następujący trik, aby przekazać tajne wiadomości: ogolili głowę niewolnika, napisali tekst na skórze i pozwolili zapuścić włosy, po czym niewolnik został wysłany do adresata. Ponieważ niewolnicy rzymscy nie mieli zwyczaju mycia włosów, odbiorca ponownie ogolił nosiciela tajemnicy (który sam nie znał treści listu) i przeczytał, co zostało napisane. Coś podobnego proponują japońscy fizycy z Uniwersytetu Togushima Island. Za pomocą lasera impulsowego rejestrują do 800 kilobajtów informacji (jest to objętość broszury liczącej 150 stron) na ludzkim paznokciu, wypełniając go kropkami o średnicy 3 mikrometra z odstępami między rzędami kropek co 1 mikrometrów. Napis jest prawie niewidoczny, zwłaszcza jeśli pokryjesz paznokieć lakierem. Aby przeczytać, lakier należy zmyć i umieścić palec pod mikroskopem fluorescencyjnym.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Inteligentne okulary Tobii Okulary 2

▪ Cyfrowy mikrofon strumieniowy Razer Seiren Pro

▪ 53151A Miernik częstotliwości i mocy mikrofal

▪ W neutronach występują okresowe drgania o nieznanej naturze

▪ Sony PS3

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ Dział serwisu Materiały elektrotechniczne. Wybór artykułów

▪ artykuł Magnetofon. Historia wynalazku i produkcji

▪ artykuł Gdzie leży kolej, w której wagonach dostarczany jest tlen? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł do kąpieli. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Elektrownie słoneczne z turbiną parową. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Przekaźnik dźwięku. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024