Источники низкопотенциальной теплоты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Вторичными энергетическими ресурсами (ВЭР) называются тепловые отходы технологических производств промышленных предприятий, коммунальных, бытовых, жилых и других объектов. К категории ВЭР можно также отнести самоизливающиеся геотермальные воды; горячие минеральные источники, теплота которых не используется в бальнеологии; сжигаемый попутный газ при нефтедобыче; добываемая горячая нефть и др.

Вопросы экономии топлива путем использования ВЭР в последние годы превратились в актуальную проблему, и являются общегосударственной задачей. Промышленные потребители используют в настоящее время свыше 60% всего добываемого топлива и около 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Коэффициент полезного использования энергии в технологических процессах остается все еще невысоким и составляет лишь 35-40%. В период до 1991 года ситуация с утилизация ВЭР в промышленности улучшалась, однако достигнутая фактическая экономия топлива за счет теплоты ВЭР по отношению к возможной составляет 30-32%, в том числе в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности - 40%, в черной металлургии - 40%, в химической - 25% .

Одним из эффективных направлений утилизации теплоты ВЭР являлось производство холода для предприятий, технологические процессы которых требовали его при различных температурах охлаждения. Следует отметить, что большинство предприятий химической, нефтехимической и других отраслей промышленности являются хладоемкими производствами и одновременно характеризуются наличием достаточно большого количества неиспользуемых ВЭР в виде пара, горячей воды, факельных сбросов, горячих газов и т.п.

Но решая вопрос о рациональном и эффективном использовании ВЭР нельзя забывать о том, что наряду с получением холода могут быть осуществлены также процессы трансформации теплоты с низкотемпературного уровня на более высокий и наоборот.

Общедоступным источником низкопотенциальной теплоты является атмосферный воздух, который широко используют для малых теплонасосных установок - ТНУ (квартирных, домовых). Однако низкие значения температуры воздуха, малая его теплоемкость и коэффициент теплоотдачи не позволяют достичь приемлемых показателей энергетической эффективности крупных установок, в частности ТН-станций, к испарителям которых требуется подводить большие тепловые потоки.

Крупные незамерзающие водоемы представляют ценность в качестве источников теплоты для ТНУ. К ним, например, относятся Черное море, Каспийское море в средней и южной частях, озеро Иссык-Куль. На Черноморском побережье Кавказа и Крыма действуют ТНУ на морской воде, температура которой зимой в этих районах не опускается ниже 8°C. Особенно эффективно круглогодичное использование теплоты морской воды (с температурой летом 20-25°C) для ТНУ горячего водоснабжения, составляющего значительные нагрузки в южных городах и курортах. В переходный и зимний периоды года в ТНУ могут быть использованы холодная вода из водоемов, наружный воздух с температурой свыше 0°C, а так же горные породы (грунт).

Источником низкопотенциальной теплоты могут служить слабоминерализованные геотермальные воды, солнечная энергия, запасаемая с помощью гелиоустановок и аккумуляторов теплоты.

Однако основными источниками теплоты для крупных ТНУ следует считать искусственные источники - тепловые отходы. Быстрый рост потребления энергоресурсов влечет за собой как истощение природных богатств, так и тепловые загрязнения биосферы. Например, тепловые электростанции, в том числе и АЭС, сбрасывают с охлаждающей водой 50-55% энергии топлива. Иногда решающим фактором в выборе площадки для строительства ТЭС (АЭС) оказывается наличие естественных водоемов, способных без особого ущерба воспринять бросовую теплоту. Промышленные предприятия потребляют огромное количество воды для охлаждения машин и рабочих тел в различных технологических процессах. Объем оборотной и повторно используемой в промышленности воды в 1966 г. в нашей стране составлял км3/год, а в 1980 г.-132 км3/год, или 61% используемой всей промышленностью воды. Эти "тепловые реки" имеют круглый год температуру 20-40°C, практически не позволяющую использовать теплоту непосредственно, и охлаждаются в градирнях или других испарительных охладителях, отдавая в атмосферу вместе с теплотой часть воды.

При замене градирен испарителями ТНУ степень охлаждения воды (перепада температуры) при сохранении ее расхода должна оставаться в среднем около 10°C.

Концентрацию тепловых потоков в системах оборотного водоснабжения можно оценить на примере одного из крупнейших автомобильных заводов. Общий объем оборотной воды составляет около 75 тыс. м3/ч, организован в водоблоках по (10-12) тыс. м3/ч. Вода поступает на охлаждение с температурой 30-40°C круглогодично и охлаждается до 15-20°C. В целом по заводу в атмосферу сбрасывается 1300МВт теплоты.

Нефтеперерабатывающие и химические заводы также являются мощными источниками вторичных энергетических pecyрсов (ВЭР). По виду ВЭР разделяются на три основные группы:

1. горячие (топливные) отходящие газы печей; отходы, непригодные для дальнейшей технологической переработки;
2. тепловые ВЭР - физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов; физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства; теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических силовых установках;
3. ВЭР избыточного давления, потенциальная энергия газов и жидкостей, которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования жидкостей (газов) или выброса их в атмосферу.

Источники теплоты ВЭР можно использовать в аммиачных преобразователях теплоты (АПТ) и в теплонасосных установках. В теплонасосных установках можно использовать низкотемпературную теплоту (20-60°C), для АПТ - низко - и среднепотенциальное на уровне 80-160°C, а также высокопотенциальное тепло (160-400°C). Особенно актуальной задачей является утилизация теплоты, содержащейся в технологической воде.

Если ориентировочно принять, что в общем (по стране) объеме оборотного водоснабжения охлаждению подвергается только75% воды, т.е. примерно 120 км3 в год (по уровню 1985 г.), и температурный перепад составляет 10°C, то организованный сброс низкопотенциальной теплоты промышленностью составляет более 5 млрд. ГДж в год. Вода, однократно потребляемая, промышленными предприятиями (около 40% всего объема) в конечном счете, канализируется в естественные водоемы.

При современных требованиях к защите окружающей среды и промышленные, и коммунально-бытовые стоки перед сбросом в водоемы должны проходить сложную систему очистки на водоочистных сооружениях или на станциях аэрации (в крупных городах). В Москве, например, несколько станций аэрации сбрасывают в Москву-реку более 5 млн м3 /сут. очищенной воды температурой 16-22°; вместе с водой поступает и тепловой поток в 3-4 млн. кВт. Станции аэрации действуют в Санкт-Петербурге, Самаре и других городах. Многие миллионы кубических метров воды сбрасываются в реки, заливы водоемы вместе с теплотой, которую можно использовать в ТНУ и преобразовать низкопотенциальную теплоту в теплоту более высокой температуры, способную удовлетворить определенную часть потребностей и сократить расход топлива.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Создана сверхпрочная форма серебра 12.10.2019 Когда дело касается свойств различных металлов, всегда существует компромисс между их прочностью и удельной электрической проводимостью. Однако, это может измениться с появлением нового класса материалов, таких, как форма серебра, созданная недавно одной из групп исследователей. Используя в своих интересах дефекты кристаллической решетки, ученые из университета Вермонта сохранили проводимость металла, придав ему настолько высокую прочность, что она даже превосходит теоретический предел, считавшийся незыблемым в течение нескольких десятилетий. Дефекты кристаллической решетки - это "зло", которое неизбежно возникает в процессе производства. В некоторых случаях эти дефекты служат причиной уязвимости металлов к различным отрицательным факторам и снижают их долговечность. Объединение нескольких металлов в сплавы позволяет преодолеть часть проблем, но, как правило, от этого страдает электрическая и тепловая проводимость конечного материала. Прочность серебру придало совсем малое количество меди, введенной в этот благородный металл. В результате прочность серебра увеличилась на целых 42 процента по сравнению с самой прочной формой этого металла, полученной ранее. Но при этом, электрическая проводимость серебра практически не пострадала, а самым интересным является то, что прочность превосходит так называемый предел Холла-Петча (Hall-Petch limit). Соотношение Холла-Петча является одним из основных параметров, используемых в материаловедении уже более 70 лет. Согласно ему, с уменьшением размеров кристаллических зерен структуры, увеличивается прочность металла. Но существует некий предел (в несколько нанометров), после которого границы зерен становятся непостоянными и прочность металла снова снижается. Исследователям удалось обойти этот предел, создав то, что они назвали термином "нанокристаллическая-наноперекрученная форма металла". Поскольку атомы меди намного меньше по размерам атомов серебра, они обычно скапливаются в районах границ кристаллических зерен серебра. Это препятствует перемещению дефектов, эффекту, который несет ответственность за повторное снижение прочности металла. И в то же самое время, атомы меди не мешают движению электронов, сохраняя высокое значение удельной электропроводимости. Ученые утверждают, что подобная уловка может быть успешно использована и по отношению к другим металлам. Это, в свою очередь, может быть использовано для создания более прочных материалов, из которых будут строиться новые самолеты, космические аппараты, ядерные реакторы, солнечные батареи и многое другое.

Другие интересные новости:

▪ Таяние ледников в Швейцарских Альпах признали беспрецедентным

▪ Ученые объединили клетки мозга и кремниевый чип

▪ Ионно-звуковые волны для нахождения космического мусора

▪ PHILIPS представила в России свои телевизоры-зеркала

▪ Дизель с пальмы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сборка кубика Рубика. Подборка статей

▪ статья Обеспечение безопасности военной службы. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое икона? Подробный ответ

▪ статья Виды ответственности за нарушение законодательства по охране труда

▪ статья Автоматический селектор входных сигналов усилителя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Невероятный узел. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026