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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Темную материю вокруг Солнца не нашли 26.04.2012 Группа чилийских астрономов, работающих в обсерватории La Silla, входящей в состав Европейской Южной обсерватории, не обнаружила в большом "куске" галактического пространства вокруг Солнца ожидаемой темной материи. Основной целью чилийского исследования был именно поиск темной материи. Как считалось ранее, она находится везде, концентрируется в центрах галактик, да еще, может быть, в каких-то особых межгалактических полостях. Солнце - почти окраинная звезда Млечного пути. Таким образом, если общая масса темной материи составляет 80% от всей массы Вселенной, то в нашем галактическом "захолустье" на каждый объем пространства, равный объему Земли, должно приходиться не меньше 400 грамм материи. С помощью телескопов Обсерватории La Silla астрономы обследовали 400 гигантских звезд, находящихся на расстоянии до 13 тысяч световых лет от Солнца. Ученые с рекордной точностью определили характеристики их движения и на этом основании вычислили массу указанной сферы. И были поражены, обнаружив, что эта масса совпадает с массой звезд, газа и пыли, находящихся там. Для темной материи в нашем микрорайоне Галактики места просто не оказалось. Если говорить строго, то погрешность измерения в эксперименте позволяла обнаружить темную материю, если ее масса в пространстве объемом Землю превышала 70 грамм. Этого не случилось. "Расчеты показывают, что темная материя обязательно должна была проявить себя в наших измерениях, - утверждает Кристиан Мони Бидин из отделения астрономии чилийского Исследовательского Университета, - но там ее нет!" Если это открытие будет подтверждено, то ученым придется искать другое решение проблемы "недостающей массы", поскольку все факты указывают на то, что какое-то невидимое гравитационное воздействие все-таки есть. Галактики, в том числе и Млечный Путь, крутятся быстрее, чем должны, есть множество других нестыковок, которые до сих пор могло объяснить только наличие темной материи. Кристиан Мони Бидин очень надеется, что свет на эту темную тайну прольет будущая орбитальная обсерватория Европейского космического агентства под названием Gaia. Планируется, что этот оптический телескоп начнет работу в 2013-м году. Он будет составлять подробную карту Млечного пути и укажет координаты более чем миллиарда звезд.

Другие интересные новости:

▪ Компьютер-браслет от Nokia

▪ Инопланетяне загрязняют Вселенную

▪ Пересадка кожи без шрамов и рубцов

▪ Заспинный помощник

▪ Фотонная камера отслеживает эндоскоп в теле человека

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Строителю, домашнему мастеру. Подборка статей

▪ статья Большое видится на расстоянии. Крылатое выражение

▪ статья Почему власти Австрии разрешили сфотографироваться одному жителю на водительские права с дуршлагом на голове? Подробный ответ

▪ статья Крыжовник отклоненный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Функциональный генератор с частотомером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Узел на веревке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026