Nhà máy điện dựa trên máy bơm nhiệt. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

 Bình luận bài viết

Giới thiệu

Cung cấp nhiệt ở Nga, với mùa đông dài và khá khắc nghiệt, đòi hỏi chi phí nhiên liệu rất cao, cao hơn gần 2 lần so với chi phí cung cấp điện. Nhược điểm chính của các nguồn cung cấp nhiệt truyền thống là hiệu suất năng lượng thấp (đặc biệt là trong các lò hơi nhỏ), hiệu quả kinh tế và môi trường (cung cấp nhiệt truyền thống là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính ở các thành phố lớn). Ngoài ra, thuế vận chuyển cao đối với việc cung cấp các chất mang năng lượng làm trầm trọng thêm các yếu tố tiêu cực vốn có trong việc cung cấp nhiệt truyền thống.

Không thể không tính đến nhược điểm nhiệt động nghiêm trọng như hiệu suất dị ứng thấp khi sử dụng năng lượng hóa học của nhiên liệu cho các hệ thống cung cấp nhiệt, trong các hệ thống sưởi ấm là 6-10%.

Chi phí cực cao cho mạng lưới nhiệt, có lẽ là yếu tố không đáng tin cậy nhất trong hệ thống sưởi ấm của khu vực. Tỷ lệ tai nạn cụ thể đối với đường ống có đường kính 1400 mm là một tai nạn mỗi năm trên 1 km chiều dài và đối với đường ống có đường kính nhỏ hơn - khoảng sáu tai nạn. Nếu chúng ta tính đến việc tổng chiều dài của mạng lưới sưởi ấm ở Nga là 650 nghìn km và 300 nghìn km cần được thay thế hoàn toàn, thì rõ ràng là việc xây dựng và bảo trì mạng lưới sưởi ấm để hoạt động đòi hỏi chi phí tương xứng với chi phí nhà máy nhiệt điện hoặc nhà nồi hơi huyện.

Tất cả các yếu tố tiêu cực được liệt kê của nguồn cung cấp nhiệt truyền thống đòi hỏi phải sử dụng nhiều phương pháp phi truyền thống.

Một trong những phương pháp này là sử dụng có lợi nhiệt tự nhiên nhiệt độ thấp (5-30°C) hoặc nhiệt thải công nghiệp để cung cấp nhiệt bằng cách sử dụng bơm nhiệt.

Máy bơm nhiệt, do thực tế là chúng tránh được hầu hết các nhược điểm được liệt kê của hệ thống sưởi khu vực, đã được ứng dụng rộng rãi ở nước ngoài, nếu vào năm 1980, có khoảng 3 triệu máy bơm nhiệt được lắp đặt ở Hoa Kỳ, 0,5 triệu ở Nhật Bản, 0,15 ở phương Tây Châu Âu, 1993 triệu, sau đó vào năm 12, tổng số máy bơm nhiệt đang hoạt động (HPU) ở các nước phát triển đã vượt quá 1 triệu và sản lượng hàng năm là hơn 2020 triệu. Sản xuất hàng loạt máy bơm nhiệt đã được thiết lập ở hầu hết các nước phát triển. Theo dự báo của Ủy ban Năng lượng Thế giới, đến năm 75 ở các nước tiên tiến, tỷ lệ cung cấp nước nóng và sưởi ấm với sự trợ giúp của máy bơm nhiệt sẽ là XNUMX%.

Chỉ định cơ bản, chỉ số và chữ viết tắt

ký hiệu số lượng

• c - nhiệt dung, kJ/(kg? K);
• d là độ ẩm của hơi nước trong không khí, kg/kg;
• G - lưu lượng khối lượng, kg/s;
• H - nhiệt lượng giảm, J/kg, kJ/kg;
• h - entanpi, J/kg, kJ/kg;
• p - áp suất, Pa, kPa;
• n - tốc độ, 1/c;
• N - công suất, W, kW, MW;
• q - nhiệt lượng tiêu hao, J/J, kJ/kJ;
• Q - lượng nhiệt, W, kW, MW;
• s - entropi, J/(kg K), J/(kg K);
• t - nhiệt độ, °C;
• T - nhiệt độ, K;
• v - khối lượng riêng, m3/kg;
• x là độ khô hơi nước;
• h - hiệu quả;
• h m - hiệu suất cơ học;
• p là mức độ tăng (giảm) áp suất;
• s là hệ số bảo toàn áp suất.

Chỉ số

• lên không trung;
• vd - nước;
• vl - ẩm ướt;
• vn - nội bộ;
• đến - cuối cùng;
• cond - ngưng tụ;
• p - hơi nước;
• cm - hỗn hợp;
• cf - trung bình;
• khô khô;
• p - tính toán;
• s - độ bão hòa;
• tôi - nội bộ;
• 0 - ban đầu; định cư; trên danh nghĩa;
• g - chất lỏng.

Chữ viết tắt

• Efficiency - hệ số hiệu quả;
• HPP - đơn vị bơm nhiệt.

Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt bắt nguồn từ các công trình của Carnot và mô tả về chu trình Carnot, được xuất bản trong luận án của ông vào năm 1824. William Thomson (Lord Kelvin) đã đề xuất một hệ thống bơm nhiệt thực tế vào năm 1852. Mục đích sưởi ấm. Để biện minh cho đề xuất của mình, ngay sau đó, Thomson đã chỉ ra rằng nguồn năng lượng hạn chế sẽ không cho phép đốt nhiên liệu liên tục trong lò để sưởi ấm và hệ số nhân nhiệt của ông sẽ tiêu thụ ít nhiên liệu hơn so với lò nung thông thường. Máy bơm nhiệt đề xuất của Thomson (HP) đã sử dụng không khí làm chất lỏng làm việc. Không khí xung quanh được hút vào xi lanh, nở ra khi nguội đi, sau đó đi qua bộ trao đổi nhiệt, nơi nó được làm nóng bởi không khí bên ngoài. Sau khi được nén đến áp suất khí quyển, không khí từ xi lanh đi vào phòng được sưởi ấm, được làm nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường. Trên thực tế, một cỗ máy tương tự đã được triển khai ở Thụy Sĩ. Thomson tuyên bố rằng HP của anh ấy có khả năng tạo ra lượng nhiệt cần thiết chỉ sử dụng 3% năng lượng dùng để sưởi ấm.

Việc lắp đặt máy bơm nhiệt chỉ được phát triển thêm vào những năm 20 và 30 của thế kỷ 20, khi hệ thống lắp đặt đầu tiên được thiết kế để sưởi ấm và cung cấp nước nóng sử dụng nhiệt của không khí xung quanh được tạo ra ở Anh. Sau đó, công việc bắt đầu ở Hoa Kỳ, dẫn đến việc tạo ra một số nhà máy trình diễn.

Nhà máy bơm nhiệt lớn đầu tiên ở châu Âu được đưa vào hoạt động tại Zurich vào năm 1938-1939. Nó sử dụng sức nóng của nước sông, máy nén quay và chất làm lạnh. Nó cung cấp hệ thống sưởi của tòa thị chính bằng nước ở nhiệt độ 60 C với công suất 175 kW. Có một hệ thống lưu trữ nhiệt với một lò sưởi điện để đáp ứng phụ tải cao điểm. Trong những tháng mùa hè, việc lắp đặt hoạt động để làm mát. Trong giai đoạn từ 1939 đến 1945, thêm 9 cơ sở như vậy đã được tạo ra để giảm tiêu thụ than trong nước. Một số trong số họ đã hoạt động thành công trong hơn 30 năm.

Vì vậy, vào năm 1824, Carnot lần đầu tiên sử dụng chu trình nhiệt động lực học để mô tả quá trình này và chu trình này vẫn là cơ sở cơ bản để so sánh với nó và đánh giá hiệu quả của HP. Một máy bơm nhiệt có thể được coi là một động cơ nhiệt đảo chiều. Động cơ nhiệt nhận nhiệt (Hình 1.1.1) từ nguồn có nhiệt độ cao và thải ra nhiệt độ thấp, tạo ra công hữu ích. Một máy bơm nhiệt đòi hỏi phải làm việc để tạo ra nhiệt ở nhiệt độ thấp và cung cấp nhiệt ở nhiệt độ cao hơn.

Hình.1.1.1. Sơ đồ nhiệt động của bơm nhiệt và động cơ nhiệt. 1 - bơm nhiệt; 2 - động cơ nhiệt.

Có thể chỉ ra rằng nếu cả hai máy này đều có thể đảo ngược (nghĩa là các quá trình nhiệt động lực học không chứa nhiệt hoặc tổn thất công), thì có một giới hạn hữu hạn đối với hiệu quả của từng máy và trong cả hai trường hợp, đây là tỷ lệ Qн/ W. Nếu không phải như vậy, thì có thể chế tạo một cỗ máy chuyển động vĩnh cửu chỉ bằng cách nối máy này với máy khác. Chỉ trong trường hợp động cơ nhiệt, tỷ lệ này được viết dưới dạng W/Qn và được gọi là hiệu suất nhiệt, trong khi đối với máy bơm nhiệt, nó vẫn ở dạng Qn/W và được gọi là hệ số chuyển đổi nhiệt (Kt).

Nếu chúng ta giả sử rằng nhiệt được cung cấp đẳng nhiệt ở nhiệt độ TL và loại bỏ đẳng nhiệt ở nhiệt độ TH, đồng thời quá trình nén và giãn nở được thực hiện ở entropy không đổi (Hình 1.1.2), công được cung cấp từ động cơ bên ngoài, thì hệ số chuyển đổi cho Chu trình Carnot sẽ có dạng: Кт = TL /( TN - TL ) + 1 = TN / ( TN - TL )

Hình 1.1.2

Do đó, không có máy bơm nhiệt nào có thể có hiệu suất tốt hơn và tất cả các chu trình thực tế chỉ nhận ra mong muốn càng gần giới hạn này càng tốt.

Phân loại máy bơm nhiệt

Hiện tại, một số lượng lớn các thiết bị bơm nhiệt đã được tạo ra và đang được vận hành, khác nhau về sơ đồ nhiệt, chất lỏng làm việc và thiết bị được sử dụng. Theo cách chỉ định của các loại sắp đặt khác nhau, trong các nguồn văn học mà chúng tôi biết, không có quan điểm xác lập duy nhất nào, có nhiều cách gọi và thuật ngữ khác nhau.

Về vấn đề này, việc phân loại các cài đặt có tầm quan trọng lớn, điều này cho phép xem xét các thuộc tính của chúng theo nhóm này hay nhóm khác. Tất cả các loại lắp đặt máy bơm nhiệt có thể được phân loại theo một số tính năng tương tự. Mỗi trong số chúng chỉ phản ánh một tính năng đặc trưng của quá trình cài đặt, do đó, theo định nghĩa về cài đặt máy bơm nhiệt, có thể có hai tính năng trở lên.

Việc phân loại lắp đặt máy bơm nhiệt nên được thực hiện chủ yếu theo chu kỳ hoạt động của chúng. Có một số loại bơm nhiệt chính:

• máy bơm nhiệt máy nén khí;
• bơm nhiệt nén hơi cơ học (chu trình nén hơi);
• máy bơm nhiệt hấp thụ;
• máy bơm nhiệt dựa trên việc sử dụng hiệu ứng Xếp hạng;
• máy bơm nhiệt dựa trên việc sử dụng chu trình Rankine kép;
• máy bơm nhiệt hoạt động theo chu trình Stirling;
• máy bơm nhiệt hoạt động theo chu trình Brayton;
• máy bơm nhiệt nhiệt điện.
• - pin nhiên liệu đảo ngược;
• máy bơm nhiệt sử dụng nhiệt tổng hợp;
• bơm nhiệt sử dụng hiệu ứng cơ hóa;
• bơm nhiệt sử dụng hiệu ứng từ nhiệt.

Tất cả các máy bơm nhiệt, theo nguyên tắc tương tác của các cơ thể làm việc, có thể được kết hợp thành hai nhóm chính: 1) chu trình mở, trong đó cơ thể làm việc được lấy và thải ra môi trường bên ngoài; 2) một chu trình khép kín, trong đó chất lỏng làm việc di chuyển dọc theo một mạch kín, chỉ tương tác với nguồn và người tiêu thụ nhiệt thông qua trao đổi nhiệt trong các thiết bị kiểu bề mặt.

Có các HPI một và hai giai đoạn và theo tầng, cũng như các HPI có kết nối nối tiếp các chất mang nhiệt được làm nóng và làm mát với chuyển động ngược dòng của chúng.

Theo lịch hẹn: cố định và di động, để tích tụ năng lượng nhiệt, vận chuyển và xử lý nhiệt thải.

Theo hiệu suất: lớn, trung bình, nhỏ.

Theo chế độ nhiệt độ: nhiệt độ cao, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ thấp.

Theo phương thức hoạt động: cố định, không cố định, liên tục hoặc tuần hoàn, không cố định với bộ tích nhiệt năng.

Theo loại chất làm lạnh: không khí, amoniac, freon, trên hỗn hợp chất làm lạnh.

Theo loại năng lượng tiêu thụ: được điều khiển bởi động cơ điện hoặc tuabin khí hoặc tuabin khí, hoạt động trên các nguồn năng lượng thứ cấp, v.v.

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Máy tỉa hoa trong vườn 02.05.2024

Trong nền nông nghiệp hiện đại, tiến bộ công nghệ đang phát triển nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình chăm sóc cây trồng. Máy tỉa thưa hoa Florix cải tiến đã được giới thiệu tại Ý, được thiết kế để tối ưu hóa giai đoạn thu hoạch. Công cụ này được trang bị cánh tay di động, cho phép nó dễ dàng thích ứng với nhu cầu của khu vườn. Người vận hành có thể điều chỉnh tốc độ của các dây mỏng bằng cách điều khiển chúng từ cabin máy kéo bằng cần điều khiển. Cách tiếp cận này làm tăng đáng kể hiệu quả của quá trình tỉa thưa hoa, mang lại khả năng điều chỉnh riêng cho từng điều kiện cụ thể của khu vườn, cũng như sự đa dạng và loại trái cây được trồng trong đó. Sau hai năm thử nghiệm máy Florix trên nhiều loại trái cây khác nhau, kết quả rất đáng khích lệ. Những nông dân như Filiberto Montanari, người đã sử dụng máy Florix trong vài năm, đã báo cáo rằng thời gian và công sức cần thiết để tỉa hoa đã giảm đáng kể. ... >>

Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến 02.05.2024

Kính hiển vi đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, cho phép các nhà khoa học đi sâu vào các cấu trúc và quá trình mà mắt thường không nhìn thấy được. Tuy nhiên, các phương pháp kính hiển vi khác nhau đều có những hạn chế, trong đó có hạn chế về độ phân giải khi sử dụng dải hồng ngoại. Nhưng những thành tựu mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản tại Đại học Tokyo đã mở ra những triển vọng mới cho việc nghiên cứu thế giới vi mô. Các nhà khoa học từ Đại học Tokyo vừa công bố một loại kính hiển vi mới sẽ cách mạng hóa khả năng của kính hiển vi hồng ngoại. Thiết bị tiên tiến này cho phép bạn nhìn thấy cấu trúc bên trong của vi khuẩn sống với độ rõ nét đáng kinh ngạc ở quy mô nanomet. Thông thường, kính hiển vi hồng ngoại trung bị hạn chế bởi độ phân giải thấp, nhưng sự phát triển mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã khắc phục được những hạn chế này. Theo các nhà khoa học, kính hiển vi được phát triển cho phép tạo ra hình ảnh có độ phân giải lên tới 120 nanomet, cao gấp 30 lần độ phân giải của kính hiển vi truyền thống. ... >>

Bẫy không khí cho côn trùng 01.05.2024

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế và kiểm soát dịch hại là một phần không thể thiếu trong quá trình này. Một nhóm các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu khoai tây trung tâm-Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ (ICAR-CPRI), Shimla, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này - bẫy không khí côn trùng chạy bằng năng lượng gió. Thiết bị này giải quyết những thiếu sót của các phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại truyền thống bằng cách cung cấp dữ liệu về số lượng côn trùng theo thời gian thực. Bẫy được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng gió, khiến nó trở thành một giải pháp thân thiện với môi trường và không cần điện. Thiết kế độc đáo của nó cho phép giám sát cả côn trùng có hại và có ích, cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về quần thể ở bất kỳ khu vực nông nghiệp nào. Kapil cho biết: “Bằng cách đánh giá các loài gây hại mục tiêu vào đúng thời điểm, chúng tôi có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để kiểm soát cả sâu bệnh và dịch bệnh”. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Viagra chống sốt rét 01.06.2015 Một nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Paris (Pháp) phát hiện ra rằng sildenafil, được biết đến trên toàn thế giới với biệt hiệu "Viagra", có khả năng ngăn chặn sự lây truyền của bệnh sốt rét. Ngày nay, bệnh sốt rét lây nhiễm cho ít nhất 200 triệu người mỗi năm trên toàn thế giới, và các ký sinh trùng gây bệnh sẽ xâm nhập vào máu người khi bị một con muỗi sốt rét cái cắn. Hiện các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng loại thuốc có tác động rõ rệt đến lưu lượng máu trong các cơ quan vùng chậu, có thể cản trở hoạt động của ký sinh trùng. Các tế bào hồng cầu bị nhiễm bệnh sẽ bỏ qua hệ thống miễn dịch của cơ thể, đặc biệt là lá lách, cho phép các tế bào này vượt qua do tính dẻo của chúng. Viagra cũng ức chế một loại enzym, do đó các tế bào bị nhiễm bệnh mất tính linh hoạt, sau đó lá lách lọc chúng ra khỏi máu. Điều này ngăn chặn sự lây lan xa hơn của ký sinh trùng. Việc sử dụng Viagra bất thường này có thể dẫn đến một thế hệ thuốc mới để chống lại bệnh sốt rét.

Tin tức thú vị khác:

▪ Vệ tinh nhỏ để theo dõi các cơn bão toàn cầu

▪ Lõi Mặt trời quay nhanh bất thường

▪ Đất sao Hỏa - ​​bảo vệ bức xạ

▪ Apple MacBook Pro là máy tính xách tay Windows tốt nhất

▪ Mối liên hệ giữa ô nhiễm không khí và bão sét

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của bộ khuếch đại công suất RF của trang web. Lựa chọn các bài viết

▪ bài báo Sẽ có một con sóc cho bạn, sẽ có một tiếng huýt sáo! biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Những ngôi sao lớn như thế nào? đáp án chi tiết

▪ bài viết Mù tạt đen. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài báo Hiệu chỉnh chỉ số octan bán tự động. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Các thiết bị phù hợp trên mạch từ ferrite. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

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

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024