А. В. Бараненко. Холодильные машины

Тепловой баланс теплового насоса

qд + lн + lа = qp + qп.то·

Оценка термодинамической эффективности резорбционно-ком­

прессорного теплового насоса проведена применительно к широ­

кому диапазону изменения параметров внешних источников теп­

лоты (рис. 14.5). Перепад температур Me~дy температурой грею­

щей воды на входе в дегазатор и температурой слабого раствора

на выходе из него, т. е. Ath = twh,. - t 5, принят для всех вариант­

ных расчетов одинаковым и равным 5 ОС. Перепад между темпе­ ратурами раствора на выходе из резорбера и нагреваемой воды

на входе в резорбер, т. е. Atp = t1 - t wP1 ' изменялся в .широком

диапазоне от 5 до 20 ОС. Из рис. 14.5 следует, что при увеличе­

нии температуры twh значения, Ilд возрастают. Например, при

Мр =10 ОС с ростом lt ОТ 24 ос (кривая 1) до 40 ос (кривая 2)

wh1

значение коэффицициента преобразования Ilд при одних и тех же

величинах t wP! и tWP2 возрастает в среднем на 6%. Р,?счетное же

значение удельных приведенных затрат на тепловои насос сни­

жается при этом примерно в 1,3 раза. Как видно из рис. 14.5,

увеличение температуры нагреваемой воды t wP ! на входе в резор-

бер от 40 до 70 ос существенно влияет на коэффициент преобра­

зования Ilд' Так, при Мр = 5 ОС и M Wh1 = 24 ос (кривые 1) значе­

ние величины Ilд снижается с 4,75 до 3,0, т. е. примерно в 1,6

раза. При этом наблюдается рост удельных приведенных затрат

р... ~

4,5 ~

~O

на тепловой насос примерно на 20%. Увеличение перепада тем­

ператур Atp в резорбере снижает термодинамическую эффектив­

ность теплового насоса. Как показывают расчеты, переход от одно­

ступенчатого к двухступенчатому сжатию водоаммиачного пара

приводит к повышению величины Ilд на 25-30%.

§ 14.4. АБСОРБЦИОННЫЕ ПОВЫШАЮЩИЕ

ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРЫ

Большими возможностями для использования в качестве по­

вышающего термотрансформатора располагает абсорбционная машина, работающая по обращенной (теплонасосной) схеме. Та­

кой термотрансформатор может успешно применяться для целей

отопления и горячего водоснабжения в холодное время года при

наличии дешевых греющих источников теплоты, имеющих срав­

нительно низкую температуру (40-65 ОС). В настоящее время достаточно глубоко изучены процессы абсорбционных бромисто­

литиевого и водоаммиачного повышающих термотрансформато­

ров, разработаны конструкции опытно-промышленных образцов

и промышленных типов, а также проведены их испытания с по­

лучением экспериментальных характеристик и выявлением осо­

бенностей действительных процессов. Применение водного рас­ твора бромистого лития позволяет осуществлять процессы транс­

формации теплоты при более высоких значениях коэффициентов

преобразования, чем в водоаммиачном повышающем термотранс­ форматоре. Однако в последнем можно осуществлять процессы

конденсации пара при отрицательных температурах наружного

воздуха, что является положительным фактором.

Простейшая схема абсорбционного повышающего термотранс­

форматора приведена на рис. 14.6. Он работает по обращенной

схеме абсорбционной холодильной машины при условии, что тем­ пература Тнг источника нагреваеМОГ9 объекта выше температуры ТГ греющего источника. В данном термотрансформаторе грею­ щий источник подводится не только в генератор, но и в испари­

тель, источник окружающей среды с температурой Т подводит­

ся в конденсатор, а источник нагреваемого объекта'~ в абсор­

бер. При этом давление пара в генераторе-конденсаторе ниже, чем давление пара в испарителе-абсорбере. Поэтому прямой тер­

модинамический цикл повышающего термотрансформатора осу­

ществляется с помощью испарителя Н, турбины Т, конденсатора

ка и насоса Н1, а обратный - с помощью генератора Г, компрес­ сора к, абсорбера А, насоса Н2 идетандераД.

Тепловой двигатель работает при разности температур грею­

щего источника ТГ и окружающей среды То.с' С помощью тепло­

вого двигателя производится механическая работа, которая рас­

ходуется в тепловом насосе на передачу теплоты от греющего

источника сравнительно низкого потенциала к источнику тепло­

ты нагреваемого объекта с более высокой температурой Тнг'

957

Рис. 14.6. Простейшаи схема абсорбциоlПlОГО повышаю­

щего термотравеформатора

Таким образом, в повышающем термотрансформаторе греющий

источник расходует теплоту Qr = Q({ + Q~', а к источнику нагре­ ваемого объекта отводится теплота в количестве Q;r = Q:; к источ­ нику окружающей среды отводится теплота в количестве Q;

(см. рис. 14.6).

Энергетическая эффективность повышающего термотрансфор­

матора может быть оценена по значению коэффициента транс­

формации

МПО8 = 1/[1 + (Q::/Q;)].

Таким образом, в повышающем термотрансформаторе боль­

шее количество низкопотенциальной теплоты греющего источни­

ка преобразуется в меньшее количество высокопотенциальной теп­

лоты источника нагреваемого объекта.

Величину М можно определить и по значениям температур

Вповышающем абсорбционном термотраНСформаторе.Тг < Тиг,

ипоэтому МПО8 < 1. Формула (14.1) позволяет определить макси­ мальное значение МПО8 при заданных температурах источников

теплоты.

Схема и теоретический цикл абсорбционного бромистолитие­

вого повышающего термотрансформатора приведены на рис. 14.7.

В испарителе 1 (рис. 14.7, а) кипит рабочее вещество за счет

подвода теплоты qо от греющего источника с температурой tr ,

,--_~__.:;;..t[ б)

t,.c

J

Рис. 14.7. АбсорбциоlПlЫЙ бромистолитиевый повышающий термотрансфор­ матор: а - схема трансформатора; (j - процессы нa·1; - l-диаграмме; обозиа­ чении те же, что и на рис. 5.10

в связи с тем ЧТО температура греющего источника (например,

вэр) обычно составляет 50-70 ос, давление РО кипения рабочего

вещества сравнительно высоко. Пар, образующийся в испарите­

ле, поступает в абсорбер П, где абсорбируется крепким раство­ ром, подаваемым из генератора-ПI насосом VП через теплооб­

менник V в абсорбер. Абсорбция пара протекает при более высо­ кой температуре tи•г, чем температура tr греющего источника,

а теплота абсорбции в количестве q отводится к внешнему ис­

точнику объекта теплоснабжения. (fлаБЫй раствор из абсорбера

насосом VI через теплообменник V подается в генератор, где он

выпаривается за счет подвода теплоты qh от греющего источника

с температурой tr , Пар, образующийся в генераторе, поступает в

конденсатор IV, где конденсируется при давлении Рк, а теплота q

конденсации отводится к источнику окружающей среды с темпе­

ратурой to.c' В связи с тем что температура to.c существенно ниже

температУРы tr , в конденсаторе и генераторе давление РК ниже дав­

ления Ро' Поэтому конденсат из конденсатора в испаритель подается с помощью насосаVПI. .

Основные процессы цикла (рис. 14.7, б) следующие: 2-7 -

охлаждение слабого раствора в теплообменнике растворов; 7-5 - адиабатно-изобарная десорбция пара рабочего вещества; 5-4 -

кипение раствора в генераторе при совмещенном тепломассопере­

носе; 4-8 - нагрев крепкого раствора в теплообменнике раство-

959

,

7

ГреЮЩQI 6ода

Рис. ~4.9. Схема абсорбциоииоГо БРОМИСТОJIИтиевого повышающero термотраис­

форматора, выполиеииоro на базе aгpe~aTa холодильиой машины АБХА-2,5

ты от низкопотенциальноro греющего источника с температурой 40-65 ос. Давление кипения воды при этом сравнительно высо­

кое, вследствие чего температура раствора, абсорбирующего во­

дяной пар в абсорбере 2, достигает 70-95 ос. Теплота абсорбции

отводится к воде, циркулирующей через трубный пучок абсорбе­

ра, и может быть использована для теплоснабжения. В конденса­ тор 8 подается охлщкдающая вода, имеющая в холодный период

года температуру 0,5-15 ос. Вследствие низкого давления кон­ денсации слабый раствор выпаривается в генераторе 7 при темпе­ ратуре 40-65 ос, что позволяет использовать теплоту низкопо­ тенциальных ВЭР. В связи с тем что давление пара в генераторе

и конденсаторе ниже, чем в абсорбере и испарителе, ~OHдeHcaT из конденсатора не может перетекать в испаритель по rидpoзaтвору 10,

как это происходит в агрегате АБХМ-2,5 при работе в режимах получения холода. Однако рабочий перепад давлений между ис­

парителем и конденсатором можно скомпенсировать в данной кон­ струкции термотрансформатора за счет разности уровней конден­

сата в конденсаторе и испарителе путем отвода конденсата через

"трубопровод 14, подключенный на всасывающую сторону водяно-

Величина /}.~r недовыпаривания крепкого раствора в генерато­

ре, определяемая разностью концентраций~; и ~r (рис. 14.10),

зависит от давления кипения раствора и других показателей цикла, .

конструкции аппарата и в генераторе затопленного типа повы­

шающего бромистолитиевого термотрансформатора может изме­

няться от 3,5 до 6,5% при изменении давления кипения раство­ ра от 3,0 до 1,3 кПа (см. рис. 5.15). Применение пленочного

В режимах повышающего термотрансформатора агрегат

АБХМ-2,5 испытывали при следующих параметрах внешних ис­

точников: расход греющего источника (воды) через генератор 4,15 Kr·c-1 с начальной температурой 53,5-65 ос, а через испа­ ритель соответственно 13,6 Kr.c-1 и 59,8-65,0 ос: расход нагре­ ваемого источника (воды) через абсорбер 11 Kr·c-1 с температу­

рой на выходе из абсорбера 68,0-94,6 ос, расход охлаждающей

воды через конденсатор и ее начальная температура составили

соответственно 11,0 -11,8 Kr·c-1 и 6-8 ос. Теплопроизводитель­

ность агрегата в указанном диапазоне изменения параметров внеш­

них источников изменялась от 0,7 до 1,85 МВт.

На рис. 14.11 приведены экспериментальные характеристи­

ки, отражающие зависимость теплопроизводительности агрегата

от температуры нагретой воды на выходе иЗабсорбера при раз­ личных температурах греющей воды, .подаваемоЙ в генератор и испаритель; температура охлаждающей воды при этом принята средней и равной 7 ос.

Из полученных характеристик следует, что на теплопроиз­

водительность агрегата существенное влияние оказывают тем­

пературы греющего и нагреваемого источников. При этом не-

всем диапазоне изменения

температур греющего ис­

точника, подаваемого в ис­ паритель и генератор, в аг­

регате может быть получе­

на горячая вода, превы­

шающая начальную тем­

и испаритель соответственно 60 и 65 ос (линия 2), 55 и 60 ос

(линия 4). Как показывает сопоставление характеристик 1, 3 и 2, 4, например, при температуре нагретой воды 85 ОС, снижение

температуры воды на входе в испаритель на 5 ос приводит К

такому же уменьшению значения теплопроизводительности, как

и при снижении температуры воды на 5 ос при входе в генератор.

Действительное значение коэффициента транСформации состави­ ло 0,42-0,48. Расчеты показали, что при .снижении температу­ ры охлаждающей воды от 7 до 1 ос значение 'reплопроводности агрегата увеличивается в среднем на 20% .

Целесообразность Пj)именения обращенной водоаммиачной аб­

сорбционной машины для отопления обусловлена тем, что с по­

нижением температуры наружного воздуха и увеличением требу­

емого количества теплоты, сопровождающегося повышением тем­

пературы воды в системах качественного регулирования, повы­

шается температурный потенциал и увеличивается количество теплоты, вырабатываемой термотранСформатором. Это объясня­ ется тем, что вследствие увеличения разности температур сброс­ ной воды и наружного воздуха возрастает количество работы, получаемой в прЯМQМ цикле машины, которая полностью переда­

ется обратному циклу повышающего термотрансформатора [88]. При работе абсорбционной водоаммиачной холодильной маши­

ны, как уже рассматрива'лось выше, возможны такие режимы

работы, когда высшая температура в абсорбере превышает низ­ шую температуру в генераторе. Если в прямой схеме ИСПОJ,Iьзова­

ние принципа превышения температур возможно лишь в некото­

рых fлучаях, то в обращенной (теплонасосной) схеме он может

быть llрименен во всех условиях работы машины и дает возмож­

ность повысить температурный потенциал получаемой горячей воды, т. е. значительно расширить область применения маШИ:\;lЫ.

Схема и цикл на 1; - i -диаграмме абсорбционного водоаммиач­

ного повышающего термотрансформатора с внутренней регенера­

цией теплоты показаны на рис. 14.12 [88].

В генераторе / (рис. 14.12, а) кипит водоаммиачный раствор

вследствие подвода теплоты от источника низкого температурно­

го потенциала (например, ВЭР). Образующийся при кипении рас­ твора водоаммиачный пар направляется в дефлегматор V, где

концентрация его по аммиаку повышается. Из Дефлегматора пар

поступает в конденсатор V/, в котором он конденсируется с отво­

дом теплоты конденсации к источнику окружающей среды. в связи

с тем что давление в конденсаторе ниже, чем в ·испарителе V/П,

конденсат подается в испаритель с помощью насоса VП. В испа­

рителе аммиак кипит за счет подвода теплоты от низкопотенци­

ального греющего источника, с помощью которого и обогревает­

ся генератор.

Одна часть пара из испарителя поступает в .абсорбер /V, где

происходят смешение раствора с паром, абсорбция пара и подогрев

раствора. Теплота абсорбции при этом отводится к источнику объ~

Рис. 14.12. Схема (а) и цикл (6) на 1;-t.диаграмме абсорбционного водоамми, ачноro повышающего термотрансформатора

екта 'reплоснабжения. Раствор из абсорбера поступает затем в реге­

нератор П, где происходит абсорбция другой части пара раствором

сотводом теплоты абсорбции к слабому рас.твору, поступающему

врегенератор из генератора /. В регенераторе происходит дальней­

шее кипение раствора, поступающего из генератора, а образующий­ ся при этом водоаммиачный пар поступает в генератор. Слабый

раствор из регенератора насосом П/ подаеТся в абсорбер, а затем,

пройдя регенератор, направляется через дроссель /Х в генератор. Основные процессы rrepмотранcqюрматора следующие (рис. 14.12, 6):

40-50 _ кипение крепкого раствора в генераторе при давле­

нии Р" =Рп: 50-20 - дополнительное кипение раствора в регене­

раторе; 20-30 - частичная абсорбция пара состояния 8 и подо­

грев раствора в абсорбере; 30-тО - абсорбция пара состояния 8

в абсорбере; тО-4 - дополнительная абсорбция пара состояния

8 раствором в регенераторе при давлении Ро =Ра; 4' - 8' -

ректификация пара в дефлегматоре; 8' - 60 - конденсация пара

вконденсаторе: 60-7-8 - подогрев аммиака и его кипение

виспарителе.

Всвязи с тем что в данном термотрансформаторе высшая тем­

пература в абсорбере превышает низшую температуру в генера­

торе, оказывается возможным использование в цикле принципа

превышения температур. Это приводит к повышению темпера­

турного потенциала нагреваемого источника объекта теплоснаб­ жения. В СПБГАХПТ исследован опытный абсорбционный водо­

аммиачный повышающий термотрансформатор для получения го­

рячей воды при отрицательных температурах окружающей сре­

ды [88], работающий по схеме, приведенвой на рис. 14.12, а.

Предварительно охлаждаемый до отрицательной температуры

965

Рис. 14.13. Зависимости теплопроизводительности Q. (а) и температуры на­

греваемойводы на входе t", в абсорбер и выходе t", из абсорбера (6) от темпе­

ратуры рассола t.1 при TeMJepaType греющей воды 240 'С в испытаии.я:х опыт­

ного водоаммиачного термотраисформатора

рассол подавался в конденсатор и дефлегматор термотрансформа­

тора, в которых подогревался, а затем вновь охлаждался до ис­

ходной температуры. Греющая вода поступала параллельно в ге­ нератор и испаритель, а в абсорбере нагревалась вода, циркули­ рующая внутри труб. Характеристики термотрансформатора при­

ведены на рис. 14.13. В результате испытаний установлено, что при температуре греющей воды 40 ос и температуре охлажденно­

го рассола-15 ос воду в абсорбере можно нагреть до 75 ос. Теп­

лопроизводительность опытного водоаммиачного повышающег'о

термотрансформатора составила при этом 16,5 кВт.

Таким образом, подтверждена принципиальная возможность

применения специальных водоаммиачных пов~шающих термо­

трансформаторов для целей отопления и горячего водоснабжения в холодное время года на базе сбросных низкопотенциальных

Конструкция основных аппаратов водоаммиачных повышающих

термотрансформаторов зависит от вида, а иногда и от "reмпературы

греющих, охлаждаемых и охлаждающих сред и должна обеспечивать

максимальную эффективность протекающих в аппаратах процессов.

§ 14.5. АБСОРБЦИОННЫЕ ПОНИЖАЮЩИЕ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРЫ

Абсорбционные понижающие термотрансформаторы можно ус­

пешно применять для целей технологического теплоснабжения, отопления зданий и горячего водоснабжения при наличии грею-

щих источников с температурой 100-150 ос и источников деше­ вой сбросной теплоты с температурой 25-40 ос. В процессах транс­

формации теплоты в понижающем термотрансформаторе в них

получают теплоту промежуточного температурного потенциала

в количестве, превышающем на 50-70% теплоту греющего ис­

точника со сравнительно высокой температурой.

Чрезвычайно важным является то обстоятельство, что абсорб­

ционные понижающие термотранСформаторы могут быть эффек­

тивно использованы вместо водоохлаждающих устройств (rради­

рен, прудов-холодильников и т. п.), отводя при этом низкопотен­

циальную теплоту энергетического оборудования, охлаждаемого

водой. В этом случае термотрансформатор выполняет функции

теплоснабжающей и холодильной машины.

Наиболее распространенным рабочим веществом в понижаю­

щих абсорбционных термотрансформаторах является водный рас­

твор соли бромистого лития. Реже используют водный раствор

соли хлористого лития и других солей. Применение в качестве рабочих веществ водных растворов солей позволяет проводить

процессы преобразования теплоты в понижающих термотранс­

форматорах при давлениях конденсации водяного пара, близких

к атмосферному. При этом энергетическая эффективность таких

термотрансформаторов оказывается ДOCTaTO~HO высокой.

Схема понижающего термотрансформатора полностью соответ­

ствует схеме абсорбционной холодильной машины (см. рис. 5.9),

но при выработке теплоты в испаритель И подводится теплота от

источника окружающей среды (низкопотенциального источника)

с температурой То•с' а в конденсаторе Кд и абсорбере А отводится теплота к источнику нагреваемого объекта с 'l'eмпературой ТН.Г·

Таким образом, энергетическая система, состоящая из тепло­

вого двигателя и теплового насоса, является по существу преоб­

разователем теплоты сравнительно высокого температурного по­ тенциала в теплоту более низкого температурного потенциала с

помощью прямого И обратного циклов. Одним из энергетических

показателей понижающего термотрансформатора является коэф­ фициент трансформации - отношение количества Q~r получае­

мой в абсорбере и конденсаторе теплоты сравнительно низкого

потенциала к количеству теплоты Q; высокого потенциала, т. е.

потоки абсорбера, конденсатора и испарителя, термический КПД

прямого цикла Карно, холодильный коэффициент обратного цикла

Карно и тепловой коэффициент системы прямого и обратного

циклов Карно соответственно.

ратора в конденсатор в понижающем термотрансформаторе можно

пренебречь.

Схемы и конструкции понижающих абсорбционных термотранс­

форматоров являются такими же, как и схемы и конструкции

указанных выше холодильных машин. Схема бромистолитиево­ го понижающего термотрансформатора, выполненного на базе го­

ловного образца бромистолитиевого агрегата АБХМ-2,5, предна­

значенного для получения холода, приведена на рис. 14.15.

Агрегат АБХМ-2,5 испытывали в режимах понижающего термо­

трансформатора при следующих параметрах внешних источников:

расход охлаждаемого в испарителе низкопотенциального греющего

источника (воды) 107-139 кг c-1, температура на входе в испари­

тель 24,6-30,7 ОС; расход греющего источника (воды), подаваемого

в генератор, 52~58 кг c-1, температура на входе в генератор 108,9- 128,9 ОС; расход нагреваемого источника (воды), подаваемого пос-

нaepemaSl 608а

Рис. 14.15. Схема абсорбЦИОJПЮго БРОМИСТОJIИТиевого повижающero термотравс­

форматора, выполвеввого на базе агрегата холодильной машины АБХМ-2,5:

рециркул.я:циоввой воды, крепкого И слабого растворов соответствевво; 10 -

вакуумные иасосы абсорбера; 11 - вакуумный иасос ковдеисатора; 12, 14 - воздухоотделители абсорбера; 13, 15 - воздухоотделители ковденсатора

969

ние холодопроизводительности соста.аило 1,28 МВт, теплопро­ изводительности - 3,4 МВт, а коэффициента транеформации-

1,65. Повышение температуры охлаждаемой воды до 17,9 ос при­

вело к возрастанию температуры нагретой воды до 49,3 ос и ко­ эффициента трансформации до 1,67.

На базе абсорбционного бромистолитиевого холодильного агрегата АБХА-2500 созданы модифицированные агрегаты АБХА-2500ХТ, предназначенные для одновременной выработки

холода и теплоты (режим ХТ) (см. табл. 5.2), и АБХА-2БООТН,

предназначенные для выработки только теплоты (режим ТН) с обо­ гревом генераторов паром или горячей водой. В указанных режи­

мах агрегаты работают по схемам понижающих термотрансформа­

торов с одноступенчатой генерацией пара при сравнительно высо­ ких температурах его конденсации в конденсаторе. Схема подклю­

чения агрегата АБХА-2500ХТ к внешним источникам теплоты приведена на рис. 14.17. ТермотраНСформатор работает при срав­

нительно высокой температуре конденсации (75-80 ОС), а в качест­

ве греющего источника используется пар из котельной с давлением

0,5-0,6 МПа или горячая вода с температурой, соответствующей

указаНному давлению сухого насыщенного водяного пара. В испа­

рителе термотрансформатора охлаждается технологическая вода

от 12 до 7 ос, в конденсаторе нагревается вода до 70 ос дЛЯ нужд

горячего водоснабжения или отопления; в абсорбер подается вода из градирни, и теплота абсорбции отводится в градирне к наруж­

ному воздуху.

В режиме получения только горячей воды агрегат термотранс­

форматора АБХА-2500 ТН подключается к внешним источникам

2

Охлаж{Jеннан ~oDa: 7 ос

ОхлаждающаJl 608а

Рис. 14.17. Схема ПОДКJIючени.я: абсорбциоивого БРОМИСТОJIИтиевого агрегата

АБХА-2500ХТ к внешним источникам теплоты при работе в режиме одно­

временного получеии.я: холода и теплоты:

1 - блок абсорбер-нспаритель; 2 - блок генератор-конденсатор; 3 - котельная; 4 - градир­

на; 5 - воданой насос

теплоты следующим образом (рис. 14.18). В испаритель подает­ ся технологическая вода или вода из системы оборотного водо­ снабжения с температурой 25-35 ос и охлаждается в нем на 5- 1О ас; теплота абсорбции и конденсации отводится к воде. посту­

пающей последовательно в абсорбер и конденсатор из системы горячего технологического либо бытового теплоили водоснаб­ жения, которая нагревается от 35 до 70 ас; генератор обогрева­ ется паром с давлением 0.6-0.8 МПа. поступающим из котель­ ной. При температуре горячей воды 160-180 ас и температуре низкопотенциальной воды 30-40 ас бромистолитиевые агрегаты АБХА-5000, АБХА-2500 могут нагреть воду за счет теплоты аб­

сорбции и конденсации до 80 ас. это дало основание рассмотреть вопрос об использовании указанных агрегатов для централизо­

ванного теплоснабжения промышленных предприятий на базе низкопотенциальной теплоты системы оборотного водоснабжения.

Схема абсорбционной теплонасосной станции (АТНС). состоя­

щей из трех понижающих термотрансформаторов на базе агрега­

тов АБХА-5000 и трех котлов КВГМ-50. приведена на рис. 14.19.

Оборотная вода промышленного предприятия с температурой 35 ас поступает в испарители И, где охлаждается до 25 ас, и возвращается в теплообменные аппараты технологических про­

изводетв. К генераторам Г подается вода с температурой 160 ас от водогрейного котла 1. Из генераторов с температурой 140 ас

она возвращается снова в котел. Вода из обратной линии тепловой

сети с температурой 40-70 ас (зависит от температуры наружного

воздуха) поступает последовательно в абсорбер А и конденсатор К

термотрансформатора 1, нагревается до 67 ас при температуре

обратной сетевой воды выше 62 ас термотрансформатор отключает-

нfl гtJp!NH 6Dl/tJcнoБRNие, IN1ItJnAtнut>

70°C;ГJ.+fJ1( -Z.5QqкlJт

Пар:о,в-о,8МПа

~1I6oiJtz,IJJ I1WJIt1~CKtJ.( ~

80IJa IAII М61J1amen.ffJl1liJI fl6со!Юц1l1lfl КIN8енСflЦIIIJ

Рис. 14.18. Схема ПОДКJIючеИWI абсорбциоввого бромистолитиево­ го агрегата АБХА-2500ТН к внешJЦIМ источникам теплоты при работе в режиме получеИWI l'OPJlЧей воды:

1 - блок акбсорбер-испаритеJlЬ; 2 - блок геиератор-конденсатор; 3 - кoтeJIЫI8JI

Рис.14.19. Схема абсорбциоввой теплонасосной стlUЩИВ мощностью 174 МВТ

на .базе абсорбциоивых бромистолитиевых агрегатов АБХА-5000. работаю.

щих в режимах поивжающих термотраисформаторов

ся), затем направляется в пиковые котлы 2, 3 и догревается до

требуемых параметров. Подпиточная вода (водопроводная), необхо­

димая для горячего водоснабжения и технологических нужд, про­ ходит последовательно в абсорберы и конденсаторы термотранСфор­

маторов П И ПI, нагревается до температуры 67 ос после смешения

сводой. нагретой в термотранСформаторе [, и поступает на догрев

вкотлы 2, З. В летний период вода, нагретая в термотрансформа­

торах П и IП. непосредственно подается в сеть. Внедрение разрабо­

танной системы теплохладоснilбжения приведет к значительной экономии топлива. Так как в летний период понижающие термо­ трансформаторы могут быть переведены на режим работы с полу­ чением холода, эффективность АТНС еще больше возрастает.

§ 14.6. ПУГИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСОКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ БЭР,

СОЛНЕЧНОЙ. ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ

И ДРУГИХ ТEIIЛОВЫХ РЕСУРСОВ

ДЛЯ ХЛАДО-. ТEIIЛО-, ВОДО- И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Высокопотенциальные ВЭР можно использовать в абсорбцион­ ных бромистолитиевых холодильных машинах с двухступенча­ той генерацией пара. ~еобходимо отметить, что при утилизации

973

теплоты газообразных вэр следует устанавливать котел-утили­

затор для получения пара или горячей воды либо применять

в абсорбционной бромистолитиевой холодильной машине специ­ ально разработанную для этих случаев высокотемпературную сту­

пень генератора, которая, по существу, также является котлом­

утилизатором.

В .том случае, когда на предприятиях или на транспортных установках имеется теплота с темпераТУРН!dМ уровнем 60-100 ос или выше, для получения холода и теплоты Ф. М. Чистяков предложил систему турбина - компрессор, осуществляющую пря­ мой и обратный циклы с одним и тем же рабочим веществом

[93]. Для осуществления прямого цикла в систему включены

котел-утилизатор, пароперегреватель, турбина, конденсатор и кон­ денсатный насос, а для обратного цикла - испаритель, компрес­ сор, конденсатор и дроссельный вентиль. Конденсатор является общим для осуществления как прям()го, так и обратного циклов.

Механическая работа, полученная в прямом цикле, использу­

ется непосредственно в обратном цикле для привода компрессо­

ра. Осуществление процесса конденсации при повышенном дав­

лении позволяет нагреть теплоноситель до промежуточной тем­

пературы, необходимой для теплоснабжения.

Таким образом, в агрегате можно получить как холод, так и теплоту. Помимо холодильной техники они могут быть ис­

пользованы в качестве тепловых насосов (повышающих термо­

транСформаторов), для повышения температурного уровня ис­ точника сбросной теплоты, которая в этом случае должна под­

водиться к испарителю. Действительный тепловой коэффици­

ент и степень термодинамического совершенства циклов с тур­

биной и компрессором при достаточно высоких КПД последних будут выше, чем для пароэжекторных и абсорбционных холо-

Если в системе турбина - компрессор вместо компрессора и другого оборудования в обратном цикле использовать электри­ ческий генератор, то она превращается в систему для выработки

электроэнергии. .

Геотермальная энергия, как и теплота горячей воды от ТЭЦ

или других источников, может использоваться непосредственно

в абсорбционных машинах получения холода и теплоты. При высокой минерализации воды необходима защита генератора

от коррозии.

С помощью теплоты геотермальных источников может быть получена электроэнергия в. турбоагрегатах, работающих на неводяных парах - хладОНОВ,аммиака, углекислоты и др. На Паратунском геотермальном месторождении Камчатки инсти­

тутом Теплофизики СО РАН исследована ГеоТЭС, работающая

на R12 [40]. Схема установки, разработанная сотрудниками кафедры холодильных машин и низкопотенциальной энергети­

ки СПБГАХПТ и ВНИИхолодмаша (рис. 14.20), относительно

Рис. 14.20. СхеМа геотерма..1Ь­ ной энергоустановки, работаю­ щей на хладоне R12:

1 - пароперегреватель: 2 - нспарн­ тель: 3 - IЮдогреватель жидкого К12: 4 - пнтательный насос: 5 - лнней­ ный реснвер: б - конденсаторы: 7 - турбина; 1 - вход горячей гeareрмаль­ ной воды; II - вход охлаждающей

воды

проста. Жидкий R12 питательными насосами подается последо­

вательно а три подогревателя, испаритель и пароперегреватель

поверхностного типа. Греющей средой является термальная вода с температурой 80 ос. После перегревателя пар R12 с давлением 1,4 МПа и температурой 63-75 ос направляется в турбину, где расширяется до 0,5 МПа и при температуре 15 ос конденсирует­

ся в поверхностном конденсаторе. Жидкий R12 поступает в ли­

нейный ресивер, а затем - к питательным насосам, и цикл по­

вторяется.

Одноступенчатая центростремительнаЯ,консольная турбина

салюминиевым рабочим колесом имеет только одно уплотнение.

Номинальная мощность 750 кВт.

При испытаниях максимальная мощность установки соста­

вила 684 кВт. Полная мощность не была достигнута потому,

что установка проектировалась на использование горячей воды

стемпературой 90 ос, а средняя температура термальных вод

Средне-Паратунского месторождения составляет 80 ± 1 ос. По­

нижение температуры термальной воды привело к снижению

паропроизводительности котла и не позволило достигнуть макси­

мальной мощнос'1'И.

Наряду с используемой теплотой геотермальных источников

в последнее время практическое применение получил и другой

вид теплоты Земли - теплота tсухих. горных пород (грунта).

Теплоту горных пород отводят к незамерзающему зимой теплоно­

сителю, циркулирующему с помощью насоса по пластмассовым

трубам, расположенным под землей горизонтально на глубине

1,0_-1,3 м. Насос подает подогретый теплоноситель в трубный

пучок испарителя парокомпрессорного теплового насоса, с помо­

щью которого и повышается температурный уровень нагревае­

мой в конденсаторе воды, используемой для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Пиковые тепловые нагрузки в такой системе теплоснабжения обеспечиваются дополнительными элек­

тронагревателями воды. Так как в системе используется часть горячей воды для бытовых нужд, в циркуляционный контур го­ рячей воды добавляется соответствующее количество водопро­

водной воды. Такая система теплоснабжения наиболее приемлема