ALAP I S M E R E T E K
Hőhasznosítás II. Dr. Balikó Sándor
okl. gépészmérnök, baliko@t-online.hu
Ammónia
a.)
25 ∆t min
elszívott levegő
20 Hőmérséklet, °C
Gyakran ütközünk a h hasznosítás korlátaiba a h t gépek kondenzációs h jének hasznosításakor. Az 1. a.) ábra egy ammónia kondenzátor fajlagos h tési igényét mutatja Ő0 ºű kondenzációs h mérsékletnél. Jól látható, hogy teljes h hasznosítás esetén a h hasznosító közeg h mérséklete alig növelhet . Részleges h hasznosítást érhetünk el, ha csak a túlhevítési h t vonjuk el a h hasznosítóban, ekkor azonban az összes veszteségh nek csak kb. 20%-a hasznosítható.
15 gáz vagy 10 folyadék
2 0 °C C 20 1 5 °CC 15
hűtőközeg
5
160
harmatpont 25 2 5 °C C
Hőmérséklet, °C
140 0
120 100 80 60
0
30
20
10
40
60
50
Entalpia változás, kJ/kg Hűtőközeg
2. ábra. Elszívott levegő hőhasznosítása
40 20
Hőhasznosító közeg
0 0
200
400
600
800
1000
1200
állandó h mérsékleten tudjuk tartani, mint pl. egy h szivattyú elpárologtatójában, a hasznosított h mértéke az el bbinek akár 3-Ő-szerese is lehet.
Entalpia különbség, kJ/kg
Szén-dioxid
b.)
160
Hőmérséklet, °C
140 120 Hűtőközeg lehűlése
100 80 60
Több közeg hőtartalmának hasznosítása Azonos h mérsékletkülönbség esetén több közeg h tartalmának hasznosítása termodinamikailag egyenérték egy olyan közeg h tartalmának a hasznosításával, amelyiknek a h kapacitás-árama a résztvev közegek h kapacitás-áramának összege:
W
Q W1t1 t 2 W2 t1 t 2 ... Wn t1 t 2 t1 t 2
n
i 1
40
Hőhasznosító közeg
20 0 0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240 Entalpia változás, kJ/kg
A t-Q diagramban ezek az áramok tehát egyetlen áramként szerepeltethet k, a gyakorlatban pedig az ilyen szakasz párhuzamosan kapcsolt h cserél ket jelent. A 3. ábra két olyan melegáram h hasznosítását mutatja be, amelyeknek közös h mérséklettartománya van: az I. közeget 100 ºű-ról
1. ábra. Hőhasznosítási lehetőségek hűtőgépek hőleadóinál
100 100
ENERGIAGAZDÁLKODÁS
52. évf. 2011. 2. szám
90
70
50 I.
80 Hőmérséklet, °C
Éppen ez indokolja az ún. szuperkritikus h t körfolyamatok terjedését, amelyeknél a kompresszor kilépési pontján a h t közeg szuperkritikus állapotba kerül. Innen kiindulva a h elvonás monoton csökken , nem vízszintes h mérsékletgörbe mellett történik. Egy ilyen gázh t fajlagos h elvonását mutatja az 1.b.) ábra szén-dioxid h t közegre [1]. Hasonló problémákat vet fel a nedves leveg vagy a nedves füstgáz h tartalmának hasznosítása is. A 2. ábra 25 ºű h mérséklet , három különböz harmatpontú elszívott leveg leh lési görbéjét mutatja. Látható, hogy Δtmin = 5 ºC minimális h mérsékletkülönbség tartásával 1 kg nedves leveg b l legfeljebb 10–1ő kJ h t tudunk hasznosítani. Ha viszont a h elvonást
i
70
50
30
II.
70 hidegáram
60 50 40 30 20 10 0 0
200
400
600
800
1000
Hőáram, kW
3. ábra. Két melegáram hőáramának együttes hasznosítása
31