Post on 07-Nov-2014
description
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 1
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
POMOĆNI SUSTAVI U ENERGETSKIM
PROCESIMA
• Sustav za rekuperaciju kondenzata • Rashladni sustav
SUSTAV ZA REKUPERACIJU KONDENZATA
U raznim energetskim, procesnim i industrijskim pogonima za
razna grijanja koristi se para (niskotlačna). Izmjenom topline
para predaje svoju osjetnu i latentnu toplinu pri čemu nastaje
kondenzat.
Cilj rekuperacije: • sakupiti i vratiti u proces nastali kondenzat
(demineraliziranu vodu); • rekuperirati i iskoristiti maksimalnu količinu sadržane
toplinske energije u kondenzatu. Kondenzat sadrži osjetnu toplinu koja se može iskoristiti:
� pothlañivanjem, � izmjenom topline s hladnijim medijem, � korištenjem topline otparka.
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 2
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1) POTHLAðIVANJE KONDENZATA
Cilj pothlañivanja kondenzata je da se osim latentne topline pare
maksimalno iskoristi i osjetna toplina kondenzata.
Pothlañivaje kondenzata Pothlañivanje kondenzata pomoću termostatskoga pomoću regulatora temperature odvajača kondenzata
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 3
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2) NAKNADNA IZMJENA TOPLINE S HLADNIJIM FLUIDOM
Cilj je maksimalno iskoristiti osjetnu toplinu izlaznoga
kondenzata u protustrujnoj izmjeni s nekim hladnijim fluidom.
Shema sustava korištenja osjetne topline kondenzata u protustrujnome izmjenjivaču topline
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 4
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3) KORIŠTENJE TOPLINE OTPARKA KONDENZATA
Toplina otparka kondenzata može se koristiti prigušivanjem
kondenzata na niži tlak na kojemu dolazi do isparivanja dijela
kondenzata.
h-p dijagram za vodenu paru
Količina isparena kondenzata pri prigušivanju od tlaka p2 na tlak p3 iznosi:
r
hhm
r
hhmm
KKP
4342−−−−
====−−−−
====
mP – količina isparena kondenzata mk – količina kondenzata r – latentna toplina isparivanja
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 5
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Shema korištenja otparka kondenzata jednostupanjskim prigušenjem
Shema korištenja otparka kondenzata višestupanjskim prigušivanjem
Legenda:1-trošilo topline, 2-otparivač, 3-generator pare, 4-napojni
spremnik, 5-kondenzatna pumpa, 6-napojna pumpa, 7-pokazivač protoka,
8-odvajač kondenzata, 9-nepovratni ventil.
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 6
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Shema korištenja otparka kondenzata pomoću termosifonskoga efekta
Shema korištenja otparka kondenzata pomoću efekta
termokompresije
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 7
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
RASHLADNI SUSTAV
Najveći dio neiskorištene topline iz energetskih procesa odvodi se
u okolinu putem rashladnih sustava.
Prema izvedbi, rashladni sustavi mogu biti: • protočni direktni • protočni indirektni • otvoreni cirkulacijski s vlažnim rashladnim tornjem • kombinirani (protočni/cirkulacijski) s vlažnim rashladnim
tornjem • zatvoreni cirkulacijski sa suhim rashladnim tornjevima
OSNOVNE IZVEDBE RASHLADNIH SUSTAVA
Shema direktno protočnoga rashladnog sustava
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 8
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Shema indirektno protočnoga rashladnog sustava
Shema otvorena cirkulacijskoga rashladnog sustava s vlažnim rashladnim tornjem
Turbina
Cirk. pumpa
Razni hladnjaci
Cirk. pumpa
Turbina
Cirk. pumpa
Razni hladnjaci
Pumpa za
dodatnu vodu
Rashladni toranj
Hladnjak Kondenzator
Kondenzator
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 9
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Shema kombinirana (protočno/cirkulacijskog) rashladnog sustava s vlažnim rashladnim tornjem
Shema zatvorena cirkulacijskoga rashladnog sustava sa suhim rashladnim tornjem
Turbina
Cirk. pumpa
Razni hladnjaci
Kondenzator
Turbina
Cirk. pumpa
Razni hladnjaci
Rashladni tornjevi
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 10
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TOPLINSKA I MATERIJALNA BILANCA RASHLADNOG SUSTAVA S OTVORENIM
(VLAŽNIM) RASHLADNIM TORNJEM
� Približenje temperaturi vlažnoga termometra ∆∆∆∆tvl,t=tw-tvl,t=t1-tvl,t
U praksi, vlažni rashladni tornjevi normalno hlade vodu do
temperature t1 koja je 3 do 8 0C iznad temperature vlažna
termometra tvl,t.
Temperatura vlažna termometra definira je kao temperatura
isparivanja vodena filma u struji zraka kod neke postojeće
vlažnosti i temperature okoline.
Povratna zagrijana voda mw, T2
Vlažni zagrijani zrak X2, h2, (∆∆∆∆mwi+∆∆∆∆mws)
Ulazni zrak mzr, X1, h1
Polazna ohlañena voda mw, T1
Ispuštanje (odsoljavanje) ∆∆∆∆mwo
Dodatna voda (dopunjavanje)
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 11
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
� Raspon hlañenja
∆∆∆∆tw=t2-t1
Raspon hlañenja je definiran kao razlika ulazne
(zagrijane )i izlazne (ohlañene) vode iz rashladna tornja.
U praksi se kreće od 6 do 12 0C.
� Efikasnost hlañenja u rashladnom tornju
tvl
h
tt
tt
,2
12
−−−−
−−−−====ηηηη
Visina tornja
Ulazna voda
Ulazni zrak
t2
t1
tvl,t
∆∆∆∆tvl,t
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 12
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
� Materijalna bilanca rashladnaa tornja Gubici vode koji nastaju u radu rashladna tornja:
∆∆∆∆mw=∆∆∆∆mwi+∆∆∆∆mws+∆∆∆∆mwo
gdje je:
∆∆∆∆mwi - gubici zbog otparivanja vode ∆∆∆∆mws- gubici zbog odstrujavanja (odnošenja) kapljica ∆∆∆∆mwo- gubici zbog odsoljavanja vode ∆∆∆∆mwi=(X2-X1)mzr mzr = ∆∆∆∆mwi/(X2-X1) gdje je: mzr - protok zraka kroz rashladni toranj (kg/h) X1 - sadržaj vode u ulaznome zraku u toranj (kgH2O/kgzr) X2 - sadržaj vode u izlaznome zraku iz tornja (kgH2O/kgzr) � Budući da se hlañenje vode u cirkulaciji zbiva zbog
otparivanja dijela vode u prolazu kroz toranj, iz jednadžbe
toplinske bilance slijedi da će za neki rashladni učin
količina otparene vode (gubici zbog otparivanja) biti:
mwcw(T2-T1) =∆∆∆∆mwir ∆∆∆∆mwi=mwcw(T2-T1)/r ∆∆∆∆mwi =4,18 mw(T2-T1)/2450 ∆∆∆∆mwi =0,0017mw(T2-T1) gdje je: cw - specifična toplina vode (4,18 kJ/kg K) r - latentna toplina isparivanja vode (2450 kJ/kg) Količina vode koja se može otpariti zavisi prvenstveno o stanju
okoline, odnosno o relativnoj vlažnosti okolnoga zraka te
temperaturi suhog i vlažnoga termometra.
ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7
Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 13
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Porastom vlažnosti okolnoga zraka smanjuje se količina vode koja
u danim uvjetima može otpariti, pa se na taj način smanjuje i
temperaturni raspon hlañenja, odnosno rashladni učin tornja. � Gubici zbog odstrujavanja (odnošenja) kapljica vode (∆mws)
zavise prvenstveno o hidrodinamskoj konstrukciji rashladnoga
tornja (prirodna ili prisilna cirkulacija zraka), izvedbi
odstranjivača kapljica, te od uvjeta strujanja oko tornja (vjetar).
Ovisno o navedenome, gubici zbog odstrujavanja mogu biti 0,3
do 2,5 %.
� Gubici zbog odsoljavanja vode iz rashladnoga tornja zavise o
dozvoljenoj koncentraciji soli u rashladnoj vodi.
Koncentracijski broj C je omjer koncentracije soli u
cirkulacijskoj vodi unutar rashladnoga sustava u odnosu na
koncentraciju soli u dodatnoj (svježoj) vodi.
Dozvoljeni koncentracijski broj C zavisi o kemijskoj obradi
rashladne vode u cilju sprječavanja taloženja kamenca, korozije
te mikrobiološkoga rasta.
U praksi je uobičajeno koncentracijski broj C=2 do 5.
Bilanca mase soli u vodi – količina vode koju treba ispustiti odsoljavanjem Količina soli u dodatnoj vodi jednaka je količina soli odstranjenih
odsoljavanjem i odstrujavanjem, odnosno:
∆∆∆∆mwi+∆∆∆∆mws+∆∆∆∆mwo=C(∆∆∆∆mws+∆∆∆∆mwo) Iz ove jednadžbe proizlazi količina vode koju treba kontrolirano
ispuštati radi odsoljavanja da bi se konventracija soli u vodi
održala u dozvoljenim granicama, odnosno da bi se održao
odreñeni koncentracijski broj C.
ws
wi
owm
1C
mm ∆−
−
∆=∆