Рис.2.5.7. Схемы двух исследуемых вариантов теплоснабжения

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 41 из 42Следующая ⇒

                        потребителей

Проведем сравнение этих сценариев использования первоначальной энергии в случае, когда тепловая машина и тепловой насос работают по циклам Карно и справедливы соотношения :

h = (T₁ - T₂)/T₁  , h^‘  = (T₁ - T)/T₁  , e = T₂ /(T - T₂) , Q₂/Q₁= T₂/T₁. (2.5.9)

В этом случае, подставляя (2.5.9) в (2.5.7) и (2.5.8) , найдем

              a = 1 - b(T-T₂)/(T₁-T₂) , a^‘ =(T1-T) / (T1-T2) .

Коэффициент a ³ 0. Когда a=0, вся произведенная тепловой машиной работа расходуется на привод ТН, а величина b достигает максимума b₀ >1. Максимальная величина b₀ = b_0max достигается, когда тепловая машина и ТН работают по циклам Карно и вместе образуют теплотрансформатор. В этом случае максимально возможное тепло, передаваемое потребителю, Q = kQ₁ , где

                                    k = (T/T₁)(T₁ - T₂)/(T - T₂).

Коэффициент трансформации тепла k как функция от T в интервале (T₂ , T₁) монотонно убывает, оставаясь величиной большей единицы.

Условие b>1 предполагает наличие достаточно емкого холодного источника тепла, в качестве которого могут выступать незамерзающие водоемы (река, море) или атмосфера с температурой воздуха выше -2⁰С. Когда они отсутствуют, максимум, что можно добиться, - исключить тепловое загрязнение окружающей среды и с помощью ТН использовать сбрасываемое тепло для отопления.

Рис. 2.5.8 Зависимость коэффициентов

            a,a‘ от b, b_0max=(T₁-T₂)/(T-T₂) .

На рис.2.5.8 представлены сплошными линиями зависимости a и a‘ от b. Точка пересечения соответствует b=1. В этом случае все тепло, передаваемое ТЭС сточным водам, забирается ТН и преобразуется в тепло, поставляемое потребителю. В данном случае в обоих сценариях при b=1 производится одинаковое количество электрической энергии, и потребитель получает одинаковое количество тепла Q = TQ₁/T₁ ,т.е. оба сценария эквивалентны.

Для существующих установок, как следует из термодинамики, справедливы неравенства

 h £ 1-T₂/T₁, e £ T₂/(T-T₂) ,                                                            

следствием которых является пересечение прямой a=f(b) (штриховая линия) с осью абсцисс, не в точке b = b_0,max ,а в точке b₀ , причем                                               b₀ £b₀,_{max .}

Соответственно пересечение с прямой aºa‘=h‘/h наступает при b<1, т.е. от отработанного рабочего тела может быть взято только чаоть сбрасываемого тепла.

Следовательно, использование сточных вод в качестве источника тепла для отопления с помощью тепловых насосов (ТН) принципиально менее эффективно, чем теплофикация. В последнем случае коэффициент использования топлива, определяемый как отношение суммы отпущенных работы и тепла к тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, выше. Если тепловая машина работает по циклу Карно, то во втором сценарии h₀=1. В первом сценарии

h₀  = 1 - (1-b)T₂/T₁ £ 1,

причем h₀ тем ближе к единице, чем ближе b к единице.

В общем случае коэффициент использования топлива при одновременном производстве электроэнергии и тепла с помощью ТН

              h₀ = (bQ₂ +hQ₁)/Q₁ = h + bQ₂/Q₁ = h + b(1-h) < 1,

т.к. b<1.

Таким образом, использование сточных вод в качестве источника тепла для отопления с помощью тепловых насосов (ТН) принципиально менее эффективно, чем теплофикация.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману