Рекуперация тепла
Повторное использование тепловой энергии из отработанной горячей воды, газов, вентиляции или сточных вод называется рекуперацией тепла.
Главное преимущество этого процесса заключается в снижении выбросов отработанного тепла в окружающую среду и экономии благодаря его использованию в других целях.
Постоянный рост цен на энергию и топливо приводит к использованию энергосберегающих технологий и повышению эффективности производственных процессов за счет рекуперации энергии от установок. Наибольшую экономию могут обеспечивать крупные производственные предприятия, использующие в своих процессах очень большое количество энергии, воды и тепла.
В результате практически каждого производственного цикла образуется отработанное тепло в виде пара, горячей воды, масла или горячего воздуха. Благодаря теплообменнику BPHE тепло можно рекуперировать и повторно использовать для других целей, способствуя сокращению выбросов углекислого газа и экономии значительных средств производителей. В современных системах рекуперации тепла используются такие решения, как роторные регенераторы, теплообменники, тепловые насосы.
Переохладитель
Одной из возможностей повышения эффективности систем охлаждения является использование теплообменников в качестве переохладителей. Снижение температуры конденсата до его расширения и попадания в испаритель позволяет повысить производительность и охлаждающую мощность. Тепло, выделенное в окружающую среду во время фазы охлаждения, снова попадает в контур охлаждения. Дополнительным преимуществом переохлаждения является возможность снижения давления в трубопроводе, подводящем хладагент от конденсатора к расширительному клапану без образования паров.
Экономайзер
Паяные пластинчатые теплообменники также могут использоваться в качестве экономайзеров (регенерирующих переохладителей), задачей которых является переохлаждение хладагента. Таким образом мы получаем эффект двухступенчатого сжатия с использованием одного компрессора, что повышает общую эффективность системы. В случае систем с оптимизированным впрыском пара (EVI) компрессор должен иметь конструкцию, позволяющую впрыскивать пар, чтобы обеспечить более высокую температуру питания. В результате компрессор потребляет меньше энергии, тем самым снижаются эксплуатационные расходы системы.
В системы с экономайзером необходимо устанавливать дополнительные компоненты, такие как трубопроводы и компрессоры с дополнительным входом для среднего уровня давления (осевой компрессор / винтовой компрессор). Из-за расходов на инвестиции, связанные с требованиям к системе, эти установки применяются только в крупных системах охлаждения. Если в системе c экономайзером используются два компрессора, говорят о двухступенчатой системе.
Пароохладитель перегретого пара
Системы охлаждения, оснащенные конденсаторами с воздушным охлаждением, вырабатывают вторичные энергоресурсы за счет выброса энергии конденсации в окружающий воздух. При установке дополнительного теплообменника перед конденсатором большую часть вторичных энергоресурсов можно использовать в качестве горячей санитарной воды, горячей технологической воды, воды для очищения или обогрева помещений.
Пароохладитель перегретого пара в виде пластинчатого паяного теплообменника, расположенный между компрессором и конденсатором, позволяет использовать высокотемпературную энергию перегретого хладагента. Использование дополнительного теплообменника в системе охлаждения, состоящего из трех зон (переохлаждения, конденсации и отвода тепла переохлаждения), позволяет нагревать ГВС до более высокой температуры, чем это возможно в обычном конденсаторе.
Охладитель в зависимости от условий работы может конденсировать хладагент. В этом случае жидкость должна быть подведена в конденсатор, находящийся под охладителем, чтобы предотвратить накопление конденсата из охладителя. На практике он устанавливается выше. В этом случае в паяном пластинчатом теплообменнике хладагент увлекается потоком пара. Соответствующим образом сконструированная трубка, соединяющая охладитель с конденсатором (для скорости газа 5-10 м/с), предотвращает накопление жидкого конденсата.
Системы orc
Системы ORC получили свое название от цикла Ренкина на органическом теплоносителе (англ. Organic Rankine Cycle). В системах ORC водяной пар заменяют органические вещества, которые испаряются при относительно низкой температуре (и давлении). Это позволяет использовать в контурах ORC источники тепла с низкой и средней температурой. Для выработки электроэнергии используется отработанное тепло (от конденсатора) холодильного контура.
Принцип работы систем ORC аналогичен принципу работы паровых турбин на электростанциях. Жидкий хладагент закачивается в испаритель, где он испаряется. Пары рабочего тела направляются в турбину, соединенную с генератором через вал. Энергия рабочего тела приводит в движение лопасти ротора, что позволяет вырабатывать электроэнергию. После прохождения через турбину рабочее тело направляется в конденсатор. В виде конденсированной воды он закачивается в испаритель, где цикл завершается. Эффективность системы ORC можно дополнительно повысить, установив рекуператор. Затем паровое рабочее вещество, выходящее из турбины в состоянии перегретого пара, передает тепло жидкости, которая образуется в результате последующей конденсации этого пара в конденсаторе.
Ранее оптимизация систем ORC требовала дорогих решений. В настоящее время большинство проблем можно решить с помощью теплообменников. Их свойства гарантируют высокую производительность системы, а также надежную и бесшумную работу. Органическое рабочее тело с более низкой температурой испарения, чем вода, позволяет вырабатывать электричество из сжигания биомассы, биогаза или отработанного промышленного тепла.
Переохладитель с функцией перегрева пара
Горячая жидкость из конденсатора может использоваться для перегрева холодного пара из испарителя с помощью теплообменника. Паяный пластинчатый теплообменник обеспечивает более высокий уровень переохлаждения конденсата за конденсатором. Это влияет на снижение содержания паров рабочего тела за расширительным клапаном, что улучшает распределение хладагента в испарителе и повышает его эффективность. Кроме того, теплообменник перегревает пар за испарителем, минимизируя вероятность попадания жидкости в компрессор. Теплообменник работает как переохладитель с функцией подачи пара за испарителем.
