Книги по строительству и ремонту

Тепловые трубы

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Регенерация теплоты и обогрев помещений

В связи с ростом стоимости энергии в настоящее вре-1мя проводятся экономические оценки регенерации отработанной теплоты в промышленных установках, торговых и домашних помещениях. Этот анализ осуществляется в тех случаях, когда стоимость топлива для выработки теплоты становится недопустимой или если отработанная теплота, сбрасывается в настоящее время в атмосферу, реки и т. д., может быть полезно использована.

Имеется несколько способов утилизации отработанной теплоты с целью обогрева помещений, его повторного использования в циклах тепловых машин и т. п.

Они включают применение тепловых насосов и регенераторов. Тем не менее, тепловые трубы также привлекли внимание в качестве средства решения указанной проблемы. По крайней мере, две фирмы-изготовителя в США поставляют установки для регенерации теплоты, в которых используются тепловые трубы [7-18].

Кроме того, разработаны аппараты для подогрева воды и воздуха для бытовых целей, заменяющие обычные системы с бойлерами

Первый аппарат с тепловыми трубами, разработанный для данных целей, был изготовлен Dot Corporation в США. В настоящее время еще одна или две фирмы производят аналогичные системы. Изображенный на 7-11 аппарат для регенерации теплоты имеет пучок оребренных тепловых труб, испарители которых размещены в канале, от которого должна отводиться теплота, а конденсаторы — в соседнем канале, который мо-мет служить в целях предварительного подогрева воздуха. Указывается, что к. п. д. подобной системы достигает 70% и что она в результате экономии энергии окупает себя в течение двух лет, т. е. в весьма сжатые сроки.

Тепловые трубы могут быть использованы в системах кондиционирования для предварительного охлаждения поступающего воздуха путем отвода от него теплоты в канал с холодным сбросным воздухом. Размер сечения одного канала в характерных аппаратах этого типа может достигнуть 4X2 м, при этом в канале будет находиться до нескольких сотен тепловых труб.

 Выбор рабочей жидкости определяется характерными эксплуатационными температурами, однако в большинстве аппаратов температура пара достаточно низка, что делает возможным применение фреона. В тех случаях, когда температура воздуха может оказаться намного ниже точки замерзания воды целесообразно использовать хладоагенты. Трубы и ребра обычно выполняются из алюминия или меди.

Поскольку тепловые трубы в этих системах могут быть очень длинными, а применение сложных капиллярных систем в данном случае экономически неоправдано, эти тепловые трубы должны работать в горизонтальном положении или с небольшим наклоном в 2—4° (с конденсатором расположенным выше испарителя). Тепловые трубы очень чувствительны к ориентации в пространстве, однако в этом отрицательном свойстве скрыто известное преимущество: характеристика устройства может регулироваться путем очень незначительного изменения угла наклона аппарата.

Для иллюстрации эффективности применения этих аппаратов приведем следующий пример, заимствованный из выпущенной фирмой Isotherraics брошюры (приложение 4).

Пример: .64 м3/мин воздуха покидают мазутную сушильную печь 'при температуре 200°С. Количество подводимой теплоты 500 кВт. Требуется подогреть забираемый воздух до 20°С зимой и охладить рабочую среду до 95°С летом. Печь работает 21 ч в день. Допустимое падение давления составляет 2,2 мм рт. ст. (293,3 Па). Конструкция системы. Теплообменник с тепловыми трубами имеет сечение 1,0X1,3 м, трубы расположены в четыре ряда. Наружный диаметр труб 19 мм, высота ребер 9,5 м. Трубы выполнены из меди с никелевым защитным покрытием. Рабочие жидкости — метиловый спирт и вода. Масса аппарата 300 кг; полная цена с учетом монтажа 10 000 долл.

Результаты: Эффективная регенерация теплоты 56%; годовая экономия топлива — 8000 долл.

Применение тепловых труб не ограничивается реге

нерацией теплоты. Изучается вопрос об их использова

нии в целях прямого нагрева среды, как, например, в ус

тройствах с газовыми горелками. На 7-12 приведе

на систему, которая может обеспечить прямую подачу

теплого воздуха для обогрева помещений и горячую во

ду для других бытовых нужд. В используемых в этих системах тепловых трубах испаритель расположен в центре, а конденсаторы — по обоим концам. Источником теплоты служит газовая горелка, ее производительность регулируется по температуре горячей воды, которая поддерживается на уровне 55 — 80°С. Под другой секцией конденсатора расположен воздушный вентилятор. Его назначение—подача теплого воздуха для обогрева помещений.

Указывается, что данный агрегат может подогреть 70 — 90 л/ч воды. Зимой горячая вода может выполнять роль аккумулирующей теплоту среды на 'периоды, отключения газовой горелки. В этой ситуации расположенная в теплообменнике горячей воды секция тепловой трубы начинает работать как испаритель, при этом теплота переносится к другому концу трубы — н воздушный канал. Летом к данному агрегату может быть добавлен воздушный кондиционер адсорбционного типа, который будет использовать холодную воду в качестве стока теплоты.

По оценкам фирм-изготовителей стоимость основного агрегата будет меньше 1000 долл.

Имеется также подогреватель, который может быть использован в качестве приставки к любому домашнему газовому бойлеру. Этот подогреватель использует теплоту топочных газов для подогрева воздуха, который затем распределяется по помещению под напором встроенного вентилятора. Указывается, что этот агрегат позволяет утилизировать свыше 4 кВт тепловой мощности в зависимости от температуры уходящих топочных газов.

Для того чтобы конкурировать с обычными системами, системы регенерации теплоты и подогреватели помещений, использующие тепловые трубы, должны быть дешевыми и надежными. Практика фирм-изготовителей США, по-видимому, указывает на реальность этой задачи.