Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61032 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів / Н.О. Дабіжа, Т.В. Корінчевська // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 60-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860010201035309056 |
|---|---|
| author | Дабіжа, Н.О. Корінчевська, Т.В. |
| author_facet | Дабіжа, Н.О. Корінчевська, Т.В. |
| citation_txt | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів / Н.О. Дабіжа, Т.В. Корінчевська // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 60-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| first_indexed | 2025-12-07T16:41:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №760
УДК 621.577
Дабіжа Н.О., Корінчевська Т.В.
Інститут технічної теплофізики НАН України
АКУМУЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ТЕРМОХІМІЧНИХ
РЕАКЦІЙ ТА СОРБЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ
В даний час невпинно зростаючий дефіцит
енергетичних ресурсів, постійне підвищення
цін на паливо і електроенергію як ніколи гостро
ставлять питання раціонального використання
наявних енергоресурсів та енергоресурсозбере-
ження.
Одним з напрямків енергозбереження є
забезпечення сталого графіка навантаження
на електричні мережі, оскільки забезпечення
рівномірного завантаження енергогенеруючих
потужностей протягом доби сприяє підвищенню
економічності і надійності роботи енергосисте-
ми в цілому.
З метою вирівнювання добового графіка спо-
живання електроенергії (шляхом стимулювання
споживання в години мінімального навантажен-
ня на електричні мережі за рахунок зниження
споживання в години «пік»), в Україні встанов-
лений диференційований за часом доби тариф на
електричну енергію: у нічний час – низький (0,35
тарифу), у денний – високий (1,8 тарифу).
Програмою «Енергетична стратегія України
на період до 2030 року» передбачено широ-
ке впровадження систем опалення житло-
вих будівель, які працюють з використанням
електричної енергії. Для цих цілей перспектив-
ним є створення опалювального устаткування,
яке дозволяє накопичувати теплову енергію в
нічний час і здійснювати опалення приміщення
протягом доби.
У найбільш повній мірі даним вимогам
відповідають термохімічні та адсорбційні тер-
мотрансформатори періодичної дії, принцип дії
яких заснований на зворотних термохімічних
реакціях та сорбційних процесах. Термохімічні
та адсорбційні термотрансформатори мають
високі теплоакумулюючі властивості завдя-
ки можливості накопичення теплової енергії у
вигляді термохімічного потенціалу сорбенту, а та-
кож здатності перетворювати низькопотенційну
теплоту навколишнього середовища в теплоту
підвищеного потенціалу без одночасної витрати
енергії шляхом реалізації теплонасосного циклу.
Для створення опалювальних приладів
на базі термохімічних та адсорбційних
процесів необхідно провести експериментальні
дослідження термохімічних реакцій і робочих
речовин та розробити концепцію конструкції
термохімічного акумулятора з підвищеною гу-
стиною акумулювання теплової енергії.
Аналіз останніх досліджень
Аналіз публікацій за даною проблемою
показав, що найбільш перспективними для
акумулювання високотемпературного тепла є
термохімічні реакції розкладання гідрооксидів
металів та солей, а також адсорбційні процеси
на основі адсорбентів з високою температурою
регенерації. В якості адсорбату найбільш пер-
спективним як з енергетичної так і з екологічної
точок зору є використання води. В табл. 1
наведені термохімічні реакції та робочі пари,
найбільш придатні для акумулювання тепла з ви-
Табл. 1. Термохімічні реакції для акумулювання теплової енергії
Термохімічна реакція Адсорбент Адсорбат
Температура
регенерації, 0С
Теплота адсорбції /
дегідратації,
кДж/моль
Об’ємна густина
акумульованої
енергії, МДж/м3
Цеоліти Вода 200…350 55…70 430…750
Al2O3∙3H2O ↔Al2O3 + 3H2O Активова-
ний оксид
алюмінію
Вода 250 57 560
Mg(OH)2 ↔ MgO + H2O Гідрооксид
магнію Вода 350 81 1660
Ca(OH)2 ↔ CaO + H2O Гідрооксид
кальцію Вода 525 104 1240
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 61
користання «провальної» електроенергії [1].
Аналіз літературних даних щодо ро-
бочих тіл і конструкцій адсорбційних
термотрансформаторів показав, що енергетичні та
експлуатаційні характеристики агрегату в значній
мірі залежать від параметрів адсорбційного шару
в адсорбері-десорбері. Тому значна кількість
сучасних досліджень сфокусована на розробці
та оптимізації конструкцій термохімічних та
адсорбційних термотрансформаторів [2].
Результати дослідження
На першому етапі досліджень в якості робо-
чих речовин адсорбційного термотрансформато-
ра вибрана пара цеоліт–вода. В статті [3] наведені
результати експериментальних досліджень
сорбційних властивостей ряду природних і син-
тетичних цеолітів та розраховані показники їх
енергетичної ефективності в циклі сорбційної
термотрансформації.
На рис. 1 наведена принципова схема
адсорбційного енергоакумулюючого термо-
трансформатора, який складається з адсорбера-
генератора 1, конденсатора 2, ємкісного випарни-
ка 3 для скрапленого сорбату, що розташовані в
одному корпусі і мають єдиний паровий простір.
Головним елементом апарату є сорбційна касе-
та адсорбера-генератора 1, яка включає в себе
сорбент з розвинутою пористою поверхнею,
теплообмінник-охолоджувач 4 та нагрівач 5. За-
топлений випарник 3 зв’язаний з циркуляційним
контуром низькопотенційного джерела енергії.
Теплообмінник-охолоджувач та конденсатор тер-
мотрансформатора в свою чергу зв’язані зі спо-
живачем тепла.
Рис.1. Принципова схема адсорбційного
енергоакумулюючого термотрансформатора
та робочий цикл в діаграмі lgP–1/T.
Робочі процеси в адсорбційному
термотрансформаторі проходять наступним чи-
ном. Вночі під час дії пільгового тарифу на спо-
живання електричної енергії подається напруга
на електронагрівач термотрансформатора, який
перетворює електричну енергію в теплову і
нагріває сорбент в сорбційній касеті (процес AB,
рис.1). При підвищенні температури сорбенту з
нього починає випаровуватися сорбат (процес
ВС), який заповнює паровий простір апарату і
конденсується на теплообмінній поверхні кон-
денсатора (процес ВЕ), віддаючи при цьому при-
ховану теплоту конденсації теплоносію, який
циркулює в контурі конденсатор – споживач
теплової енергії. Зріджений на теплообмінній
поверхні конденсатора сорбат стікає в піддон,
де накопичується, затоплюючи теплообмінну
поверхню випарника. По закінченні проце-
су регенерації сорбенту, свідченням чого є до-
сягнення заданого рівня сорбату в випарнику,
припиняється живлення електронагрівача, і про-
тягом деякого часу постачання теплової енергії
споживачу здійснюється за рахунок охолодження
сорбенту до температури сорбції (процес CD). По-
дальше виробництво теплової енергії пов’язане
виключно з використанням низькопотенційної
теплової енергії довкілля, яка утилізується у ви-
парнику, де при циркуляції теплоносія з низькою
температурою кипить сорбат (процес FА). Пара
сорбату прямує до адсорбера, де поглинається
сорбентом (процес DA). Теплота сорбції, що
виділяється в процесі сорбції на температурно-
му рівні 55…60 0С, відводиться до споживача
теплової енергії. Процес продовжується до по-
вного випаровування сорбату у випарнику. Потім
необхідно повторити цикл регенерації сорбенту.
З урахуванням тритарифного графіку споживан-
ня електричної енергії, тривалість пільгового та-
рифу становить 7 годин, таким чином тривалість
режиму десорбції також становитиме 7 годин, а
режимів сорбції і охолодження 17 годин.
Головним елементом термохімічного тер-
мотрансформатора є адсорбер-генератор, який
виробляє в безперервному режимі теплову
енергію проміжного потенціалу, періодично
споживаючи енергію високого потенціалу (елек-
тричну) і низькопотенційну енергію довкілля.
На основі аналізу відомих конструкційних
рішень і результатів досліджень [4], проведених
раніше, показано, що найбільш перспективним
рішенням щодо адсорбера-генератора є ство-
рення модульної касети, з якої можливо збирати
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №762
пакети потрібного розміру для апаратів більшої
теплопродуктивності. Модульна сорбційна ка-
сета повинна відповідати таким умовам: мати
велику сорбційну ємність; розвинуту поверхню
масообміну; достатню поверхню теплообміну;
незначний (<1 мбар) гідравлічний опір шару сор-
бенту для проходу пари сорбату.
В результаті експериментальних дослідних
робіт було встановлено, що найбільш перспек-
тивним рішенням є створення модульної касети
на базі стандартних оребрених теплообмінних
поверхонь. За основу модульної касети при-
йнята оребрена теплообмінна поверхня, яка
серійно випускається Краматорським заво-
дом «Кондиціонер». Технічні характеристики
теплообмінника: крок оребрення – 2,5 мм; товщи-
на ребра – 0,15 мм; діаметр трубок – 10 мм; крок
між трубками – 21 мм; теплообмінна поверхня
– 1,8 м2. Міжреберний простір теплообмінника
заповнений сорбентом з розміром частинок
0,2…0,3 мм.
Висновки
Адсорбційні термотрансформатори – ефек-
тивний інструмент енергозбереження, який
дозволяє залучати в енергообіг низькопотенційні
вторинні і поновлювальні джерела енергії.
Енергетичні показники адсорбційних
термотрансформаторів можливо поліпшити за
рахунок застосування сорбційних матеріалів
на основі оборотних термохімічних реакцій. Ці
робочі речовини дозволяють накопичувати в
одиниці об’єму значно більшу кількість енергії в
порівнянні з традиційними теплоакумулюючими
матеріалами.
Дослідження проводяться за підтримки
ДФФД України та РФФД (Проект № Ф28. 7/033
– 2009).
ЛИТЕРАТУРА
1. Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулиро-
вание энергии. – М.: Мир, 1987. – 272 с.
2. Yong L., Wang R.Z. Adsorption Refrigeration:
A Survey of Novel Technologies // Recent Patents
on Engineering. – 2007. – № 1. – P. 1-21.
3. Чалаєв Д.М., Шаврин В.С., Дабижа Н.А.,
Трощенков Ю.Н. Сорбционные термотрансфор-
маторы на базе природных цеолитов // Промыш-
ленная теплотехника. – 2007. – Т.29, № 7. – С.
34-38.
4. Розробка та створення енергозберігаючих
сорбційних термотрансформаторів на базі но-
вих композитних речовин, що працюють з ви-
користанням поновлюваних та вторинних дже-
рел енергії. Звіт про НДР / Інститут технічної
теплофізики НАНУ. – № ДР 0106U009785. – К.:,
2008. – 127 с.
Шкляр В.И., Дубровская В.В., Козачок О.В.
Национальный технический университет Украины «КПИ»
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ДЛЯ ОБЪЕКТОВ БЮДЖЕТНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
Большинство использующихся традицион-
ных источников теплоснабжения имеют ряд не-
достатков, среди которых низкая энергетическая
и экологическая эффективность, необходимость
сложной и дорогой транспортной инфраструкту-
ры, обеспечивающей доставку энергоносителей,
и характеризуются недостаточной надежностью,
которая является причиной сбоев в теплоснаб-
жении. Тепловые сети являются самым нена-
дежным элементом системы теплоснабжения,
реальный срок службы их в 2…3 раза ниже нор-
мативного.
Цель работы – анализ возможных вариантов
внедрения эффективных технологий теплоснаб-
жения на примере объекта бюджетной сферы
– НВК «Школа-коллегиум» им. Т. Г. Шевченко,
которая находится в г. Сарны Ровенской области.
Результаты работы
• Проведен энергетический аудит школы и
определены тепловые потери зданий.
• Рассчитана тепловая нагрузка школы за
2007–2008 гг.
• Построены графики тепловой нагрузки и
интегральный.
• Рассмотрены различные варианты модер-
низации системы централизованного теплоснаб-
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61032 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:41:32Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дабіжа, Н.О. Корінчевська, Т.В. 2014-04-23T20:06:38Z 2014-04-23T20:06:38Z 2009 Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів / Н.О. Дабіжа, Т.В. Корінчевська // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 60-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61032 621.577 Дослідження проводяться за підтримки ДФФД України та РФФД (Проект № Ф28. 7/033 – 2009). uk Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів Article published earlier |
| spellingShingle | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів Дабіжа, Н.О. Корінчевська, Т.В. |
| title | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів |
| title_full | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів |
| title_fullStr | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів |
| title_full_unstemmed | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів |
| title_short | Акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів |
| title_sort | акумулювання теплової енергії з використанням термохімічних реакцій та сорбційних процесів |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61032 |
| work_keys_str_mv | AT dabížano akumulûvannâteplovoíenergíízvikoristannâmtermohímíčnihreakcíitasorbcíinihprocesív AT korínčevsʹkatv akumulûvannâteplovoíenergíízvikoristannâmtermohímíčnihreakcíitasorbcíinihprocesív |