RU2078808C1 - Heat-pump installation for power-saving technologies - Google Patents
Heat-pump installation for power-saving technologies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078808C1 RU2078808C1 RU95103329A RU95103329A RU2078808C1 RU 2078808 C1 RU2078808 C1 RU 2078808C1 RU 95103329 A RU95103329 A RU 95103329A RU 95103329 A RU95103329 A RU 95103329A RU 2078808 C1 RU2078808 C1 RU 2078808C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat
- air
- cooler
- condenser
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологиям и может быть использовано в производстве белков, витаминов, ферментов, в гидролизных производствах, пищевой промышленности, нефтепереработке и т. д. The invention relates to biotechnology and can be used in the production of proteins, vitamins, enzymes, in hydrolysis, food industry, oil refining, etc.
Известна теплонасосная установка для реализации энергосберегающих технологий, включающая компрессор с силовым приводом для прокачки теплоносителя, теплообменник-конденсатор, дроссель и теплообменник-испаритель, последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур. Known heat pump installation for implementing energy-saving technologies, including a compressor with a power drive for pumping the coolant, a heat exchanger-condenser, a choke and a heat exchanger-evaporator, connected in series by pipelines in a closed loop.
В известной теплонасосной установке тип провода компрессора для прокачки теплоносителя не оговорен, так как используется только в качестве источника механической энергии. In the known heat pump installation, the type of compressor wire for pumping the coolant is not specified, since it is used only as a source of mechanical energy.
В таких случаях обычно для привода компрессора используется электродвигатель, а в установках промышленного типа требуется и дорогостоящий мультипликатор. Применение электропривода требует больших затрат электроэнергии и ставит установку в зависимость от ее наличия, а мультипликатор значительно удорожает установку и увеличивает массу оборудования. Кроме того, использование электродвигателя затрудняет задачу изменения производительности теплонасосной установки. In such cases, an electric motor is usually used to drive the compressor, and an expensive multiplier is required in industrial-type installations. The use of an electric drive requires high energy costs and makes the installation dependent on its availability, and the multiplier significantly increases the cost of installation and increases the mass of equipment. In addition, the use of an electric motor makes it difficult to change the performance of a heat pump installation.
Замыкание баланса энергии в промышленном цикле на ее получении в теплообменнике -конденсаторе и отдаче в теплообменнике испарителе означает работоспособность оборудования в очень узком диапазоне рабочих режимов и специализацию для конкретного процесса и сырья, т. е. отсутствует универсальность. Этот недостаток усугубляется трудностями регулирования производительности теплонасосной установки. Closing the energy balance in the industrial cycle to its receipt in the heat exchanger-condenser and return to the evaporator heat exchanger means the equipment is working in a very narrow range of operating modes and specialization for a particular process and raw material, i.e. there is no universality. This disadvantage is exacerbated by the difficulties in regulating the performance of the heat pump installation.
Кроме того, хладоресурс, отдаваемый в хладопотребляющий контур, ограничен, так как теплоноситель поступает к дросселю непосредственно от теплообменника конденсатора, а значит недостаточно охлажденным. В теплообменник конденсатор поступает подогретое и очень влажное сырье, так что большая часть тепла должна быть затрачена на испарение влаги при высокой температуре. В результате температура теплоносителя на входе в теплообменник - испаритель недостаточно низкая, особенно при жаркой погоде. In addition, the refrigerant delivered to the refrigerant-consuming circuit is limited, since the coolant flows to the choke directly from the condenser heat exchanger, which means that it is not sufficiently cooled. Heated and very moist raw materials enter the condenser heat exchanger, so that most of the heat must be expended in the evaporation of moisture at high temperature. As a result, the temperature of the coolant at the inlet to the heat exchanger - evaporator is not low enough, especially in hot weather.
Цель изобретения уменьшение затрат электроэнергии, снижение массы и себестоимости и обеспечение автономности и универсальности теплонасосной установки при повышении хладоресурса. The purpose of the invention is the reduction of energy costs, weight and cost reduction and ensuring the autonomy and versatility of the heat pump installation while increasing the cold resource.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплонасосной установке для реализации энергосберегающих технологий, включающей компрессор с силовым приводом для прокачки теплоносителя, теплообменник конденсатор, дроссель и теплообменник испаритель, последовательно соединенные трубопроводами в замкнутый контур, а также воздухоподогреватель, хладопотребляющий контур, сообщенный с теплообменником испарителем, и теплопотребляющий контур, сообщенный с теплообменником конденсатором, и в последнем контуре установлен воздушный теплообменник, сообщенный с воздухоподогревателем, в качестве силового привода использована газотурбинная установка с теплообменником утилизатором тепловой энергии в выхлопной системе, включающем по меньшей мере одну секцию, в контуре теплоносителя между теплообменником конденсатором и дросселем помещен теплообменник охладитель, а в качестве воздухонагревателя использована секция теплообменника - утилизатора. Кроме того, в теплообменнике утилизаторе выполнена дополнительная секция и вход в нее сообщен с выходом водяного контура теплообменника охладителя. Также в водяном контуре за теплообменником - охладителем установлен водо-воздушный теплообменник, воздушный выход которого сообщен с входом воздухоподогревателя. The specified technical result is achieved in that in a heat pump installation for implementing energy-saving technologies, including a compressor with a power drive for pumping the coolant, a heat exchanger condenser, a choke and a heat exchanger evaporator, connected in series by pipelines to a closed loop, as well as an air heater, a cold-consuming circuit in communication with the heat exchanger evaporator , and the heat-consuming circuit in communication with the heat exchanger by the condenser, and in the last circuit, an air the heat exchanger in communication with the air heater uses a gas turbine unit with a heat exchanger heat recovery unit in the exhaust system, which includes at least one section, a heat exchanger cooler is placed between the condenser heat exchanger and the choke in the heat carrier circuit, and the heat exchanger - heat exchanger section is used as an air heater . In addition, an additional section is made in the heat exchanger utilizer and the input to it is communicated with the outlet of the water circuit of the heat exchanger of the cooler. Also in the water circuit behind the heat exchanger - cooler is installed a water-air heat exchanger, the air outlet of which is in communication with the inlet of the air heater.
В теплонасосной установке согласно изобретению значительно уменьшаются затраты электроэнергии, поскольку она не затрачивается на привод компрессора. In the heat pump installation according to the invention, energy costs are significantly reduced, since it is not expended on the compressor drive.
Экономичность теплонасосной установки повышается за счет использования воздуха, применяемого в термической обработке сырья при высоком уровне температуры. The efficiency of the heat pump installation is enhanced by the use of air used in the heat treatment of raw materials at a high temperature level.
Применение газотурбинной установки для непосредственного привода компрессора вместо электродвигателя с мультипликатором существенно снижает массу и себестоимость теплонасосной установки, обеспечивает ее автономность и позволяет изменять производительность теплонасосной установки. The use of a gas turbine installation for direct drive of a compressor instead of an electric motor with a multiplier significantly reduces the weight and cost of the heat pump installation, ensures its autonomy and allows you to change the performance of the heat pump installation.
Кроме того, наличие газотурбинной установки с теплообменником - утилизатором в качестве воздухоподогревателя, а также теплообменника - охладителя между теплообменником конденсатором и дросселем позволяет за счет достаточно свободного перераспределения энергии в хладопотребляющем и теплопотребляющем контурах расширить диапазон рабочих режимов теплонасосной установки и повысить ее универсальность. Эти возможности расширяются дополнительно за счет установки в водяном контуре за теплообменником - охладителем водо-воздушного теплообменника, воздушный выход которого сообщен с входом воздухоподогревателя. In addition, the presence of a gas turbine unit with a heat exchanger-utilizer as an air heater, as well as a heat exchanger-cooler between the condenser heat exchanger and the choke, allows, due to the fairly free redistribution of energy in the cold-consuming and heat-consuming circuits, to expand the range of operating modes of the heat pump installation and increase its universality. These capabilities are expanded further by installing in the water circuit behind the heat exchanger - cooler water-air heat exchanger, the air outlet of which is in communication with the inlet of the air heater.
В дополнение к изложенному, снижение температуры теплоносителя в теплообменнике охладителе перед дросселем повышает хладоресурс теплонасосной установки. In addition to the above, a decrease in the temperature of the coolant in the cooler heat exchanger in front of the choke increases the coolant resource of the heat pump installation.
Экономичность установки дополнительно повышается за счет соединения выхода водяного контура теплообменника охладителя с входом секции теплообменника утилизатора, так как дальнейшее увеличение температуры воды повышает эффективность использования полученной в охладителе энергии. The cost-effectiveness of the installation is further enhanced by connecting the outlet of the water circuit of the heat exchanger of the cooler to the inlet of the heat exchanger section of the heat exchanger, since a further increase in the temperature of the water increases the efficiency of using the energy received in the cooler.
На чертеже представлена схема теплонасосной установки. The drawing shows a diagram of a heat pump installation.
Теплонасосная установка для реализации энергосберегающих технологий включает компрессор 1 с силовым приводом 2 для прокачки теплоносителя, теплообменник конденсатор 3, дроссель 4 и теплообменник испаритель 5, последовательно соединенные трубопроводами 6 в замкнутый контур, а также воздухоподогреватель 7, хладопотребляющий контур 8, сообщенный с теплообменником испарителем 5, и теплопотребляющий контур 9, сообщенный с теплообменником конденсатором 3, и в контуре 9 установлен дополнительный воздушный теплообменник 10, сообщенный с воздухоподогревателем 7, причем в качестве силового привода 2 использована газотурбинная установка с теплообменником утилизатором 11 тепловой энергии в выхлопной системе 12, включающем по меньшей мере одну секцию, в контуре теплоносителя между теплообменником конденсатором 3 и дросселем 4 помещен теплообменник - охладитель 13, сообщенный с водяным контуром 14, а в качестве воздухоподогревателя 7 использована секция теплообменника утилизатора 11. A heat pump installation for implementing energy-saving technologies includes a compressor 1 with a power drive 2 for pumping a heat carrier, a heat exchanger condenser 3, a choke 4 and a heat exchanger evaporator 5, connected in series by pipelines 6 to a closed loop, and an air heater 7, a cold-consuming circuit 8, in communication with the heat exchanger evaporator 5 , and the heat-consuming circuit 9, in communication with the heat exchanger by the condenser 3, and in the circuit 9 is installed an additional air heat exchanger 10, in communication with the air a preheater 7, and a gas turbine unit with a heat exchanger utilizing heat energy 11 in an exhaust system 12 comprising at least one section is used as a power drive 2, a heat exchanger - cooler 13 connected to the water circuit is placed in the heat carrier circuit between the heat exchanger condenser 3 and the inductor 4 14, and a section of the heat exchanger of the utilizer 11 is used as an air heater 7.
Кроме того, в теплообменнике утилизаторе 11 выполнена дополнительная секция 15 и вход в нее 16 сообщен с выходом 17 водяного контура 14 теплообменника охладителя 13. In addition, an additional section 15 is made in the heat exchanger utilizer 11 and the inlet 16 is connected to the outlet 17 of the water circuit 14 of the heat exchanger of the cooler 13.
Также в водяном контуре 14 за теплообменником охладителем 13 установлен водо-воздушный теплообменник 18, воздушный выход которого 19 сообщен с входом 20 воздухоподогревателя 7. Also in the water circuit 14 behind the heat exchanger cooler 13 is installed a water-air heat exchanger 18, the air outlet of which 19 is in communication with the input 20 of the air heater 7.
Применение теплонасосной установки рассматривается на примере использования энергосберегающей технологии в производстве кормовых дрожжей. В качестве теплоносителя используется бутан, не разрушающий озоновый слой атмосферы. The use of a heat pump installation is considered on the example of the use of energy-saving technology in the production of fodder yeast. Butane, which does not destroy the ozone layer of the atmosphere, is used as a heat carrier.
Кормовые дрожжи производятся в ферментерах 21 при температуре 34oC. Необходимая стабилизация температуры обеспечивается водой, которая охлаждается до температуры 20oC в теплообменнике испарителе 5. Так образуется хладопотребляющий контур 8.Fodder yeast is produced in the fermenters 21 at a temperature of 34 o C. The necessary temperature stabilization is provided by water, which is cooled to a temperature of 20 o C in the heat exchanger of the evaporator 5. This forms a cold-consuming circuit 8.
Полученная в ферментах 21 дрожжевая суспензия подвергается обработке при температуре 90oC в теплообменнике конденсаторе 3. Так образуется теплопотребляющий контур 9, который в данном случае сообщен с контуром 8.The yeast suspension obtained in the enzymes 21 is processed at a temperature of 90 ° C. in the heat exchanger of the condenser 3. This forms a heat-consuming circuit 9, which in this case communicates with circuit 8.
Теплонасосная установка работает следующим образом. Heat pump installation operates as follows.
Газообразный теплоноситель сжимается до давления 1,8 МПа и прокачивается компрессором 1 через теплообменник конденсатор 3, где конденсируется и охлаждается до температуры 104oC.The gaseous coolant is compressed to a pressure of 1.8 MPa and is pumped by the compressor 1 through the heat exchanger condenser 3, where it is condensed and cooled to a temperature of 104 o C.
В качестве силового привода 2 компрессора 1 использована газотурбинная установка с теплообменником утилизатором 11 в выхлопной системе 12. Таким образом, отпадает необходимость в подводе значительного количества электроэнергии. As a power drive 2 of the compressor 1, a gas turbine unit with a heat exchanger utilizer 11 in the exhaust system 12 is used. Thus, there is no need to supply a significant amount of electricity.
Газотурбинная установка, используемая в качестве силового привода 2 компрессора, служит независимым источником энергии и позволяет регулировать производительность теплонасосной установки, например, путем изменения частоты вращения компрессора, что очень трудно обеспечить посредством электропривода. The gas turbine unit used as the power drive 2 of the compressor serves as an independent source of energy and allows you to adjust the performance of the heat pump unit, for example, by changing the speed of the compressor, which is very difficult to provide by means of an electric drive.
Поскольку в теплообменнике конденсаторе 3 поддерживается высокая температура продукта, то теплоноситель на выходе имеет еще довольно высокую температуру 104oC. Для дальнейшего снижения температуры теплоносителя до 45oC служит теплообменник охладитель 13, сообщенный с водяным контуром 14. После прохождения через дроссель 4 давление теплоносителя падает до 0,2 Мпа и он поступает в теплообменник испаритель. Температура предварительно охлажденного бутана после дросселирования снижается до 17oC, что увеличивает его хладоресурс. Перешедший в газовую фазу теплоноситель поступает на вход в компрессор 1 с параметрами 0,18 МПа и 19oC.Since the product’s high temperature is maintained in the heat exchanger of the condenser 3, the coolant at the outlet still has a rather high temperature of 104 o C. To further reduce the temperature of the coolant to 45 o C, the heat exchanger is cooler 13 in communication with the water circuit 14. After passing through the choke 4, the coolant pressure drops to 0.2 MPa and it enters the heat exchanger evaporator. The temperature of the pre-chilled butane after throttling decreases to 17 o C, which increases its cold resource. The coolant that has passed into the gas phase enters the compressor 1 with the parameters of 0.18 MPa and 19 o C.
Выделяемого теплоносителем в теплообменнике конденсаторе 3 тепла достаточно лишь для плазмолиза дрожжей и частичной сушки конечного продукта. Окончательная сушка продукта производится в дополнительном воздушном теплообменнике 10. Возможно применение контактного теплообменника сушилки, когда продукт разбрызгивается в горячем воздухе, который уносит с собой большую часть испаренной влаги. Горячий воздух к воздушному теплообменнику 10 поступает из воздухоподогревателя 7, в качестве которого используется секция теплообменника утилизатора 11. В результате отпадает необходимость в дополнительном сжигании топлива для обеспечения сушки продукта. The heat released by the heat carrier in the heat exchanger condenser 3 is sufficient only for plasmolysis of yeast and partial drying of the final product. The final drying of the product is carried out in an additional air heat exchanger 10. It is possible to use the contact heat exchanger of the dryer when the product is sprayed in hot air, which carries with it most of the evaporated moisture. Hot air to the air heat exchanger 10 comes from the air heater 7, which is used as the heat exchanger section of the heat exchanger 11. As a result, there is no need for additional combustion of fuel to ensure drying of the product.
Полученное в водяном контуре 14 тепло может использоваться для бытовых и технических нужд. Для увеличения температуры этой воды служит дополнительная секция 15 в теплообменнике утилизаторе 11, вход 16 в которую сообщен с выходом 17 водяного контура 14 теплообменника охладителя 13. The heat obtained in the water circuit 14 can be used for domestic and technical needs. To increase the temperature of this water, there is an additional section 15 in the heat exchanger of the utilizer 11, the input 16 of which is in communication with the output 17 of the water circuit 14 of the heat exchanger of the cooler 13.
Тепло подогретой воды в дополнительной секции 15 теплообменника - утилизатора 11 используется для предварительного нагрева воздуха в водо-воздушном теплообменнике 18, воздушный выход которого 19 сообщен с входом 20 воздухоподогревателя 7. The heat of the heated water in the additional section 15 of the heat exchanger - utilizer 11 is used to preheat the air in the water-air heat exchanger 18, the air outlet of which 19 is connected to the inlet 20 of the air heater 7.
Подогретая в дополнительной секции 15 теплообменника утилизатора 11 вода может использоваться в тепловой сети или в виде пара для производства электроэнергии. Например, при мощности газотурбинной установки З Мвт (на приводном валу) теплообменник утилизатор обеспечивает получение дополнительного количества тепла 12,6 Гкал/ч. Это эквивалентно получению 200 куб. м/ч горячей воды с температурой 95oC, или 18 т/ч пара с температурой 200oC при давлении 17 ата для промышленных или бытовых нужд, или пара с более высокой температурой, но соответственно в меньшем количестве, для выработки электроэнергии.The water heated in the additional section 15 of the heat exchanger of the utilizer 11 can be used in the heating network or in the form of steam for electricity production. For example, when the capacity of a gas turbine installation is 3 MW (on a drive shaft), the heat exchanger utilizes additional heat of 12.6 Gcal / h. This is equivalent to getting 200 cc. m / h of hot water with a temperature of 95 o C, or 18 t / h of steam with a temperature of 200 o C at a pressure of 17 ata for industrial or domestic needs, or steam with a higher temperature, but accordingly in a smaller amount, to generate electricity.
Использование изобретения позволяет уменьшить затраты электроэнергии, снизить массу и себестоимость и обеспечить автономность и универсальность теплонасосной установки при повышении хладоресурса. The use of the invention allows to reduce the cost of electricity, to reduce the mass and cost and to ensure the autonomy and versatility of the heat pump installation while increasing the cold resource.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95103329A RU2078808C1 (en) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | Heat-pump installation for power-saving technologies |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95103329A RU2078808C1 (en) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | Heat-pump installation for power-saving technologies |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95103329A RU95103329A (en) | 1997-01-27 |
| RU2078808C1 true RU2078808C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20165447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95103329A RU2078808C1 (en) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | Heat-pump installation for power-saving technologies |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078808C1 (en) |
-
1995
- 1995-03-10 RU RU95103329A patent/RU2078808C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 1204890, кл. F 25 В 29/00, 1985. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95103329A (en) | 1997-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6615585B2 (en) | Intake-air cooling type gas turbine power equipment and combined power plant using same | |
| US5351487A (en) | High efficiency natural gas engine driven cooling system | |
| RU2215165C2 (en) | Method of regeneration of heat of exhaust gases in organic energy converter by means of intermediate liquid cycle (versions) and exhaust gas heat regeneration system | |
| US3796045A (en) | Method and apparatus for increasing power output and/or thermal efficiency of a gas turbine power plant | |
| CN101978139B (en) | Generating power from medium temperature heat sources | |
| JPS5852146B2 (en) | Netsu Pump Souch | |
| CA2756814A1 (en) | A combined water extractor and electricity generator | |
| CN116929036A (en) | Photovoltaic drive solar heat pump dryer | |
| US4295606A (en) | Heating system | |
| US4311010A (en) | Gas-powered engine adapted to utilize stored solar heat energy and compressed gas power system | |
| CN108457729A (en) | A kind of engine exhaust energy recycling device and exhaust energy recovery method | |
| CN212274714U (en) | Low-temperature waste heat recycling system | |
| RU2078808C1 (en) | Heat-pump installation for power-saving technologies | |
| CN215403774U (en) | Novel sludge heat pump drying system | |
| RU2115000C1 (en) | Combination boiler house | |
| CN210741023U (en) | Material drying system based on superheated steam | |
| US3623333A (en) | Absorption cooling system | |
| RU2123610C1 (en) | Process increasing energy produced by gas turbine | |
| CN219526467U (en) | Integrated sludge drier | |
| GB2093917A (en) | Gas powered engine | |
| RU2171420C1 (en) | Method of saving energy of energy resources of gas mains at compressor stations | |
| Almeida et al. | Performance analysis of a heat pump assisted drying system | |
| CN211290124U (en) | Flue gas white elimination system | |
| RU2113599C1 (en) | Heat-to-electricity conversion process | |
| SU1590565A1 (en) | Contact gas-turbine unit |