Аккумулирование тепла

Аккумулирование теплаАККУМУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛА, собирание в запас тепла отходящих газов, пара, свободной электрической энергии, превращаемой в тепло для использования впоследствии. Аккумулирование тепла в его простейшем виде широко применяется в доменном производстве и мартеновском производстве для подогрева в особых аппаратах (Коупер) или камерах воздуха, поступающего в доменные и мартеновские печи. Аккумулирование тепла в запас на долгое время вошло в употребление со времени развития гидроэлектрических станций, дающих в периоды уменьшения потребления энергии (например, в ночное время) ток по удешевленному тарифу для увеличения нагрузки станции. Аккумуляция тепла должна производиться т. о., чтобы отдача тепла происходила по возможности равномерно и поддавалась регулировке. Для аккумулирования тепла служат б. ч. вода и твердые тела, обладающие большой удельной теплоёмкостью, как, например, шамотный кирпич, кварцевый песок, бетон и др. Для воды употребляются железные и железобетонные хорошо изолированные хранилища. При расчете аккумуляторов этого рода следует предусматривать, что удельная теплота и объем у жидкостных аккумуляторов, изменяются с температурой; у твердых тел изменением объема можно пренебречь. Аккумуляторы применяются также при сильно колеблющейся нагрузке теплосиловых и отопительных станций для покрытия пиков нагрузки, причем они действуют подобно маховикам поршневых машин и повышают экономичность установки.

В случае необходимости выравнивания ударов и колебаний давления пара в небольших пределах и на короткое время применяются аппараты, воспринимающие гл. обр. отходящий пар турбин низкого давления (фиг. 1).

В случае необходимости выравнивания ударов и колебаний давления пара в небольших пределах и на короткое время применяются аппараты, воспринимающие отходящий пар турбин низкого давления

Такие аккумуляторы строятся на 500—3000 м3 объема и на давление в 1—1,2 atm при 100°С и весе 1 м3 воды = 958 кг; при падении давления с 1,2 atm до 1 atm они выделяют 4042 Cal, или 4042/540=7,48 на пара. В случаях больших колебаний давления и нагрузки аккумуляторы устанавливают соответствующей тепловой емкости. Известны гл. обр. аккумуляторы Рато, Рутса, работающие с водой и паром. Требование, предъявляемое к этим аккумуляторам, заключается в том, чтобы их можно было быстро и надежно включить и выключить, в зависимости от увеличения или уменьшения нормальной нагрузки в данный момент.

На фиг. 2 представлена схема включения и работы аккумулятора Рутса в силовой установке. Зарядка аккумулятора производится редуцированием свежего пара или отработанным паром из турбины. При уменьшении нагрузки турбины избыток пара из магистрали свежего пара Е через вентиль С идет в аккумулятор. Вентиль С запирается, как только давление в паропроводе D достигнет давления в магистрали Е. При возрастании нагрузки турбины давление в Е надает, пар из аккумулятора устремляется в ступень низкого давления турбины II и таким образом покрывает пики нагрузки.

Схема включения и работы аккумулятора Рутса в силовой установке

Зарядка аккумулятора отработанным паром из ступени высокого давления турбины I м. б. осуществлена установкой пароперепускного вентиля F, открывающегося при падении давления в Е. В остальном ход работы остается тот же. Аккумулятор Рутса находит широкое применение в бумажно-целлулозном производстве, где выравнивание расхода пара из-за периодичности процесса варки является экономически необходимым.

Если V – объем воды из аккумуляторов в м3, γ1 и γ2 - удельный вес воды в начале и в конце процесса разряда в кг/м3, с1 и с2 - удельная теплота воды при и t1 и t2 начального и конечного состояния, W’ - потеря тепла в аппарате в Cal за тот же период, то полезное количество тепла в аппарате будет: akkumul tepla f1 откуда определяется необходимый объем. При отборе пара из аккумулятора можно руководствоваться с достаточной точностью уравнением:

akkumul tepla f2

где G1 - начальный вес воды в кг, D - вес отработанного пара в кг, im - средняя общая теплота пара. Если принять с1 = с2 = с, то

akkumul tepla f3

Следовательно,

akkumul tepla f4

и объем воды akkumul tepla f5 Теория и практика установила, что водяные аккумуляторы пригодны для водяного отопления и для установок, работающих паром высокого давления, и непригодны для установок парового отопления паром низкого давления, для которых следует применять аккумуляторы с твердыми телами.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.