ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 1

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

POMOĆNI SUSTAVI U ENERGETSKIM

PROCESIMA

• Sustav za rekuperaciju kondenzata • Rashladni sustav

SUSTAV ZA REKUPERACIJU KONDENZATA

U raznim energetskim, procesnim i industrijskim pogonima za

razna grijanja koristi se para (niskotlačna). Izmjenom topline

para predaje svoju osjetnu i latentnu toplinu pri čemu nastaje

kondenzat.

Cilj rekuperacije: • sakupiti i vratiti u proces nastali kondenzat

(demineraliziranu vodu); • rekuperirati i iskoristiti maksimalnu količinu sadržane

toplinske energije u kondenzatu. Kondenzat sadrži osjetnu toplinu koja se može iskoristiti:

� pothlañivanjem, � izmjenom topline s hladnijim medijem, � korištenjem topline otparka.

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 2

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1) POTHLAðIVANJE KONDENZATA

Cilj pothlañivanja kondenzata je da se osim latentne topline pare

maksimalno iskoristi i osjetna toplina kondenzata.

Pothlañivaje kondenzata Pothlañivanje kondenzata pomoću termostatskoga pomoću regulatora temperature odvajača kondenzata

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 3

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2) NAKNADNA IZMJENA TOPLINE S HLADNIJIM FLUIDOM

Cilj je maksimalno iskoristiti osjetnu toplinu izlaznoga

kondenzata u protustrujnoj izmjeni s nekim hladnijim fluidom.

Shema sustava korištenja osjetne topline kondenzata u protustrujnome izmjenjivaču topline

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 4

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3) KORIŠTENJE TOPLINE OTPARKA KONDENZATA

Toplina otparka kondenzata može se koristiti prigušivanjem

kondenzata na niži tlak na kojemu dolazi do isparivanja dijela

kondenzata.

h-p dijagram za vodenu paru

Količina isparena kondenzata pri prigušivanju od tlaka p2 na tlak p3 iznosi:

r

hhm

r

hhmm

KKP

4342−−−−

====−−−−

====

mP – količina isparena kondenzata mk – količina kondenzata r – latentna toplina isparivanja

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 5

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Shema korištenja otparka kondenzata jednostupanjskim prigušenjem

Shema korištenja otparka kondenzata višestupanjskim prigušivanjem

Legenda:1-trošilo topline, 2-otparivač, 3-generator pare, 4-napojni

spremnik, 5-kondenzatna pumpa, 6-napojna pumpa, 7-pokazivač protoka,

8-odvajač kondenzata, 9-nepovratni ventil.

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 6

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Shema korištenja otparka kondenzata pomoću termosifonskoga efekta

Shema korištenja otparka kondenzata pomoću efekta

termokompresije

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 7

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RASHLADNI SUSTAV

Najveći dio neiskorištene topline iz energetskih procesa odvodi se

u okolinu putem rashladnih sustava.

Prema izvedbi, rashladni sustavi mogu biti: • protočni direktni • protočni indirektni • otvoreni cirkulacijski s vlažnim rashladnim tornjem • kombinirani (protočni/cirkulacijski) s vlažnim rashladnim

tornjem • zatvoreni cirkulacijski sa suhim rashladnim tornjevima

OSNOVNE IZVEDBE RASHLADNIH SUSTAVA

Shema direktno protočnoga rashladnog sustava

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 8

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Shema indirektno protočnoga rashladnog sustava

Shema otvorena cirkulacijskoga rashladnog sustava s vlažnim rashladnim tornjem

Turbina

Cirk. pumpa

Razni hladnjaci

Cirk. pumpa

Turbina

Cirk. pumpa

Razni hladnjaci

Pumpa za

dodatnu vodu

Rashladni toranj

Hladnjak Kondenzator

Kondenzator

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 9

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Shema kombinirana (protočno/cirkulacijskog) rashladnog sustava s vlažnim rashladnim tornjem

Shema zatvorena cirkulacijskoga rashladnog sustava sa suhim rashladnim tornjem

Turbina

Cirk. pumpa

Razni hladnjaci

Kondenzator

Turbina

Cirk. pumpa

Razni hladnjaci

Rashladni tornjevi

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 10

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TOPLINSKA I MATERIJALNA BILANCA RASHLADNOG SUSTAVA S OTVORENIM

(VLAŽNIM) RASHLADNIM TORNJEM

� Približenje temperaturi vlažnoga termometra ∆∆∆∆tvl,t=tw-tvl,t=t1-tvl,t

U praksi, vlažni rashladni tornjevi normalno hlade vodu do

temperature t1 koja je 3 do 8 0C iznad temperature vlažna

termometra tvl,t.

Temperatura vlažna termometra definira je kao temperatura

isparivanja vodena filma u struji zraka kod neke postojeće

vlažnosti i temperature okoline.

Povratna zagrijana voda mw, T2

Vlažni zagrijani zrak X2, h2, (∆∆∆∆mwi+∆∆∆∆mws)

Ulazni zrak mzr, X1, h1

Polazna ohlañena voda mw, T1

Ispuštanje (odsoljavanje) ∆∆∆∆mwo

Dodatna voda (dopunjavanje)

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 11

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

� Raspon hlañenja

∆∆∆∆tw=t2-t1

Raspon hlañenja je definiran kao razlika ulazne

(zagrijane )i izlazne (ohlañene) vode iz rashladna tornja.

U praksi se kreće od 6 do 12 0C.

� Efikasnost hlañenja u rashladnom tornju

tvl

h

tt

tt

,2

12

−−−−

−−−−====ηηηη

Visina tornja

Ulazna voda

Ulazni zrak

t2

t1

tvl,t

∆∆∆∆tvl,t

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 12

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

� Materijalna bilanca rashladnaa tornja Gubici vode koji nastaju u radu rashladna tornja:

∆∆∆∆mw=∆∆∆∆mwi+∆∆∆∆mws+∆∆∆∆mwo

gdje je:

∆∆∆∆mwi - gubici zbog otparivanja vode ∆∆∆∆mws- gubici zbog odstrujavanja (odnošenja) kapljica ∆∆∆∆mwo- gubici zbog odsoljavanja vode ∆∆∆∆mwi=(X2-X1)mzr mzr = ∆∆∆∆mwi/(X2-X1) gdje je: mzr - protok zraka kroz rashladni toranj (kg/h) X1 - sadržaj vode u ulaznome zraku u toranj (kgH2O/kgzr) X2 - sadržaj vode u izlaznome zraku iz tornja (kgH2O/kgzr) � Budući da se hlañenje vode u cirkulaciji zbiva zbog

otparivanja dijela vode u prolazu kroz toranj, iz jednadžbe

toplinske bilance slijedi da će za neki rashladni učin

količina otparene vode (gubici zbog otparivanja) biti:

mwcw(T2-T1) =∆∆∆∆mwir ∆∆∆∆mwi=mwcw(T2-T1)/r ∆∆∆∆mwi =4,18 mw(T2-T1)/2450 ∆∆∆∆mwi =0,0017mw(T2-T1) gdje je: cw - specifična toplina vode (4,18 kJ/kg K) r - latentna toplina isparivanja vode (2450 kJ/kg) Količina vode koja se može otpariti zavisi prvenstveno o stanju

okoline, odnosno o relativnoj vlažnosti okolnoga zraka te

temperaturi suhog i vlažnoga termometra.

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 7

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List: 13

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Porastom vlažnosti okolnoga zraka smanjuje se količina vode koja

u danim uvjetima može otpariti, pa se na taj način smanjuje i

temperaturni raspon hlañenja, odnosno rashladni učin tornja. � Gubici zbog odstrujavanja (odnošenja) kapljica vode (∆mws)

zavise prvenstveno o hidrodinamskoj konstrukciji rashladnoga

tornja (prirodna ili prisilna cirkulacija zraka), izvedbi

odstranjivača kapljica, te od uvjeta strujanja oko tornja (vjetar).

Ovisno o navedenome, gubici zbog odstrujavanja mogu biti 0,3

do 2,5 %.

� Gubici zbog odsoljavanja vode iz rashladnoga tornja zavise o

dozvoljenoj koncentraciji soli u rashladnoj vodi.

Koncentracijski broj C je omjer koncentracije soli u

cirkulacijskoj vodi unutar rashladnoga sustava u odnosu na

koncentraciju soli u dodatnoj (svježoj) vodi.

Dozvoljeni koncentracijski broj C zavisi o kemijskoj obradi

rashladne vode u cilju sprječavanja taloženja kamenca, korozije

te mikrobiološkoga rasta.

U praksi je uobičajeno koncentracijski broj C=2 do 5.

Bilanca mase soli u vodi – količina vode koju treba ispustiti odsoljavanjem Količina soli u dodatnoj vodi jednaka je količina soli odstranjenih

odsoljavanjem i odstrujavanjem, odnosno:

∆∆∆∆mwi+∆∆∆∆mws+∆∆∆∆mwo=C(∆∆∆∆mws+∆∆∆∆mwo) Iz ove jednadžbe proizlazi količina vode koju treba kontrolirano

ispuštati radi odsoljavanja da bi se konventracija soli u vodi

održala u dozvoljenim granicama, odnosno da bi se održao

odreñeni koncentracijski broj C.

ws

wi

owm

1C

mm ∆−

−

∆=∆