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        獲能式制冷的科技應(yīng)用

        2019-10-24 08:49:44符國(guó)繡符永源
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2019年26期

        符國(guó)繡 符永源

        摘? 要:利用獲能式制冷技術(shù),用于制冷空調(diào),千萬(wàn)用戶變耗能為供電;用于冷凍廠用戶大戶變?yōu)楣╇娬?用于工業(yè)冷卻,機(jī)電設(shè)備和工業(yè)設(shè)施的廢熱變?yōu)殡娔埽O(shè)備獲得冷卻降溫;用于降低沙漠高溫,可收獲豐富電能,改善沙漠氣候。

        關(guān)鍵詞:獲能式制冷;降溫;冷卻;廢熱;發(fā)電

        中圖分類號(hào):TB657? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2019)26-0171-02

        Abstract: When energy-obtaining refrigeration technology is used for air conditioning, tens of millions of users change energy consumption into power supply; when used for refrigeration plants, the users change the plants into power stations; when used for industrial cooling, the waste heat from the mechanical and electrical equipment and industrial facilities are transformed into electrical energy, and temperature lowering is realized for equipment; and when used to lower the high temperature of the desert, rich electricity can be obtained and thus can improve the desert climate.

        Keywords: energy-obtaining refrigeration; temperature lowering; cooling; waste heat; power generation

        引言

        經(jīng)過多年來(lái)的科技發(fā)展進(jìn)步,制冷技術(shù)隨之日趨成熟,但是迄今為止,現(xiàn)用的制冷設(shè)備仍然是一門能耗大戶。在運(yùn)行中由于耗電量大,使用成本高,致它的應(yīng)用范圍受到局限。

        今后如果獲能式制冷技術(shù)得到推廣應(yīng)用,其發(fā)展前景就大為改觀。

        關(guān)于獲能式制冷技術(shù),詳見《獲能式制冷及其在工業(yè)冷卻中的應(yīng)用》一文。(《節(jié)能》雜志,2019-02期P33-P38)

        為說明原有的制冷裝置和獲能式制冷的原理差別,下面簡(jiǎn)單介紹兩者工作原理的基本情況。

        比較圖1和圖2,可看出它們制冷原理是一樣的,其區(qū)別在于冷卻降溫環(huán)節(jié)上。前者借助外來(lái)的冷卻水或吹風(fēng)將制冷劑中的熱能帶走,后者是利用一套簡(jiǎn)易的汽輪發(fā)電機(jī)組將制冷劑的高溫高壓能量轉(zhuǎn)換為電能,使制冷劑中的能量耗盡達(dá)到降溫降壓的目的。同時(shí)又把電能反饋回電網(wǎng),其能量除了制冷劑吸收的熱能外,還包含有壓縮機(jī)工作的壓縮勢(shì)能,因此發(fā)電所獲得的能量將大于壓縮機(jī)從電網(wǎng)中吸取的能量,這種制冷裝置是獲能性的。

        圖1所示的制冷裝置除了壓縮機(jī)工作時(shí)吸收電能外,制冷劑的冷卻散熱還消耗一部分電能,因此它是純耗能性的。

        兩種裝置只是耗能與獲能一字之差,但其使用價(jià)值卻有天淵之別。

        圖1所示的原有耗能式制冷裝置,不但耗電量大,成本高,而且大量使用將增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān),得不償失。

        圖2所示的獲能式制冷裝置,不但收到制冷降溫的效果,而且還從中獲得電能,收到一箭雙雕的效果。因此它可以廣泛應(yīng)用于降溫冷卻的各個(gè)領(lǐng)域。

        1 降溫空調(diào)中的應(yīng)用

        高溫炎熱時(shí)期,為了降溫各家各戶都裝設(shè)降溫空調(diào)器,若是獲能式的制冷空調(diào)器,將不再?gòu)碾娋W(wǎng)中吸取電能,而是向電網(wǎng)供送電能。對(duì)用戶而言,不但無(wú)需電費(fèi)負(fù)擔(dān),而且可以收取供電收入。對(duì)電網(wǎng)而,不但減輕了大量的供電負(fù)擔(dān),而且增加了電網(wǎng)的供電容量。可見這種制冷空調(diào)的推廣使用,對(duì)用戶和社會(huì)都有收益。

        制冷裝置應(yīng)用冷凍廠制冷。往日的制冷用電大戶,將變?yōu)橄螂娋W(wǎng)供電的電源點(diǎn)。這樣冷凍廠不但省去電費(fèi)負(fù)擔(dān),甚至還獲得電費(fèi)收入。

        2 大型機(jī)電設(shè)備的冷卻

        各種大型機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中,軸承和機(jī)身部產(chǎn)生熱量,為了安全工作,必須對(duì)其發(fā)熱部位進(jìn)行冷卻。一般的冷卻手段是裝置細(xì)管冷卻器,并通以冷卻水或氣體,將其中的熱量帶走,達(dá)到冷卻的目的。這種冷卻劑一般都是常溫物質(zhì),所帶走的熱量有限,冷卻效率不高。

        例如一臺(tái)大型的水輪發(fā)電機(jī)組三道軸承和發(fā)電機(jī)數(shù)個(gè)定子冷卻器,均采用管道冷卻器,管中通以冷卻水經(jīng)傳熱把管外面的熱量帶走,并排除到外環(huán)境,達(dá)到冷卻效果。一般機(jī)組運(yùn)行中的室溫都在30-40℃左右,室溫狀態(tài)下冷卻水帶走的熱量有限,其冷卻效率不高。如果把上述的冷卻管改為獲能式制冷裝置蒸發(fā)器管,制冷工作時(shí),制冷劑通過蒸發(fā)器吸收其周圍的熱量。由于制冷劑工作時(shí)溫度接近0℃,溫差大所帶走的熱量要多得多,因此不但冷卻效率高,而且其熱能還用于發(fā)送電,一舉兩得。可見這種冷卻方式將收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

        3 大型內(nèi)燃機(jī)的冷卻

        內(nèi)燃機(jī)是利用燃燒燃料把熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能而工作的,由于相當(dāng)一部分熱能未被使用,而把熱量傳給機(jī)體,因而機(jī)身溫度甚高,必須通過良好的冷卻措施,把熱量帶走,降低機(jī)身溫度,才能維持機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        通常是采用冷卻水通過冷卻器把熱量帶走,冷卻水送到專用的散熱水池降溫后,再循環(huán)利用。由于水溫不夠低,帶走的熱量不多,所以冷卻效率并不理想。但是若改用獲能式制冷劑作為冷卻介質(zhì),效果可大為改觀。

        即把原來(lái)的冷卻器作為制冷裝置的蒸發(fā)器,制冷劑通過其中吸熱,并循環(huán)制冷。蒸發(fā)器中的制冷劑接近0℃,可以吸收大量熱量,冷卻效果極佳。不但提高機(jī)器的運(yùn)行效率,而且又可把廢熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑱C(jī)器的降溫可以減輕重量,降低造價(jià)。又省去冷卻水循環(huán)系統(tǒng),收到一舉多得的效果。

        4 冶煉爐、鍋爐等高溫車間的降溫

        由于車間的空間大,熱容量多,不宜采用冷卻器的手段降溫,而是裝設(shè)通風(fēng)機(jī)排氣,對(duì)流換氣而降溫。在一般季節(jié)環(huán)境溫度高,降溫效果不佳,因而在車間里運(yùn)行的設(shè)備和操作人員,都處在不良環(huán)境中工作。

        利用獲能式制冷裝置進(jìn)行制冷降溫,將可收到滿意的效果。

        在車間里的熱源近旁裝配制冷劑蒸發(fā)器,制冷裝置運(yùn)行時(shí),便可吸收其散發(fā)的熱量。這樣既可利用其豐富的熱能發(fā)電,又可以降低所在環(huán)境的溫度,使車間的運(yùn)行環(huán)境大為改善。

        5 改善沙漠氣候

        沙漠地區(qū),長(zhǎng)期處在太陽(yáng)光的曝曬之下,沙層中吸收大量熱能,地表溫度高,蒸發(fā)量大。其蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量,長(zhǎng)期處于干燥缺水狀態(tài),成為無(wú)水無(wú)草無(wú)生命的死亡區(qū)域。

        獲能式制冷設(shè)備的出現(xiàn),為改變沙漠地區(qū)惡劣環(huán)境成為可能。利用制冷時(shí)獲得電能的原理,在沙漠地面的沙層中,埋設(shè)制冷裝置的蒸發(fā)器,在制冷運(yùn)行時(shí),蒸發(fā)器可從沙層中吸收其熱量而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。通過不斷的循環(huán)運(yùn)行,可以從沙層中收獲大量的廢熱能變?yōu)殡娔?。同時(shí)使沙層地表的溫度明顯下降,因而其蒸發(fā)量也隨之降低,地區(qū)的濕度也慢慢增加,為生物的生長(zhǎng)提供必要的條件。這樣沙漠地區(qū)便可慢慢恢復(fù)生機(jī),改變?cè)瓉?lái)的面貌。

        從上述原理可知,這種環(huán)境改造工程,并不耗費(fèi)太多成本,反而還可以在制冷過程收獲大量電能,補(bǔ)充能源。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        由上述技術(shù)應(yīng)用中可知,這種獲能式制冷技術(shù),使用得越多收獲的電能也越多。因此,凡高溫過熱的場(chǎng)所,都可以使用獲能式制冷技術(shù)作為降溫手段,使其溫度調(diào)節(jié)至所需的水平,并且又從中收獲可觀的電能,這種技術(shù)措施的應(yīng)用,對(duì)改善環(huán)境和回收散發(fā)于大氣中的廢熱,增加能源會(huì)起到巨大作用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張時(shí)正,蕭自能,劉火土.冷庫(kù)實(shí)用制冷技術(shù)(第2版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2016.

        [2]韓雪濤.中央空調(diào)安裝與維修[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2018.

        [3]天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究.水輪機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].科學(xué)出版社,1971.

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