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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fontes de calor de baixo potencial. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Recursos de energia secundária (SER) são resíduos de calor da produção tecnológica de empresas industriais, municipais, domésticas, residenciais e outras instalações. As águas geotérmicas autocorrentes também podem ser atribuídas à categoria de WER; fontes minerais quentes, cujo calor não é usado em balneologia; gás associado queimado durante a produção de petróleo; óleo quente produzido, etc. As questões de economia de combustível através do uso do VER nos últimos anos tornaram-se um problema urgente e são uma tarefa nacional. Os consumidores industriais utilizam atualmente mais de 60% de todo o combustível produzido e cerca de 70% de toda a eletricidade gerada. A eficiência do uso de energia em processos tecnológicos ainda é baixa e chega a apenas 35-40%. No período até 1991, a situação com a utilização do VER na indústria melhorou, porém, a economia real de combustível alcançada devido ao calor do VER em relação ao possível é de 30-32%, inclusive na indústria de refino de petróleo e petroquímica - 40%, na metalurgia ferrosa - 40%, na indústria química - 25%. Uma das formas efetivas de aproveitamento do calor do VER foi a produção de frio para empreendimentos cujos processos tecnológicos o exigiam em diversas temperaturas de resfriamento. Deve-se notar que a maioria das empresas das indústrias química, petroquímica e outras são indústrias intensivas em frio e, ao mesmo tempo, são caracterizadas pela presença de uma quantidade bastante grande de SER não utilizada na forma de vapor, água quente, descargas de queima, gases quentes, etc. Mas ao decidir pelo uso racional e eficiente do VER, não se deve esquecer que junto com a obtenção do frio, também podem ser realizados processos de transformação de calor de um nível de baixa temperatura para um mais alto e vice-versa. Uma fonte pública de calor de baixo potencial é o ar atmosférico, amplamente utilizado para pequenas instalações de bombas de calor - HPI (apartamento, casa). No entanto, as baixas temperaturas do ar, a sua baixa capacidade calorífica e coeficiente de transferência de calor não permitem alcançar indicadores de eficiência energética aceitáveis para grandes instalações, em particular estações de alta potência, a cujos evaporadores é necessário fornecer grandes fluxos de calor. Grandes reservatórios sem congelamento são valiosos como fontes de calor para HPP. Isso inclui, por exemplo, o Mar Negro, o Mar Cáspio nas partes central e sul, o Lago Issyk-Kul. Na costa do Mar Negro do Cáucaso e da Crimeia, as UHEs operam na água do mar, cuja temperatura no inverno nessas áreas não cai abaixo de 8°C. Particularmente eficaz é o uso durante todo o ano do calor da água do mar (com uma temperatura de 20-25 ° C no verão) para o abastecimento de água quente HPI, que é uma carga significativa nas cidades e resorts do sul. Nos períodos de transição e inverno do ano, pode-se utilizar no HPI água fria de reservatórios, ar externo com temperatura acima de 0°C, bem como rochas (solo). A fonte de calor de baixo potencial pode ser águas geotérmicas de baixa mineralização, energia solar armazenada com a ajuda de instalações solares e acumuladores de calor. No entanto, as principais fontes de calor para grandes HPI devem ser consideradas fontes artificiais - desperdício de calor. O rápido crescimento do consumo de energia acarreta tanto o esgotamento dos recursos naturais quanto a poluição térmica da biosfera. Por exemplo, usinas termelétricas, incluindo usinas nucleares, descarregam 50-55% da energia do combustível com água de resfriamento. Às vezes, o fator decisivo na escolha de um local para a construção de uma usina termelétrica (NPP) é a presença de reservatórios naturais que possam absorver o calor residual sem muitos danos. As empresas industriais consomem grandes quantidades de água para resfriar máquinas e fluidos de trabalho em vários processos tecnológicos. O volume de água reciclada e reutilizada na indústria em nosso país em 1966 era de km3/ano, e em 1980 era de 132 km3/ano, ou 61% da água utilizada por toda a indústria. Esses "rios termais" têm temperatura o ano todo de 20-40°C, o que praticamente não permite o aproveitamento direto do calor, e são resfriados em torres de resfriamento ou outros resfriadores evaporativos, cedendo parte da água para a atmosfera junto com o calor. Ao substituir as torres de resfriamento por evaporadores HPI, o grau de resfriamento da água (diferença de temperatura) mantendo sua vazão deve permanecer em média em torno de 10°C. A concentração de fluxos de calor em sistemas de abastecimento de água circulante pode ser estimada usando o exemplo de uma das maiores fábricas de automóveis. O volume total de água reciclada é de cerca de 75 mil m3/h, organizados em blocos de água de (10-12) mil m3/h. A água é fornecida para resfriamento com uma temperatura de 30-40°C durante todo o ano e é resfriada a 15-20°C. Em geral, a usina libera 1300 MW de calor para a atmosfera. Refinarias de petróleo e fábricas de produtos químicos também são fontes poderosas de recursos de energia secundária (SER). Por tipo, os VERs são divididos em três grupos principais:
As fontes de calor VER podem ser usadas em conversores de calor de amônia (ATCs) e em instalações de bombas de calor. Em instalações de bomba de calor, pode ser utilizado calor de baixa temperatura (20-60°C), para AHT - baixo e médio potencial no nível de 80-160°C, bem como calor de alto potencial (160-400°C). Uma tarefa particularmente urgente é a utilização do calor contido na água de processo. Se assumirmos aproximadamente que no volume total (no país) de abastecimento de água circulante, apenas 75% da água é submetida a resfriamento, ou seja, aproximadamente 120 km3 por ano (de acordo com o nível de 1985), e a diferença de temperatura é de 10°C, então a descarga organizada de calor de baixo grau pela indústria é superior a 5 bilhões de GJ por ano. A água outrora consumida pelas empresas industriais (cerca de 40% do volume total) acaba por ser canalizada para reservatórios naturais. Com as modernas exigências de proteção ambiental, tanto os efluentes industriais quanto domésticos, antes de serem lançados nos corpos hídricos, devem passar por um complexo sistema de tratamento em estações de tratamento de água ou em estações de aeração (nas grandes cidades). Em Moscou, por exemplo, várias estações de aeração descarregam mais de 5 milhões de m3/dia no rio Moscou. água purificada com temperatura de 16-22 °; junto com a água, também entra um fluxo de calor de 3-4 milhões de kW. As estações de aeração operam em São Petersburgo, Samara e outras cidades. Muitos milhões de metros cúbicos de água são descarregados em rios, baías, reservatórios, juntamente com calor que pode ser usado em UHE e converter calor de baixa qualidade em calor de temperatura mais alta, o que pode satisfazer uma certa parte das necessidades e reduzir o consumo de combustível.
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