Nutzung und Wärmerückgewinnung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

 Kommentare zum Artikel

Bevor über Nutzung und Wärmerückgewinnung gesprochen wird, ist es notwendig, diese ähnlichen Konzepte zu definieren. Unter Nutzung versteht man die Nutzung von Wärme für verschiedene Zwecke. Unter Rückgewinnung (Rückgabe) versteht man die Rückführung von Wärme in eine Wohnung, einen Produktionsprozess usw.

Egal wie sehr wir die Wärmeerzeuger verbessern, egal wie wir unsere Häuser isolieren und abdichten, die gesamte erzeugte Wärme wird früher oder später zu 100 % das Haus verlassen. Schuld an allem ist der Atmungsprozess, der eine Belüftung erfordert. Beim Lüften verlässt zusammen mit der verbrauchten Luft auch Wärme unsere Wohnungen.

Die Idee, Wärmeemissionen irgendwie zu nutzen, ist nicht neu. Das einfachste Gerät, das es ermöglicht, die Dichteabnahme von Gasen beim Erhitzen zu nutzen, ist der bekannte Schornstein. Dabei handelt es sich, wie Wärmekraftspezialisten sagen, um einen festen Gleichrichter, der für Zug im Ofen sorgt, wodurch Sie wiederum eine höhere Verbrennungstemperatur des Brennstoffs erreichen können. Ein Beispiel für eine Raumlüftung ist ein Kamin. Heute wird es fälschlicherweise als Wärmeerzeuger angesehen. Aber der Wärmeerzeuger aus dem Kamin ist ehrlich gesagt nutzlos: In puncto Effizienz belegt dieses Gerät den letzten Platz unter allen bekannten Wärmeerzeugern.

Besonders relevant ist der Gedanke der Wärmerückgewinnung in der Metallurgie. Mehr als die Hälfte des Energieverbrauchs der Industrie und mehr als ein Drittel der geförderten Kohle fließen gezielt in den Bedarf der Metallurgie. Wärmetauscher ermöglichen die Nutzung der Wärme metallurgischer Prozesse zur Erwärmung des Windstrahls. Solche Geräte können auch zur Wärmerückgewinnung in Wohngebäuden eingesetzt werden [1].

Das Schema der Zwangsbelüftung mit Wärmeaustausch zwischen Zu- und Abluft ist in Abb. 1 dargestellt.

Der elektrische Ventilator treibt die verbrauchte Luft durch den Wärmetauscher. Gleichzeitig gelangt erwärmte Frischluft in den Raum. Um den Grad dieser Erwärmung zu erhöhen, ist es notwendig, den Druck der nach außen abgeführten Abluft zu erhöhen. Die häufig zur Wärmerückgewinnung verwendeten Gase (Luft, Dampf, Rauch) enthalten verschiedene Verunreinigungen, die Wärmetauscher verstopfen. Um dies zu verhindern, ist es wiederum erforderlich, den Druck der zum Erhitzen verwendeten Gase im Wärmetauscher zu erhöhen. Dies kann mit Hilfe einer Drossel erfolgen – einem Loch mit kleinem Durchmesser, das die freie Bewegung von Gasen verhindert. Durch Erhöhen des Luftdrucks auf 30-40 atm. können Sie es auf über 700 °C erhitzen. Die Eigenschaft von Gasen, bei Kompression ihre Temperatur zu erhöhen, wird in Dieselmotoren, Klimaanlagen, bei der Verflüssigung von Gasen usw. genutzt.

Es ist jedoch energetisch unpraktisch, eine Drossel zur Wärmekonzentration zu verwenden. Um die Effizienz von Wärmerückgewinnungs- und Wärmerückgewinnungsgeräten zu erhöhen, müssen anstelle einer Drossel Expander verwendet werden, vorzugsweise auf Basis einer Tangentialturbine (Wirbelturbine) Abb. 2, wobei 1 eine spiralförmige Gaszufuhr und 2 eine Lenkung ist Düsenapparat, 3 ist ein Rotor, 4 ist ein Auslassdiffusor.

Im Wesentlichen handelt es sich bei Expandern um nichts anderes als pneumatische Motoren, in denen das expandierende Gas Arbeit verrichtet und dabei stark abgekühlt wird. Heute werden Turboexpander dort eingesetzt, wo sie nahezu unverzichtbar sind: zur Verflüssigung von Wasserstoffgas, das beim Durchgang durch die Drossel nicht abgekühlt, sondern im Gegenteil erhitzt wird.

Heutzutage sind Expander mit speziell gekühlten Wasserbremsen ausgestattet. Die Wärme des entstehenden Siedewassers wird mittels eines Kühlturms – einem vertikalen Rohr mit sehr großem Durchmesser – genutzt (Abb. 3).

In einem Kühlturm wird Wärme durch Hyperkonvektion der atmosphärischen Luft zum Kühlen von Wasser genutzt. Diese Geräte wurden vor Hunderten von Jahren erfunden und sind heute bereits moralisch veraltet. Sie werden durch effizientere und kompaktere Wärmepumpen ersetzt, die eine 100-prozentige Nutzung der Wärme mit geringem Potenzial ermöglichen. Es sollte auch daran erinnert werden, dass Kühltürme eine der größten Quellen thermischer Verschmutzung der Atmosphäre sind.

Wenn die Expander nicht durch Bremsen, sondern durch Kompressoren, elektrische Generatoren oder als Motoren belastet werden, kann ein Teil der beim Komprimieren des Gases aufgewendeten Energie zurückgeführt werden, während gleichzeitig die Effizienz von Wärmetauschereinheiten steigt.

Um Strom für die Wärmeerwärmung zu sparen, können verschiedene Arten von Wärmepumpen eingesetzt werden. Am interessantesten sind jedoch Geräte, bei denen die Wärmerückgewinnung mit Bewegungs- oder Stromrückgewinnung kombiniert wird.

Abbildung 4 zeigt einen Wärmetauscher, der die Funktionen eines Lüftungsgeräts und eines Wärmeerzeugers übernimmt.

Als Arbeitsmedium wird Luft aus einem von dieser Wärmekraftmaschine belüfteten und erwärmten Raum verwendet. Die Last (Kompressor) wird über ein Differential zwischen dem Elektromotor und dem Expander verteilt. Autofahrer sind mit der Funktionsweise eines Differenzials in der Antriebsachse eines Fahrzeugs vertraut.

Auch der Aufbau der Turboladereinheit, bestehend aus Kompressor und Expander, ist vielen bekannt. Der Einsatz von Turboaufladung in Klimaanlagen steigerte deren Effizienz um das Zweifache. Wenn im Rekuperator eine Turboaufladung verwendet wird (Abb. 2), entfällt die Notwendigkeit eines Differentials.

Am verlockendsten ist jedoch die Idee, einen tangentialen Turbinenexpander zum Antrieb eines elektrischen Generators zu verwenden (Abb. 6).

Die Betriebsgeschwindigkeit des Turboexpanders ist enorm (Zehn- und sogar Hunderttausende Umdrehungen pro Minute), was den Einsatz von Generatoren mit hoher Leistungsdichte und Effizienz ermöglicht. Mit einem ausreichend leistungsstarken Wärmetauscher kann am Ausgang des Expanders unterkühlte Luft gewonnen werden, die den Einsatz elektrischer Generatoren auf Basis von Supraleitern ermöglicht. Schon heute werden Supraleiter von Schulkindern hergestellt [2]. Dazu wird eine Mischung aus Yttrium-, Barium- und Kupferoxiden im Verhältnis 8:1:2 3 Stunden lang gesintert. Ein solches Material zeigt bereits bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff (77°K) Supraleitung.

Heute ist es wichtiger denn je, über das Einsparen von Wärme und Strom nachzudenken. Wärmepumpen und darauf basierende Rekuperatoren werden wesentlich dazu beitragen, nahezu 100 % Einsparungen zu erzielen.

Der Einsatz dieser Geräte wird den Strom- und Wärmeverlust in unseren Häusern drastisch reduzieren. Vor allem aber werden Rekuperatoren die Schadstoffemissionen deutlich reduzieren, die bereits heute zu unvorhersehbaren und katastrophalen Veränderungen in der Natur führen.

Литература:

1. Wärmerückgewinnung//Elektr. - 2001. - N9. - C.3.
2. Tuchinsky L. Wem das Glück lächelt. K.: 1990, 125 S.

Autor: Y. Bärtig

Siehe andere Artikel Abschnitt Alternative Energiequellen.

Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel.

<< Zurück

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Verkehrslärm verzögert das Wachstum der Küken 06.05.2024

Die Geräusche, die uns in modernen Städten umgeben, werden immer durchdringender. Allerdings denken nur wenige Menschen darüber nach, welche Auswirkungen dieser Lärm auf die Tierwelt hat, insbesondere auf so empfindliche Tiere wie Küken, die noch nicht aus ihren Eiern geschlüpft sind. Aktuelle Forschungsergebnisse bringen Licht in diese Frage und weisen auf schwerwiegende Folgen für ihre Entwicklung und ihr Überleben hin. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Verkehrslärm bei Zebraküken zu ernsthaften Entwicklungsstörungen führen kann. Experimente haben gezeigt, dass Lärmbelästigung das Schlüpfen der Küken erheblich verzögern kann und die schlüpfenden Küken mit einer Reihe gesundheitsfördernder Probleme konfrontiert sind. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die negativen Auswirkungen der Lärmbelästigung auch auf die erwachsenen Vögel übergreifen. Reduzierte Fortpflanzungschancen und verringerte Fruchtbarkeit weisen auf die langfristigen Auswirkungen von Verkehrslärm auf die Tierwelt hin. Die Studienergebnisse unterstreichen den Bedarf ... >>

Kabelloser Lautsprecher Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

In der Welt der modernen Audiotechnik streben Hersteller nicht nur nach einwandfreier Klangqualität, sondern auch nach der Kombination von Funktionalität und Ästhetik. Einer der neuesten innovativen Schritte in diese Richtung ist das neue kabellose Lautsprechersystem Samsung Music Frame HW-LS60D, das auf der World of Samsung-Veranstaltung 2024 vorgestellt wurde. Das Samsung HW-LS60D ist mehr als nur ein Lautsprechersystem, es ist die Kunst des Rahmenklangs. Die Kombination aus einem 6-Lautsprecher-System mit Dolby Atmos-Unterstützung und einem stilvollen Fotorahmen-Design macht dieses Produkt zur perfekten Ergänzung für jedes Interieur. Der neue Samsung Music Frame verfügt über fortschrittliche Technologien, darunter Adaptive Audio, das bei jeder Lautstärke klare Dialoge liefert, und automatische Raumoptimierung für eine satte Audiowiedergabe. Mit Unterstützung für Spotify-, Tidal Hi-Fi- und Bluetooth 5.2-Verbindungen sowie der Integration intelligenter Assistenten ist dieser Lautsprecher bereit, Ihre Wünsche zu erfüllen ... >>

Eine neue Möglichkeit, optische Signale zu steuern und zu manipulieren 05.05.2024

Die moderne Welt der Wissenschaft und Technik entwickelt sich rasant und jeden Tag tauchen neue Methoden und Technologien auf, die uns in verschiedenen Bereichen neue Perspektiven eröffnen. Eine dieser Innovationen ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Steuerung optischer Signale durch deutsche Wissenschaftler, die zu erheblichen Fortschritten auf dem Gebiet der Photonik führen könnte. Neuere Forschungen haben es deutschen Wissenschaftlern ermöglicht, eine abstimmbare Wellenplatte in einem Wellenleiter aus Quarzglas zu schaffen. Dieses auf der Verwendung einer Flüssigkristallschicht basierende Verfahren ermöglicht es, die Polarisation des durch einen Wellenleiter fließenden Lichts effektiv zu ändern. Dieser technologische Durchbruch eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung kompakter und effizienter photonischer Geräte, die große Datenmengen verarbeiten können. Die durch die neue Methode bereitgestellte elektrooptische Steuerung der Polarisation könnte die Grundlage für eine neue Klasse integrierter photonischer Geräte bilden. Dies eröffnet große Chancen für ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Schwangerschaft und Geburt verändern das Gehirn einer Frau 26.12.2016 Wissenschaftler der Autonomen Universität Barcelona (Spanien) haben gezeigt, wie sich die Gehirnstruktur einer Frau während der Schwangerschaft verändert. Es stellte sich auch heraus, dass die Veränderungen zwei Jahre nach der Geburt eines Kindes anhalten – vielleicht länger. Die Autoren der Arbeit verglichen mittels Magnetresonanztomographie die Gehirnstruktur von 25 Frauen vor und nach ihrer ersten Schwangerschaft. Als Kontrollen wurden auch Gehirnscans von ihren männlichen Partnern sowie weiteren 20 Frauen, die nicht schwanger waren, und ihren Partnern gemacht. Unter den Ergebnissen der Studie wurde während der Schwangerschaft eine Verringerung der grauen Substanz des Gehirns im medialen frontalen und hinteren Cortex sowie in bestimmten Bereichen des präfrontalen und temporalen Cortex bei Schwangeren festgestellt. Wissenschaftler glauben, dass dies ein Bild der Anpassung an die zukünftige Mutterschaft ist. „Diese Veränderungen könnten zumindest teilweise den Mechanismus des synaptischen Pruning widerspiegeln, der auch für die Adoleszenz charakteristisch ist – schwache Synapsen verschwinden und weichen effizienteren und spezialisierteren neuronalen Verbindungen“, erklärt Elseline Hoekzema, eine der Autorinnen der Arbeit. Die Forscher zeigten, dass die Kontraktion der grauen Substanz Bereiche des Gehirns beeinflusste, die während der funktionellen Neuroimaging aktiv waren, während der Müttern Bilder ihrer Babys gezeigt wurden. Laut Wissenschaftlern sind diese Zonen mit Prozessen verbunden, die an der sozialen Kognition und Selbstwahrnehmung beteiligt sind. Die Forscher beobachteten während der Schwangerschaft keine Veränderungen des Gedächtnisses oder anderer Funktionen, sodass der Verlust der grauen Substanz keine kognitive Beeinträchtigung impliziert, sondern nur von tatsächlichen Anpassungsprozessen spricht.

Weitere interessante Neuigkeiten:

▪ Wetter und Kopfschmerzen

▪ Kingston HyperX DDR4-Speichermodule

▪ Mondnavigation

▪ Das Auge der Motte hilft dabei, eine Antireflexbeschichtung zu erzeugen

▪ Single-Chip-System Exynos 9611

News-Feed von Wissenschaft und Technologie, neue Elektronik

Interessante Materialien der Freien Technischen Bibliothek:

▪ Abschnitt der Website „Zusammenbau des Zauberwürfels“. Artikelauswahl

▪ Artikel Stellen Sie Ihre Zähne ins Regal. Populärer Ausdruck

▪ Artikel Wer sind Rüsselkäfer? Ausführliche Antwort

▪ Artikel Rollenofen Kalzinator. Standardanweisung zum Arbeitsschutz

▪ Artikel Disco-Cone-Antenne mit einer Bandbreite von 80 bis 500 MHz. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

▪ Artikel Karatschai-Sprichwörter und Sprüche. Große Auswahl

Hinterlasse deinen Kommentar zu diesem Artikel:

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024