Как бесплатно преобразовать тепло в холод?
Действительно, в такую жару без кондиционера трудно,- так хочется прохлады — находим прохладу только в душевой кабинке мы с дедом.
Я завешиваю окна плотными(светлыми) шторами и из пульверизатора брызгаю на них холодную воду с какими-нибудь ароматичными маслами(сегодня у нас лаванда),- в доме становится прохладнее. Объясняется это уходом тепла на испарение воды со штор и уменьшением выделения лучистого тепла из окон, нагретых солнцем, за счёт завешивания окон светлыми шторами.
система выбрала этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Татья на-Ник [13.8K]
2 года назад
Закон сохранения энергии не позволяет преобразовывать тепло в холод. Тепло это наличие энергии, холод — ее отсутствие (условно, конечно, т.к. там и там энергия имеется, только в первом случае ее много, а во втором мало). Можно только переместить энергию из одного места в другое и таким образом остудить теплый объект.
Закон сохранения денег гласит, что в мире ничего бесплатного не бывает. За все нужно расплачиваться либо деньгами, либо своим собственным трудом. Собственный труд тоже не бесплатен. Так как усилия на, например, выкапывание погреба где было бы прохладное место, нужно компенсировать обеспечением повышенного питания (не бесплатного), чтобы восполнить потраченные калории. Наиболее экономичным вариантом для обывателя на перемещение единицы энергии их одного места в другое является бытовой кондиционер.
Как выкачивается тепло из холодильника?
второй закон термодинамики главный постулат в ответе на Ваш вопрос! Тепло или тепловая энергия передается от более теплого тела к более холодному. Продукты в холодильнике более теплые, а теплообменник холодильника более холодный. Соответственно тепло продуктов передается более холодному теплообменнику, согласно второго закона термодинамики(Постулат Клаузиуса).
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Венгр [264K]
7 лет назад
Оно не выкачивается, оно отбирается хладагентом. Например, фреоном, аммиаком, элегазом.
Продукты в холодильнике отдают тепло воздуху и стенкам, оно забирается хладагентом и передается после сжатия воздуху снаружи.
в избранное ссылка отблагодарить
не знаешь?, а сужествует ли какая нибудь система которая могла бы находясь находясь в сильно горячем месте мгновенно впитывать всё тепло и тем самым сильно охлаждать это горячее место и ещё выробатывало бы энергию от впитанного тепла. — 7 лет назад
RegistraciyaDostala [3.4K]
Преобразовать тепло в энергию, сложнее всех других видов энергодобычи. Потенциал вроде бы большой, а никак не достать. — 7 лет назад
Венгр [264K]
В атомных реакторах жидким натрием или водой охлаждается активная зона реактора, потом этот натрий или вода через теплообменник нагревает воду, которая превращаясь в пар- крутит турбину.
При этом натрий- ил вода первого контура- остывает, передавая свою энергию. — 7 лет назад
Грустный Роджер [430K]
Мгновенно — нельзя.
Такие «места» есть, называются теплообенники, но для каждой задачи эффектвного охлаждения надо специально разрабатывать опимальную конструкцию теплообменника. И всяко передача тепла от этого горячего тела другому телу, которое отбирает тепло, происходит лишь по зоне теплового контакта. И поэтому скорость такой передачи всегда ограничена.
Общие соображения — что чем больше поверхность соприкосновения, тем эффективнее мпроисходит отдача тепла. Разумеется, эта «теплоприёмная» шняга должна быстро отводиться из зоны теплообена и замещаться новой, холодной.
Все эти процессы, ясен пень, идут с конечной скоростью, поэтому ничего мгновенного там не получится. — 7 лет назад
грусный роджер, я в физеке и химии не особо, просто мысль промелькнула — «как отделять одно вещество от другого» и вспомнил что разные вещества замерзают при разной температуре — т.е. смешанные вещества можно разделять с помощью температуры. и есть же такая мировая экологическая проблема — как загрезнения воздуха всякими заводами — из трубы выходят всякие пары, дымы, всякие вещества — я вот подумал, а если бы этот дым выходил не просто черес трубу, а через очень длинный холодильник — успеет ли всё охладиться? так чтобы большинство веществ были уже не смешаны с воздухом, а преобрели твёрдое состояние и попадали. — 7 лет назад
Грустный Роджер [430K]
Проблема очистки дыма из труб — это как раз проблема отделения твёрдой фазы от газообразной, а не проблема охлаждения. Ведь дым — это мельчайшие частички примесей в воздухе. Даже если это всё абсолютно холодное, «комнатноей температуры», — сложность именно в эффективном улавливании таких частичек, а не в охлаждении как таковом. — 7 лет назад
Превращая холод в тепло
Ученые Института катализа Сибирского отделения (ИК СО) РАН создали установку, превращающую холод в тепло. Технология «Тепхол» основана на использовании разницы температур между незамерзающим водоемом и воздухом, сообщил сотрудник группы энергоаккумулирующих процессов и материалов ИК СО РАН Михаил Токарев.
«В установке есть три термостата — они имитируют холод, незамерзающую воду и «потребителя». Имея бесплатные -20 градусов на улице и ниже, более 20 градусов разницы между температурой воздуха и незамерзающим водоемом, мы получаем бесплатные 40 градусов тепла — чем ниже температура за окном, тем больше тепла мы получим», — сказал Токарев, добавив, что технология рассчитана на пользователей в регионах с холодным климатом, живущих рядом с водоемами.
Ученые использовали в установке метанол и адсорбент (материал, поглощающий пары). Метанол охлаждается до низкой температуры — той, которая за окном — конденсируется в закрытой емкости, а затем нагревается за счет тепла от водоема, оседает на адсорбенте и выделяет тепло.
В ходе работы ученые подобрали эффективный адсорбент — силикагель, который хорошо впитывает влагу, со смешанной солью, содержащей кальций, хлор и бром. «Мы начинали с активированного угля, но выяснили, что он не очень эффективный. Улучшили адсорбент, чтобы он как можно лучше поглощал метанол и отдавал тепло», — отметил Токарев.
Ученые дорабатывают установку — сейчас нагрев происходит циклично, следующий шаг — непрерывный нагрев. Проект ИК СО РАН поддержал Российский научный фонд.
ООО Энерготеп
Котельные Отопление Мини ТЭС Дымовые трубы Газопоршневые электростанции Трубопроводы Пластинчатые теплообменники Ульяновск Инженерные системы
АБХМ: или как превратить тепловую энергию в холод?
Использование тепловой энергии для производства холода в АБХМ (абсорбционно холодильные машины)
Назначение и виды абсорбционных холодильных машин. Области применения.
Энергия холода, наряду с электроэнергией и теплом, обеспечивает функционирование и жизнеобеспечение зданий и сооружений. Выработка холода при помощи электропотребляющих холодильных машин не всегда является экономически оправданным или даже реализуемым в условиях энергодефицита. Снижение потребляемой объектом электрической мощности является важной задачей, стоящей перед инженерами на этапе предпроектных проработок.
Абсорбционные холодильные машины (АБХМ), наряду с парокомпрессионными холодильными машинами(ПХМ) являются разновидностью чиллеров, поэтому для данных установок возможно транспортирование холода на большие расстояния (до 3 км), за счет использования в качестве хладоносителя воды. АБХМ представляет собой холодильную установку, работающую за счет тепловой, а не электрической энергии. Источником тепловой энергии может служить горячая вода, выхлопные газы, пар, природный газ и другие виды топлива.
Рис.1. Общий вид АБХМ Thermax
Отсутствие массивных движущихся элементов дает возможность существенно снизить шум, вибрацию и повысить надежность. Работа АБХМ не оказывает отрицательного воздействия на экологию, так как в ее составе отсутствуют хладогенты на основе хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), разрушающих озоновый слой и создающих парниковый эффект.
Полученный холод АБХМ может быть использован на предприятии в следующих целях:
- в системах централизованного кондиционирования;
- в технологических процессах;
- применение холода для сохранения пищевых продуктов;
Условия, при которых целесообразно применение АБХМ:
- на объекте имеется потребность в энергии холода;
- объект оснащается автономной газовой котельной, или устанавливается автономная система производства электрической и тепловой мощности (системы когенерации);
- требуемая холодопроизводительность 500 кВт и более;
Абсорбционные чиллеры выпускаются трех типов:
- Чиллеры/нагреватели прямого нагрева. Источником тепла может быть природный газ, дизельное топливо, отходящие дымовые газы.
- Чиллеры парового нагрева. Источник тепла — пар с температурой 100-200°С.
- Чиллеры нагрева горячей водой. Источник тепла — горячая вода (например, избыточная горячая вода с температурой 75–95°С на входе/до 65°С на выходе).
Во всех случаях, выходная температура охлажденной воды не ниже +7°С.
Таблица 1. Сравнительная характеристика АБХМ и ПХМ
Абсорбционная холодильная машина (АБХМ)
Электроэнергия расходуется только на перемещение сред – работу насосов и вентиляторов
Потребляет электроэнергию на реализацию холодильного цикла
Экологически менее безопасны (присутствуют хладагенты, способствующие разрушению озонового слоя)
Низкий уровень шума и вибраций
Высокий уровень шума и вибраций
Не производит утилизации энергии от вторичных ресурсов
Высокая стоимость системы (более сложная конструкция)
Относительно не высокая стоимость системы
Принцип действия АБХМ
Принцип действия абсорбционной холодильной машины основан на определенных свойствах хладагента и абсорбента, которые обеспечивают отвод тепла, охлаждение и поддержание необходимого температурного режима.
Краткое описание принципа работы:
В результате нагрева разбавленного раствора бромистого лития (LiBr) в генераторе внешним источником, образуются пары воды (хладагента), которые при конденсации отдают тепло охлаждающей воде в конденсаторе, далее образовавшийся конденсат хладагента закипает в испарителе в условиях глубокого вакуума, поглощая при этом тепло от охлаждаемой воды, снижая ее температуру до +7°С — это и есть конечный продукт.
После испарения пары хладагента абсорбируются концентрированным раствором LiBr в смежном с испарителем абсорбере. Образовавшийся в результате абсорбции разбавленный раствор LiBr насосом подается в генератор и цикл повторяется (Рис. 2).
Рисунок 2. Схема работы АБХМ
Обоснование экономической целесообразности применения
Использование АБХМ целесообразно в местах с наличием больших пиковых нагрузок на сеть и наличием избыточного тепла.
Обосновать экономическую целесообразность применения АБХМ можно при сравнении затрат на покупку, монтаж и эксплуатацию данного оборудования с соответствующими затратами на бытовые кондиционеры и водяные парокомпрессионные чиллеры.
Ниже приведен сравнительный расчет АБХМ (использующей тепло горячей воды) с бытовыми кондиционерами и парокомпрессионными чиллерами, при условии работы оборудования 120 дней (период с повышенной плюсовой температурой) в году и 24 часа в сутки с загрузкой оборудования 75%.
Таблица 2. Затраты на приобретение, монтаж и электроэнергию
| Тип оборудования | Бытовые кондиционеры | АБХМ | Водяной парокомпрессионный чиллер |
| Стоимость потребляемой электроэнергии, руб./кВт*ч | 5,6 | 5,6 | 5,6 |
| Потребляемая электрическая мощность единицы оборудования, кВт*ч | 2 | 100 | 320 |
| Кол-во единиц оборудования, шт. | 493 | 2 | 2 |
| Потребляемая электрическая мощность сети воздухораспределения, кВт*ч | — | 100 | 100 |
| Потребляемая электрическая мощность общая, кВт*ч | 986 | 300 | 740 |
| Стоимость оборудования, млн.руб. | 17,255 | 43,5 | 32,1 |
| Стоимость монтажа оборудования, млн.руб. | 2,5 | 6,5 | 6,5 |
| Затраты на электроэнергию в год, млн.руб. (с учетом работы оборудования 2880 ч. при нагрузке 75%) | 11,93 | 3,63 | 8,95 |
Таблица 3. Суммарные затраты на эксплуатацию оборудования
| Тип оборудования | Бытовые кондиционеры | АБХМ | Водяной парокомпрессионный чиллер |
| Затраты в 1-ый год |
Из таблицы №3 видно, что уже в четвертый год эксплуатации, общие затраты на приобретение, монтаж и потребление электроэнергии АБХМ станут меньше чем соответствующие затраты на кондиционеры; и на третий год эксплуатации затраты станут меньше чем соответствующие затраты на парокомпрессионные чиллеры.
Экономия электрической энергии при эксплуатации АБХМ в сравнении с кондиционерами (Z) и парокомпрессионными чиллерами (Z1) в год соответственно составит:
Z = Sэк — Sэа = 11 926 656 — 3 628 800 = 8 297 856 руб.
Z1 = Sэп — Sэа = 8 951 040 — 3 628 800 = 5 322 240 руб.
N — холодопроизводительность абсорбционной холодильной установки для энергоцентра мощностью 4 МВт — 3200 кВт (примем за потребное количество холода на производстве)
N1 — холодопроизводительность одного кондиционера — 6,5 кВт.
Ниже приведен порядок расчета экономической эффективности установки АБХМ.
I. Расчет стоимости оборудования и монтажных работ
Sа = 45 000 000 руб. (стоимость абсорбционной холодильной машины, мощностью 3200 кВт с монтажом) + 5 000 000 руб. (стоимость и монтаж вентиляционного оборудования и сети воздуховодов в местах кондиционирования) = 50 000 000 руб.
n = N / N1 = 3200 / 6.5 = 493 шт.
необходимое количество кондиционеров, для покрытия всей нагрузки по холоду;
S1 = 35 000 руб. — стоимость одного кондиционера;
Sк = S1 * n = 35000 * 493 = 17 255 000 руб. (стоимость всех кондиционеров, необходимых для покрытия нагрузки) + 2 500 000 руб. (стоимость монтажа) = 19 755 000 руб.
Sп = 33 576 800 руб. (стоимость парокомпрессионной холодильной машины, мощностью 3200 кВт с монтажом) + 5 000 000 руб. (стоимость и монтаж вентиляционного оборудования и сети воздуховодов в местах кондиционирования)= 38 576 800 руб.
II. Расчет электрической мощности оборудования
P1 = 2 кВт (электрическая мощность, потребляемая одним кондиционером);
Pк = Pк1 * n = 493*2 = 986 кВт (общая электрическая мощность, потребляемая кондиционерами).
Pа = 200 кВт (общая электрическая мощность, потребляемая АБХМ) + 100 кВт (электрическая мощность, потребляемая вентиляторами на производственных площадях, непосредственно в местах кондиционирования, при общей площади кондиционирования 30 000 м2) = 300 кВт
Pп = 640 кВт (общая электрическая мощность, потребляемая парокомпрессионными машинами)+100 кВт (электрическая мощность, потребляемая вентиляторами на производственных площадях, непосредственно в местах кондиционирования, при общей площади кондиционирования 30 000 м2) = 740 кВт
III. Расчет затрат на электроэнергию в год
Sэк = Pк * 2880 * 0,75 * С, где С-тариф электроэнергии (принимаем 5,6 руб. за 1 кВт),
Sэк = 986 * 2880 * 0,75 * 5,6 = 11 926 656 руб. –
затраты на электрическую энергию в год, при использовании кондиционеров (при условии работы оборудования 120 дней в году и 24 часа в сутки с загрузкой оборудования 75%)
Sэа = Pа * 2880 * 0,75 * С, где С-тариф электроэнергии (принимаем 5,6 руб. за 1 кВт),
Sэа = 300 * 2880 * 0,75 * 5,6 = 3 628 800 руб. –
затраты на электрическую энергию в год, при использовании АБХМ (при условии работы оборудования 120 дня в году и 24 часа в сутки с загрузкой оборудования 75% ).
Sэп = Pп * 2880 * 0,75 * С, где С-тариф электроэнергии (принимаем 5,6 руб. за 1 кВт),
Sэп = 740 * 2880 * 0,75 * 5,6 = 8 951 040 руб. –
затраты на электрическую энергию в год, при использовании ПХМ (при условии работы оборудования 120 дней в году и 24 часа в сутки с загрузкой оборудования 75%).