В НГТУ НЭТИ исследуют возможности применения абсорбционных термотрансформаторов в промышленности и теплоэнергетике
В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ изучают возможности применения в системах теплоснабжения и в промышленности абсорбционных термотрансформаторов с рабочим телом — водным раствором хлорида лития для решения задач энергосбережения и утилизации низкопотенциального тепла.
Абсорбционные термотрансформаторы (АТТ) представляют собой высокоэффективное энергосберегающее оборудование, использующее для своей работы тепловую энергию. Они могут применяться при выработке искусственного холода положительных температур (холодильные машины) и трансформации сбросного тепла на более высокий температурный уровень (тепловые насосы), рассказал аспирант кафедры тепловых электрических станций НГТУ НЭТИ Дмитрий Мухин.
В АТТ всех мировых производителей в основном используются две рабочие пары: LiBr+H2O и H2O+NH3, каждая из которых имеет свои минусы. Для рабочего раствора бромида лития это высокая коррозионная активность и риск кристаллизации при низких температурах, для аммиачного раствора — ядовитый хладагент NH3. Важный аспект исследования, проводимого в НГТУ НЭТИ, — поиск альтернативных рабочих пар.
Научная работа выполнялась аспирантом под руководством доктора технических наук, доцента кафедры тепловых электрических станций Сергея Львовича Елистратова. В качестве альтернативной рабочей пары для абсорбционных бромистолитевых холодильных машин (АБХМ) и абсорбционных бромистолитевых тепловых насосов (АБТН) было предложено использовать пару LiCl + H2O. Абсорбент — водный раствор хлорида лития по сравнению с раствором бромида лития имеет меньшую коррозионную активность и более низкую стоимость. Задача заключалась в сравнении энергетической эффективности АТТ для двух рабочих тел: LiBr+ H2O и LiCl+H2O.
На первом этапе работы провели сравнительные теоретические исследования: расчет цикла АБХМ и АБТН для абсорбентов LiBr и LiCl и определение значений показателей энергетической эффективности при параметрах использования в промышленности и теплоэнергетике. Показателями энергетической эффективности являются тепловой коэффициент для холодильной машины и коэффициент трансформации для теплового насоса.
Произведенные учеными расчеты показали, что значения тепловых коэффициентов и коэффициентов трансформации для АБТТ и АХТТ являются сопоставимыми. Это открывает перспективу использования абсорбционных хлористолитиевых термотрансформаторов вместо абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторов в определенных областях температур, в частности, для применения тепловых насосов с нагревом воды в автономных системах теплоснабжения и горячего водоснабжения и для нагрева среды в промышленности (частичный рециклинг тепла в производстве, где тепло низкого температурного потенциала от 40°С до 90°С трансформируется в тепло высокого потенциала с температурой от 55°С до 120°С).
«В настоящее время наиболее перспективным направлением является использование абсорбционных хлористолитиевых термотрансформаторов в системах автономного теплоснабжения удаленных районов России, где есть геотермальные источники с температурой около 40...45°С. Такие температуры недостаточны для систем автономного отопления и горячего водоснабжения. Проблему теплоснабжения можно решить, используя АХТТ повышающего типа. К примеру, имеется геотермальный источник с температурой от 40°С до 45°С. В зимний период с помощью АХТТ повышающего типа можно нагреть воду до температур от 55 до 63°С, что достаточно для отопления и горячего водоснабжения. При этом затраты электроэнергии на такое производство составят не более 40 кВт·ч на каждую гигакалорию тепла. Для отведения тепла от конденсатора используется окружающий холодный воздух с температурой, достаточной для поддержания температуры конденсации 4°С», — рассказал о сценарии применения АХТТ Дмитрий Мухин.
В перспективе планируется разработка, изготовление и монтаж стенда, моделирующего работу АБТТ и АХТТ, для проведения сравнительных экспериментальных исследований показателей энергетической эффективности для двух рабочих тел. В случае успешных испытаний предполагается создание опытно-промышленного образца АХТТ.