University of Debrecen Áttekintés Hő- és áramlástechnikai gépek I. TALAMON Attila Assistant lecturer talamona@eng.unideb.hu www.eng.unideb.hu/talamona 02.17 02.24 03.03 03.10 03.17 03.24 03.31 04.07 04.14 04.21 ZH 04.28 Szorgalmi 05.05 PZH 05.12 Áttekintés Borsavölgyi Tamás Kalinszki Ádám Sütő Tamás Forró Balázs Bagi Zsolt Szarka Szabolcs Huri Dávid Szegedi Ádám Napkollektor Levegő/talaj hőcserélő Épületgépészeti hőleadó rendszerek Sugárzó fűtések Kondenzációs kazánok Energiahatékony épületek Geotermia Hőszivattyú Kazán definíciója: Kazánnak nevezzük azt a berendezést, amely tüzelőanyag oxidációjával, vagyis elégetésével felszabadítja, a tüzelőanyag kötött kémiai energiáját, és a keletkezett hot hőhordozó közeg felmelegítésével, vagy halmazállapotának megváltoztatásával hasznosítja. Kazán definíciója: Azt a berendezést amelyben égés nem játszódik le. más berendezésből (pld. gázturbina) érkező forró égéstermék hőjét hasznosítja, hőhasznosító kazánnak nevezzük. Égéstermék, hétköznapi használatban füstgáz Jellemzők: A füstgáz önmaga is lehel hőhordozó közeg. magas hőmérséklet alacsony fajlagos hőkapacitás nagy térfogatáram mérgező, toxikus és környezel károsító komponensek 1
Égéstermék, hétköznapi használatban füstgáz Alkalmazási területek: Kohászatban elterjedten használt, mivel 1000 C körüli, vagy ennél is magasabb hőmérsékletet más hőhordozó közeggel gyakorlatilag nem lehet elérni. A mezőgazdaságban ill. faiparban olyan nagy nedvességtartalmú anyagok szárítására használják, amelyek nem takarmányozási és főleg nem élelmezési célt szolgálnak, mivel toxikus anyagok kerülhetnek a szárított anyagba. Levegő: alacsony fajlagos hökapacitás nagy térfogatáram Levegő: Ipari technológiákban szárításra használják, (élelmiszerekhez és takarmányokhoz is) Fűtésre az egyre terjedő légfűtési rendszerekben. A levegőt fűtésre használni előnytelen más hőhordozóval összehasonlítva, azonban egy a klimatizálásra kiépített légtechnikai rendszerrel a fűtés is megoldható. (A levegői legtöbbször nem közvetlen füstgáz/levegő léghevítővel melegítik, hanem más pl. víz vagy gőz munkaközeg közbeiktatásával.) Víz: melegvíz Hőmérséklet t< 115 C Nyomás min. 0.5-1.0 bar-al magasabb, mint a maximális hőmérséklethez tartozó telítési nyomás, amihez jön még a rendszer függőleges kiterjedésétől függő hidrosztatikai nyomás. Víz: melegvíz nagy fajlagos hőkapacitás. az alkalmazott hőmérsékletkülönbséggel fordítottan arányos keringetett tömegáram Q = Cvíz mvíz tvíz [kw] (A relatív alacsony nyomás és hőmérséklet miatt nem veszélyes üzem.) Víz: melegvíz Helyiség fűtés, használati melegvíz készítés és 100 C alatti technológiai hő igények általánosan használt közvetítő közege. A hagyományosan elterjedt az un. 90/70 C-os rendszer, ahol az első szám a kazánból kilépő, míg a második a visszatérő hőmérsékletet jelöli. Elterjedőben vannak a 70/55 C-os és az 50/40 C-os rendszerek, amelyekkel magasabb kazán- és hőellálási hatásfok érhető el, viszont egyre nagyobb hőleadó felületek szükségesek. 2
Hőmérséklet t > 115 C Nyomás min. 0.5-1.0 bar-al magasabb, mint a maximális hőmérséklethez tartozó telítési nyomás, amihez jön még a rendszer függőleges kiterjedésétől függő hidrosztatikai nyomás. nagy fajlagos hökapacitás. a megengedett lehűlési ménekkel fordítottan arányos tömegáram A magasabb hőmérséklet mellett a víz folyadék fázisban tartása magasabb nyomást követel meg. emiatt ez már veszélyes üzemnek minősül, a biztonságtechnikai előírások sokkal szigorúbbak.) Főként távfűtések hőszállító közege. A magasabb hőmérsékletek miatt nagyobb hőmérsékletkülönbség engedhető meg. ami által csökken a keringetett tömegáram. A rendszer legfőbb jellemzője itt is a két szélső hőmérséklet érték, pl.: 130/80 C-os. ill. 160/11O Cos rendszer. (Értelmezés mint fent) Gőz: telített A vízgőz nagy párolgáshője miatt, nagy hőmennyiséget szállít. Igen nagy hőmennyiség átadására képes állandó (telítési) hőmérséklet, és nagy (kondenzációs) hőátadási tényező mellett. A nyomás alkalmas választásával a hőátadási hőmérséklet a hőigényhez igazítható. A gőzös kazánüzem veszélyesnek minősül, fokozott biztonsági előírások betartásával működhet. Gőz: telített 100 C feletti technológiai hőigények kiszolgálásának jellemző hőhordozó közege, különösen ott. ahol az állandó meghatározott hőmérséklet melletti hőátadás lényeges. Helyiség fűtésre régebben általánosan használták. A melegvíz fűtéssel összehasonlítva kb. 40-50%-al kisebb hőleadó-felülettel biztosítható volt a megfelelő fűtés. Viszont a fűtési rendszer veszteségei sokkal nagyobbak, és a rendszer szabályozhatósága is sokkal rosszabb, emiatt ma nem jellemző. Gőz: túlhevített Túlhevítéssel főként a vízgőz munkavégző képessége növelhető, aminek a szerkezeti anyagok meleg szilárdsága szab határt. Manapság ez 550-630 C. 3
Gőz: túlhevített A túlhevített gőzt jellemzően a villamos energia termelés, ill mechanikai teljesítmény szolgáltatás érdekében turbina, gőzgép és gőzmotor hajtására használják. Technológiai hőellátásra is használható lenne, de a hőleadással a hőmérséklet gyorsan csökken ezért nem jellemző az ilyen felhasználás. Termoolaj (hőközlő olaj) Kifejezetten hőhordozó közeg funkcióra kifejlesztett kőolajtermék, amely folyadék fázisban 300-350 C-ig hevíthető, környezeti, vagy ahhoz közeli nyomás mellett. Az alacsony nyomás miatt mérsékelten veszélyes, a gőzüzemhez képest enyhébb biztonsági előírásokkal. (Az olaj a maximális hőmérséklet túllépése esetén krakkolódik. és lerakódást képez, ezért ennek elkerülésére fokozottan kerülni kell.) Termoolaj (hőközlő olaj) Kifejezetten magas hőmérsékletigényű technológiai hőellátáshoz használják, relatív alacsony teljesítményszint esetén, ahol a hőmérsékletszintnek megfelelően magas nyomású (50-100 bar-os) gőzös kazántelep kialakítása gazdaságtalan lenne. A kazánok osztályozása többféle szempont szerint történik. A kazánkonstrukció pontos meghatározásához mindegyik szempont szerint be kell sorolni. Bizonyos megoldások meghatároznak más szempont szerinti megoldásokat. Így sokszor annak egyértelműségét feltételezve a meghatározásoknál nem térnek ki minden részletre. 4
Felhasznált irodalom [o] Dr. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai [1] Fáy-Troskolanski-Varga: Szivattyúüzemi kézikönyv (Műszaki Könyvkiadó, 1978) [2] Dr Fáy Csaba: A XXI. Század örvényszivattyúi, keverői és üzemeltetésük (Bp. 1995.) [3] Heinz Zoebl Julius Kruschik: Áramlás csövekben és szelepekben(műszaki Könyvkiadó 1986.) [4] Fűzy Olivér: Vízgépek (Tankönyvkiadó, Bp. 1966.) [5] Szivattyúzási technika, WILO alkalmazástechnika segédlet [6] Dr. Szabó Szilárd: Áramlástani gépek, Példatár (Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp. 2006.) [7] Menyhárt J. Marcsó S.:Légtechnika I (Debrecen 1997.) [8] Áramlástechnika gépek (ventilátorok) előadás [9] Dr. Menyhárt József: Az épületgépészet kézikönyve. Műszaki Könyvkiadó Budapest (546-588. old.) [10] Dr. Menyhárt József: Légtechnikai rendszerek. Egyetemi tankönyv, Tankönyvkiadó Bp. [11] Recknagel-Sprengler-Schramek: Fűtés-és klímatechnika. II. kötet (1111-1138. old.) Thank you for your attention! TALAMON Attila Assistant lecturer talamona@mk.unideb.hu 5