Visokotemperaturne dizalice topline u industriji

diplomski rad

• Naslov (engleski): High temperature heat pumps in industry
• Autor: Frano Knezović
• Mentor: Vladimir Soldo (mentor)
• Mentor: Luka Boban (komentor)
• Član povjerenstva: Igor Balen (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Željko Tuković (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Nenad Ferdelji (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Luka Boban (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2020-07-14, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Strojarstvo; Procesno energetsko strojarstvo

Sažetak

Zamjena termotehničkih sustava na fosilna goriva predstavlja bitno područje istraživanja kako bi se obnovljivi izvori energije iskorištavali u svrhu stvaranja boljih ekoloških i ekonomskih uvjeta. Za procjenu mogućnosti iskorištavanja visokotemperaturnih dizalica topline u industriji potrebno je prvo pogledati koliko je otpadne topline iz industrijskih procesa na raspolaganju i koliko je te topline iskoristivo. Tako se u uvodu ovoga rada navode vrijednosti potrošnje energije unutar industrijskog sektora te se spominju trenutno aktivna ograničenja definirana europskim protokolima.
Nakon opisivanja osnovnih parametara procesa s dizalicom topline, obrađene su radne tvari koje zbog svojih svojstava pokazuju mogućnost korištenja pri visokim temperaturama koje su potrebne za industrijske procese kao što su pasterizacija, sušenje, destilacija i sl. Korištenjem takvih radnih tvari otvara se mogućnost primjene novog načina dobivanja toplinske energije. Industrije s velikim količinama otpadne topline mogu imati velikog značaja od razvoja visokotemperaturnih dizalica topline kojima se zamjenjuju konvencionalni sustavi za zadovoljavanje toplinskih potreba. To znači da se potencijalno mogu smanjiti pogonski troškovi trenutnih sustava pri čemu se smanjuje i negativan utjecaj na okoliš. Unatoč još uvijek nedovoljnom razvoju i primjeni industrijskih dizalica topline, postoje ovakvi komercijalno dostupni uređaji, a neki od njih se primijenjeni u realnim industrijskim postrojenjima. Primjeri iz prakse i dostupni uređaji na tržištu opisani su unutar četvrtog poglavlja.
Na koncu je provedena analiza isplativosti ugradnje visokotemperaturne dizalice topline konkretnog industrijskog procesa kojom se pokazalo da su za odabir radne tvari jako bitne temperature toplinskog izvora i toplinskog ponora kojima su definirane temperatura isparavanja i kondenzacije. Pri dovođenju otpadne topline na višim temperaturama, veće su mogućnosti za izbor radne tvari, a na koncu se postižu i bolji parametri procesa.

Sažetak (engleski)

Replacing thermotechnical systems with fossil fuels is an important area of research in order to use renewable energy sources to create better environmental and economic conditions. To assess the possibility of using high temperature heat pumps in the industry, it is necessary to look at available amount of useful waste heat energy from industrial processes. Thus, in the introduction to this paper, the values of energy consumption within the industrial sector and the currently active limitations defined by the European protocols are mentioned.
After describing the basic parameters of the process with heat pump, refrigerants are processed which due to their properties show the possibility of use at high temperatures required for industrial processes such as pasteurization, drying, distillation, etc. Using such working substances opens the possibility of applying a new method. obtaining thermal energy. Industries with large amounts of waste heat can be of great importance from the development of high temperature heat pumps that replace conventional systems to meet thermal needs. This means that the operating costs of current systems can potentially be reduced while also reducing the negative impact on the environment. Despite the still insufficient development and application of industrial heat pumps, there are such commercially available devices and some of them are applied in real industrial plants. Examples from practice and available devices on the market are described within the fourth chapter.
Finally, an analysis of the cost-effectiveness of installing a high temperature heat pump of a specific industrial process was performed, which showed that the temperatures of the heat source and heat sink are very important for the selection of the refrigerant which define the evaporation and condensation temperatures. When supplying waste heat at higher temperatures, there are greater possibilities for the choice of refrigerant, and in the end better process parameters are achieved.

• Ključne riječi: Visokotemperaturna dizalica topline; otpadna toplina; prirodne radne tvari; industrijski procesi
• Ključne riječi (engleski): High temperature heat pump; waste heat; natural refrigerants; industrial processes
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:408758
• Studijski program: Naziv: Strojarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (mag. ing. mech.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2020-07-15 13:11:46