Search

Efficient utilization of waste heat from industrial processes can be a significant source of energy savings for production plants as well as the driver of sustainable operation and emissions abatement. Industrial waste heat usually is contained in liquid or gaseous outlet streams. Alt-hough the possible ways to utilize waste heat are discussed by a wide variety of papers, these either provide only a general overview of utilization options and opportunities or focus on a narrow range of industrial processes. The aim of the present paper is to discuss practical aspects of waste heat utilization in the European Union so that the reader gains perspective on (i) thermal classification of waste heat, (ii) liquid and gaseous waste streams and their temperatures typical for industrial use cases, (iii) technical, economic, physical, and environmental aspects barring full utilization of the contained heat, (iv) waste heat sources in various industries, and (v) standard-ized equipment and technologies applicable to industrial waste heat utilization, including their advantages, disadvantages and weak points.

Tato diplomová práce se zabývá tepelně-hydraulickým návrhem vysokoteplotního tepelného čerpadla pro průmyslové využití a dále technickým, ekonomickým a environmentálním vyhodnocením jeho aplikace v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Úvodem je představena aktuální problematika rostoucích cen energií a dále technologie pro využití odpadního tepla v průmyslových provozech jako možné řešení pro zmírnění dopadů rostoucích cen. V další části práce jsou představeny výsledky rešerše technologie vysokoteplotních tepelných čerpadel zahrnující jejich technologické provedení, přehled zde využívaných pracovních látek a popis základních aplikovaných komponent jako výměníky tepla, kompresory a redukční ventily. Praktická část je zaměřena na návrh vysokoteplotního tepelného čerpadla do konkrétního průmyslového provozu. Pomocí simulačních softwarových nástrojů je vybrána vhodná pracovní látka a termodynamický cyklus tepelného čerpadla. Následuje tepelně-hydraulický návrh výparníku, kondenzátoru a výběr kompresorů. Na konec této práce je uvedeno ekonomické zhodnocení navrženého zařízení v daném provozu a jeho porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Z analýzy vyplývá, že investice do tepelného čerpadla je při stávajících cenách energií spojena s uspokojivou dobou návratnosti a úsporou energie v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie., This thesis deals with the thermal-hydraulic design of a high-temperature heat pump for industrial application and the technical, economic, and environmental evaluation of its use in comparison with traditional sources of heat energy. The current issue of rising energy prices is introduced, as are technologies for waste heat recovery in industrial plants as a possible solution to mitigate the impact of rising prices. In the next part of the thesis, the results of the research on high-temperature heat pump technology are presented, including their technological design, an overview of the working fluid used, and a description of the basic applied components such as heat exchangers, compressors, and pressure-reducing valves. The practical part focuses on the design of a high-temperature heat pump for a specific industrial plant. Using simulation software tools, a suitable working fluid and thermodynamic cycle of the heat pump are selected. This is followed by the thermal-hydraulic design of the evaporator, condenser, and selection of compressors. At the end of this thesis, an economic evaluation of the designed plant in the given operation and its comparison with traditional thermal energy sources are presented. The analysis shows that an investment in a heat pump at current energy prices is associated with a acceptable payback period and energy savings compared to traditional sources of thermal energy.

Tato diplomová práce se zabývá tepelně-hydraulickým návrhem vysokoteplotního tepelného čerpadla pro průmyslové využití a dále technickým, ekonomickým a environmentálním vyhodnocením jeho aplikace v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Úvodem je představena aktuální problematika rostoucích cen energií a dále technologie pro využití odpadního tepla v průmyslových provozech jako možné řešení pro zmírnění dopadů rostoucích cen. V další části práce jsou představeny výsledky rešerše technologie vysokoteplotních tepelných čerpadel zahrnující jejich technologické provedení, přehled zde využívaných pracovních látek a popis základních aplikovaných komponent jako výměníky tepla, kompresory a redukční ventily. Praktická část je zaměřena na návrh vysokoteplotního tepelného čerpadla do konkrétního průmyslového provozu. Pomocí simulačních softwarových nástrojů je vybrána vhodná pracovní látka a termodynamický cyklus tepelného čerpadla. Následuje tepelně-hydraulický návrh výparníku, kondenzátoru a výběr kompresorů. Na konec této práce je uvedeno ekonomické zhodnocení navrženého zařízení v daném provozu a jeho porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Z analýzy vyplývá, že investice do tepelného čerpadla je při stávajících cenách energií spojena s uspokojivou dobou návratnosti a úsporou energie v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie., This thesis deals with the thermal-hydraulic design of a high-temperature heat pump for industrial application and the technical, economic, and environmental evaluation of its use in comparison with traditional sources of heat energy. The current issue of rising energy prices is introduced, as are technologies for waste heat recovery in industrial plants as a possible solution to mitigate the impact of rising prices. In the next part of the thesis, the results of the research on high-temperature heat pump technology are presented, including their technological design, an overview of the working fluid used, and a description of the basic applied components such as heat exchangers, compressors, and pressure-reducing valves. The practical part focuses on the design of a high-temperature heat pump for a specific industrial plant. Using simulation software tools, a suitable working fluid and thermodynamic cycle of the heat pump are selected. This is followed by the thermal-hydraulic design of the evaporator, condenser, and selection of compressors. At the end of this thesis, an economic evaluation of the designed plant in the given operation and its comparison with traditional thermal energy sources are presented. The analysis shows that an investment in a heat pump at current energy prices is associated with a acceptable payback period and energy savings compared to traditional sources of thermal energy.

Tato diplomová práce se zabývá tepelně-hydraulickým návrhem vysokoteplotního tepelného čerpadla pro průmyslové využití a dále technickým, ekonomickým a environmentálním vyhodnocením jeho aplikace v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Úvodem je představena aktuální problematika rostoucích cen energií a dále technologie pro využití odpadního tepla v průmyslových provozech jako možné řešení pro zmírnění dopadů rostoucích cen. V další části práce jsou představeny výsledky rešerše technologie vysokoteplotních tepelných čerpadel zahrnující jejich technologické provedení, přehled zde využívaných pracovních látek a popis základních aplikovaných komponent jako výměníky tepla, kompresory a redukční ventily. Praktická část je zaměřena na návrh vysokoteplotního tepelného čerpadla do konkrétního průmyslového provozu. Pomocí simulačních softwarových nástrojů je vybrána vhodná pracovní látka a termodynamický cyklus tepelného čerpadla. Následuje tepelně-hydraulický návrh výparníku, kondenzátoru a výběr kompresorů. Na konec této práce je uvedeno ekonomické zhodnocení navrženého zařízení v daném provozu a jeho porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Z analýzy vyplývá, že investice do tepelného čerpadla je při stávajících cenách energií spojena s uspokojivou dobou návratnosti a úsporou energie v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie., This thesis deals with the thermal-hydraulic design of a high-temperature heat pump for industrial application and the technical, economic, and environmental evaluation of its use in comparison with traditional sources of heat energy. The current issue of rising energy prices is introduced, as are technologies for waste heat recovery in industrial plants as a possible solution to mitigate the impact of rising prices. In the next part of the thesis, the results of the research on high-temperature heat pump technology are presented, including their technological design, an overview of the working fluid used, and a description of the basic applied components such as heat exchangers, compressors, and pressure-reducing valves. The practical part focuses on the design of a high-temperature heat pump for a specific industrial plant. Using simulation software tools, a suitable working fluid and thermodynamic cycle of the heat pump are selected. This is followed by the thermal-hydraulic design of the evaporator, condenser, and selection of compressors. At the end of this thesis, an economic evaluation of the designed plant in the given operation and its comparison with traditional thermal energy sources are presented. The analysis shows that an investment in a heat pump at current energy prices is associated with a acceptable payback period and energy savings compared to traditional sources of thermal energy.

Tato diplomová práce se zabývá tepelně-hydraulickým návrhem vysokoteplotního tepelného čerpadla pro průmyslové využití a dále technickým, ekonomickým a environmentálním vyhodnocením jeho aplikace v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Úvodem je představena aktuální problematika rostoucích cen energií a dále technologie pro využití odpadního tepla v průmyslových provozech jako možné řešení pro zmírnění dopadů rostoucích cen. V další části práce jsou představeny výsledky rešerše technologie vysokoteplotních tepelných čerpadel zahrnující jejich technologické provedení, přehled zde využívaných pracovních látek a popis základních aplikovaných komponent jako výměníky tepla, kompresory a redukční ventily. Praktická část je zaměřena na návrh vysokoteplotního tepelného čerpadla do konkrétního průmyslového provozu. Pomocí simulačních softwarových nástrojů je vybrána vhodná pracovní látka a termodynamický cyklus tepelného čerpadla. Následuje tepelně-hydraulický návrh výparníku, kondenzátoru a výběr kompresorů. Na konec této práce je uvedeno ekonomické zhodnocení navrženého zařízení v daném provozu a jeho porovnání s tradičními zdroji tepelné energie. Z analýzy vyplývá, že investice do tepelného čerpadla je při stávajících cenách energií spojena s uspokojivou dobou návratnosti a úsporou energie v porovnání s tradičními zdroji tepelné energie., This thesis deals with the thermal-hydraulic design of a high-temperature heat pump for industrial application and the technical, economic, and environmental evaluation of its use in comparison with traditional sources of heat energy. The current issue of rising energy prices is introduced, as are technologies for waste heat recovery in industrial plants as a possible solution to mitigate the impact of rising prices. In the next part of the thesis, the results of the research on high-temperature heat pump technology are presented, including their technological design, an overview of the working fluid used, and a description of the basic applied components such as heat exchangers, compressors, and pressure-reducing valves. The practical part focuses on the design of a high-temperature heat pump for a specific industrial plant. Using simulation software tools, a suitable working fluid and thermodynamic cycle of the heat pump are selected. This is followed by the thermal-hydraulic design of the evaporator, condenser, and selection of compressors. At the end of this thesis, an economic evaluation of the designed plant in the given operation and its comparison with traditional thermal energy sources are presented. The analysis shows that an investment in a heat pump at current energy prices is associated with a acceptable payback period and energy savings compared to traditional sources of thermal energy.

Táto diplomová práca sa zaoberá návrhom tepelných výmenníkov pre ohrev surovej ropy. V prvej časti je spracovaný teoretický základ prenosu tepla, vlastností tepelných výmenníkov a vlastností ropy. V druhej časti je vypracovaný návrh dvoch tepelných výmenníkov. V prvom variante bola v trubkách umiestnená ropa a na strane plášťa bola umiestnená para. Pre druhý variant bolo umiestnenie médií vymenené. Návrhová časť pozostáva z návrhu geometrie trubiek, plášťa a prepážok. Ďalej bol prevedený tepelný a hydraulický výpočet. V závere boli navrhnuté varianty porovnané a bolo vybrané výhodnejšie prevedenie., This diploma thesis deals with the design of heat exchangers for crude oil heating. The first part deals with the theoretical basis of heat transfer, heat exchanger properties and oil properties. In the second part, a design of two heat exchangers was developed. In the first variant, oil was placed in the pipes and steam was placed on the shell side. For the second variant, the media placement has been swapped. The design part consists of the design of the geometry of the tubes, the shell, and the baffles. Furthermore, thermal, and hydraulic calculations were performed. At the end, the proposed variants were compared, and a more advantageous design was selected.

Cieľom bakalárskej práce je navrhnúť hlavné komponenty tepelného čerpadla na základe zadaných parametrov. Prvá teoretická časť tvorí úvod do problematiky tepelných čerpadiel. Opisuje typy tepelných čerpadiel, zdroje energií a ich výhody a nevýhody. V druhej výpočtovej časti bol prevedený výpočet podľa zadaných parametrov, na základe ktorého boli vhodne zvolené hlavné komponenty tepelného čerpadla., The aim of this thesis is to design the main components of the heat pump on the basis of specified parameters. The first theoretical part is an introduction to the problem of heat pumps. It describes types of heat pumps, energy sources and their advantages and disadvantages. In the second calculation part, the calculation was performed according to the entered parameters on the basis of which the heat pump components were suitably selected.

Zaměřením této práce jsou plynové kogenerační jednotky se spalovacím motorem. Cílem je představit a analyzovat predikční model s následnou úpravou a experimentální validací. Tomu předchází náležitý teoretický úvod do problematiky kogeneračních jednotek (KJ). Nejprve je nastíněna role KJ v transformaci současné energetiky, na kterou jsou kladeny stále větší nároky. Dále jsou stručně představeny typy KJ včetně jejich předností. Následuje detailní popis jejich konstrukce společně s faktory ovlivňujícími provozní parametry. Pro pochopení dané problematiky je kladen důraz na popis analytických vztahů z oboru termomechaniky a fyzikální chemie. Současně je také při modelování KJ využito znalostí získaných během studia a vlastních pracovních zkušeností z oblasti výroby kogeneračních jednotek. Výsledný predikční model vykazuje odchylky až 12 % vůči nominálním parametrům. Při validaci experimentálními daty vykazuje odchylku až 31,1 %. Obecně model není vhodný pro přesnou predikci provozních parametrů. Zároveň byl však úspěšně validován v rámci určení trendu závislostí provozních parametrů na koncentraci vodíku v palivu., The focus of this work is on gas-fired combined heat and power (CHP) units with internal combustion engine. The aim is to present and analyse a prediction model with subsequent modification and experimental validation. This is preceded by a proper theoretical introduction to CHP units. First, the role of CHP in the transformation of the contemporary energy sector, which is under increasing demands, is outlined. Next, the types of CHP units are briefly introduced, including their advantages. This is followed by a detailed description of their design together with the factors influencing their operating parameters. For the understanding of the subject, emphasis is placed on the description of analytical relations in the field of thermomechanics and physical chemistry. Furthermore, the modelling of CHP is approached based on knowledge gained during the study and work experience in the field of CHP units. The final adjusted predictive model shows deviations of up to 12 % with respect to the nominal parameters. When validated with experimental data, it shows a deviation of up to 31,1 %. In general, the model is not suitable for accurate prediction of operating parameters. However, it has been successfully validated in determining the trend of the dependence of the operating parameters on the hydrogen concentration in the fuel.