< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Приклад розрахунку компресійного теплового насосу

Розрахувати схему одноступінчастого парокомпресійного теплового насосу (рисі.15) з теплопродуктивністю 46,5 кВт. Як джерело тепла низького потенціалу використовується річкова вода з температурою на вході у випарник /н] = 10°С і на виході з нього /н2= 6°С. Температура води на вході в охолоджувач /но = 35°С, а на виході з конденсатора /В|= 70°С. Робочий агент в установці - хладон К21.

Схема теплового насосу.

Рис. 1.15 Схема теплового насосу.

Позначки-на рис. 1.8

Рішення. Приймаючи кінцеву різницю температур у випарнику Л/н =/„2 -/о= 2,5 К, знаходимо температуру випару '0 = 'н2-Д/н = 6-2'5 = 3,5°С.

Задаючись кінцевою різницею температур у конденсаторі Д/к - /в | - /к = 5°С, визначаємо температуру конденсації 'к='.1-Ч=70 + 5 = 75вС.

Використовуючи 7> -діаграму, знаходимо параметри робочого агента в наступних характерних точках схеми:

точка 1: г, "/0 = 3,5°С, р,= 0,08 МПа, Л,= 665 кДж/кг, Ч = 0,275 м3/кг;

точка 2: р2 = 0,78 МПа, /^ = 724 кДж/кг, /2 = 1 Ю°С;

точка 3: /3 - 75°С, />з= 0,78 МПа, /"3= 506 кДж/кг;

точка 4: /4=/п0 + Д/Н0 = 35 + 10 = 45°С, р4= 0,78 МПа, /"4=468 кДж/кг,

точка 5: /5 = +3,5°С, р5= 0,08 МПа, /15= 468 кДж/кг.

Ентальпія робочого агента на виході з компресора при внутрішньому адіабатному ККД компресора г), = 0,8

Внутрішня робота компресора /в "Лг -Л|= 739 -665 = 74 кДж/кг.

Питоме теплове навантаження випарника

<70 = А, -Л5 =665-468= 197 кДж/кг.

Питоме теплове навантаження конденсатора Як = ¿2 - Лз в 739 - 506 = 233 кДж/кг.

Питоме теплове навантаження охолоджувача <7П0 = /?3 - //4 = 506 - 468 = 38 кДж/кг.

Енергетичний баланс 0 = 'в + ?о=?к+?по =74 + 197 = 233+38 = 271 кДж/кг.

Масова витрата робочого агента с = Єв/(^к + 9по) =46,5/(233+38) = 0,172 кг/с.

Об'ємна продуктивність компресора Ух = О • v, = 0,172 0,275 = 16,9 мЗ/ч = 0,0047 м3/с.

Розрахункове теплове навантаження випарника ЄЬ=90С= 197 0,172 = 34 кВт.

Розрахункове теплове навантаження охолоджувача йіо = ЯпоО= 38 • 0,172 = 6,8 кВт.

Приймаючи електромеханічний ККД компресора г|эм = о 9 визначаємо питому роботу компресора Іш = 'в' Лэм = 74/0>9 = 82>2 кДж/кг.

Питома витрата електроенергії на одиницю виробленого тепла а™ = 'км 1 (Як + ?по) = 82,2/(233 + 38) = 0,304.

Електрична потужність компресора *э = Іш° = 82,2-0,172 = 4,2 кВт.

Коефіцієнт трансформації ос=(9к+9по)^Км=1/эт.н = 1/0,304 = 3,3.

Середня температура низькотемпературного тепловіддатчика

Тн ер = (10 + 6У2 + 273 = 281 К-

Середня температура отриманого тепла Гвср= (70 + 35)/2 + 273 = 325,5 К.

Коефіцієнт працездатності тепла з потенціалом (т9)в = 1 -(293/325,5)= 1 -0,9 = 0,1.

Коефіцієнт перетворення теплонасосної установки

Струминні теплові насоси

Струминні ТН відносяться до пристроїв із тепловим приводом. Замість механічного компресора застосовують струминні компресори. У холодильній техніці такі пристрої зустрічаються в пароструминних (ежекторних) холодильних машинах, де як робоча речовина використовується водяна пара.

Струминний компресор одержує приводну енергію у вигляді питомої ентальпії робочої пари з пароперетворювачем зовнішньої теплоти (рис. 1.16). У струминному компресорі енергія, що міститься в робочій парі, перетворюється в енергію струменя, а пара хладоагента завдяки процесу інжекції відсмоктується з випарника, змішується з робочою парою й у дифузорі стискується до тиску конденсатора. Змішувальний процес, характерний для струминного компресора, у принципі незворотний, і у зв'язку із цим термодинамічна досконалість циклів струминних ТН менше, ніж з механічним компресором.

Схема струминного теплового насосу:

Рис. 1.16. Схема струминного теплового насосу:

  • 1 — генератор робочої пари;
  • 2 - насос; 3 - конденсатор;
  • 4 — струминний компресор;
  • 5 - дросель; 6 - випарник

Через низький ККД струминних компресорів і незначний стиск дотепер немає відомостей про застосування пароструминних ТН. Звичайно більш доцільне використання пари, що є в наявності, залежно від її параметрів для турбін, що виробляють електроенергію або безпосередньо для опалення.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >