Тепловые насосы

РЕАЛЬНЫЙ ЦИКЛ

Рабочие циклы, описанные в предыдущих разделах, сущест­венно идеализированы. Хотя в них и учитывались практические ограничения, связанные с необходимостью сжатия только сухого пара, а также отсутствие расширительной машины, предполага­лось, что КПД всех элементов составляет 100%. Покажем теперь, чем реальная машина отличается от идеальной.

Главным компонентом теплового насоса является компрессор. Ранее уже говорилось, что компрессор должен сжимать только су­хой пар и рабочее тело до входа в компрессор должно быть не­сколько. перегрето. Это показано на рис. 2.5, где рабочее тело теперь поступает в компрессор в состоянии 5' вместо 5. Перегрев создает зону безопасности для уменьшения попадания капель жидкости в компрессор. Это достигается ценой некоторого увели­чения компрессора, поскольку он должен сжимать более разре* жеиный пар при том же массовом расходе. Более серьезная проб* лема состоит в повышении температуры на выходе из компрессо­ра, которая ограничивается стойкостью выхлопных клапанов.

Другое существенное отклонение от идеализированного цикла определяется КПД компрессора. Из-за теплообмена между рабо­чим телом и компрессором и необратимости течения внутри ком­прессора повышение энтальпии в нем больше, чем в идеализиро­ванном цикле, что также повышает выходную температуру. На рис. 2.5 это показано точкой 1. Повышение энтальпии оценивается изоэнтропическим КПД компрессора. Повышение энтальпии в ре - алыюм компрессоре обозначается W', а при идеальном изоэнтро - пическом сжатии W. Изоэнтропический КПД равен W/W'. На практике поршневые компрессоры имеют изоэнтропический КПД около 70%. Отметим, что изоэнтропическое сжатие требует мини­мальной работы при иеохлаждаемом компрессоре. Работу можно снизить путем его охлаждения, но поскольку задачей теплового насоса является отдача тепла при высокой температуре, такое охлаждение невыгодно или фактически невозможно.

Механический КПД =

Существуют еще два показателя эффективности компрессора. Механический КПД показывает, какая доля работы, подведенной к валу компрессора, отдана рабочему телу:

Повышение эитальпниХмассовый расход Мощность, подведенная к компрессору

Обычно он равен 95%. Заметим, что оба эти КПД одинаково важ­ны, так как они влияют на КОП реального теплового насоса.

Объемный КПД =

Наконец, есть еще объемный КПД, который влияет не на КОП, а на капиталовложения в оборудование, поскольку определяет размеры компрессора:

Массовый расход X удельный объем иа входе Объем, проходимый поршнем в единицу времени

Его типичное значение также около 95%.

Потери имеются и в других элементах рабочего цикла, а не только в компрессоре. Когда рабочее тело проходит через теплооб­менник, давление несколько падает. Скорость обычно стремятся поддерживать достаточно высокой и исключить застойные зоны, в которых собирается масло. Влияние этого падения давления проявляется в отклонении от изотермических условий при тепло­обмене (см. рис. 2.5). Фактически отклонение обычно не превосхо­дит градуса, и на рисунке его влияние несколько преувеличено. Оно проявляется как в испарителе, так и в конденсаторе.

Последнее отклонение от реального цикла, которое здесь рас­сматривается, связано с переохлаждением. В идеальном цикле дросселирование начиналось от точки 3 на левой пограничной кривой. Однако любые потери в трубопроводах между конденса­тором и дросселем вызывают некоторое испарение, что ухудшает работу дросселя. Желательно ввести переохлаждение до точки 3. Переохлаждение также снижает долю пара, поступающего, в ис­паритель, но чтобы осуществить переохлаждение, нужно иметь теплоноситель с достаточно низкой температурой. Обычно вода или воздух, отводящие тепло от конденсатора, не могут служить для этого, так как задача теплового насоса состоит в поддержа­нии их потока максимально нагретым [3].

Несколько ранее была объяснена необходимость перегрева ра­бочего тела после испарителя, что привело к удобному и элегант­ному решению: тепло, отводимое от конденсатора при переохлаж-

Р

РЕАЛЬНЫЙ ЦИКЛ

Рис. 2.5. Реальный парокомпрессиоииый цикл.

А

Рис. 2.6. Парокомпрессиоииый цикл с промежуточным теплообмен­ником — регенератором.

1 — испаритель; 2 — компрессор; 3 — двигатель; 4 — конденсатор; 5 — про­межуточный теплообменник.

Дении с температурой Тц, используется для перегрева засасывае­мого в компрессор пара с температурой TL путем установки про­межуточного теплообменника — переохладителя (рис. 2.6).

Заметим, что переохладитель не влияет непосредственно на КОП, поскольку избыток энтальпии, полученный при высокой тем­пературе между точками 3 и 3', не отдается потребителю, а ис­пользуется внутри цикла между точками 5 и 5' (см. рис. 2.5). Однако косвенно переохладитель повышает КОП, поскольку по­зволяет воспринимать тепло при TL более близко к изотерме.

Тепловые насосы

Скажем «да» теплу в доме и обеспечим его

Одним из самых ответственных вопросов при строительстве загородного дома является выбор отопительной системы, ведь в данном вопросе важно учесть те затраты, к которым нужно будет быть готовым при установке оборудования …

Какие отопительные системы снизят счета за отопление?

Чтобы в процессе эксплуатации здания, нести как можно меньше затрат энергии, стоит во время строительства дома планировать монтаж современных отопительных систем. Современная отопительная система не должна негативно воздействовать на среду, …

Геотремальное отопление загородного дома

Тепловой насос получает тепло от земли и подает его в дом. Таким образом, это один из самых дешевых способов отопления загородного дома.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.