Тепловые насосы

ВЫБОР РАБОЧЕГО ТЕЛА

Диап^он рабочих тел фактически безграничен. Каждая жид­кость, способная испаряться в интервале давлений от 0,1 до 2 МПа при приемлемойктем пера туре, представляет интерес. Но и за пре­делами указанного интервала могут открыться новые возможности.

Следуя установившейся практике, пронумеруем хладоагенты в соответствии со стандартным перечнем ASHRAE. Они разделены на галоидоуглеродные, циклические органические соединения, азеотропы углеводороды, кислородные соединения, азотные соеди­нения, неорганические соединения и ненасыщенные органические соединения. Далее рассматриваются в основном галоидоуглерод­ные соединения, известные по их. торговым наименованиям: Фреон, Арктон, Генетрон и т. п. В соответствии с обозначениями ASHRAE они далее обозначаются просто, например, как R12 (CC12F2).

На первый взгляд, выбор рабочего тела непосредственно влия­ет на КОП. На практике, однако, КОП остается почти постоянным

Таблица 3.1. Свойства хладоагентов

Хладоагент

Эта и

Окнсь азота Двуокись углерода Бромтрифтор метан Пропилен Пропан

22/115 Азеотроп

Хлордифтор метай

Хлорпентафторэтан

Аммиак

12/152а

Азеотроп

Д ихлордифтор метан

Метилхлорид

Изобутаи

Двуокись серы

Метиламии

Бутан

Дихлортетрафторэтан

Дихлорфтор метан

Этилхлорид

Этиламии

Трнхлорфтор метан

Метилформат

Этиловый эфир

Метиленхлорид

Трихлортрифторэтан

Днхлорэтилеи

Трихлорэтилен

Давление испарителе, 0,1 МПа

Давление в конден­саторе, 0,1 МПа

Отношение давлений

Холодо - пронзво - днтель - иость, кДж/кг

16,3

46,6

2,86

136

21,3

64,6

3,03

198

22,9

72,1

3,15

129

5,38

18,0

3,36

68

3,56

12,5

3,51

402

2,89

10,7

3,70

281

3,49

13,1

3,75

106

2,95

11,9

4,03

163

2,66

10,4

3,89

68

2,36

11,7

4,94

1103

2,14

8,79

4,12

141

1,82

7,44

4,08

116

1,46

6,53

4,48

349

0,90

4,10

4,54

259

0,81

4,58

5,63

329

0,68

4,24

6,13

707

0,57

2,85

5,07

299

0,47

2,53

5,42

100

0,36

2,15

5,96

208

0,32

1,86

5,83

331

0,23

1,70

7,40

525

0,21

1,25

6,19

155

0,13

0,96

7,74

440

0,10

0,85

8,20

294

0,081

0,69

8,60

313

0,071

0,54

8,02

125

0,058

0,48

8,42

266

0,014

0,13

11,65

213

Для широкого набора хладоагентов с существенно разными давле­ниями и плотностями, если при этом температуры испарения и кон­денсации одинаковы (табл. 3.1).

В этой таблице КОП для разных хладоагентов подсчитан для температуры испарения—13 и температуры конденсации 30° С. Метод расчета такой же, как описанный в предыдущей главе. Предполагалось, что всасывается насыщенный пар во всех случа­ях, кроме R113, R114 и R115. Для них предполагалось, что при всасывании пар слегка перегрет, а на выходе из компрессора до­стигаются условия насыщения. Такое допущение связано с приня­тым в расчете предположением о сжатии по изоэнтропе, которая для указанных хладоагентов на р — h диаграмме приводит к ли­нии насыщения.

Отметим, что КОП. остается постоянным в пределах 4,8±10%. Важным исключением являются также хладоагенты, у которых температура конденсации 30° С близка к критической. Причина становится ясной из рис. 2.4. По мере приближения температуры к

25,8

0,033

0,86

1,46

2,41

50

82

17,8

0,017

0,31

0,98

3,60

37

27,4

0,017

0 45

1,37

2,56

66

31

51,9

0,024

1,24

0,77

4,25

51

67

8,3

0,163

1,43

0,78

4,51

42

92

12,5

0,155

1,93

0,77

4,58

36

97

33,1

0,051

1,70

0,80

4,37

37

82

21,6

0,077

1,68

0,75

4,66

53

96

52,0

0,048

2,50

0,87

4,02

30

,80

3,2

0,509

1,62

0,74

4,76

99

24,9

0,094

2,34

0,75

4,65

41

І06

30,2

0,091

2,75

0,75

4,70

38

112

10,0

0,28

2,81

0,72

4,90

78

143

13,5

0,40

5,43

0,81

4,36

27

135

10,7

0,40

4,29

0,72

4,87

88

158

5,0

0,97

4,83

0,73

4,81

175

11,8

0,62

7,32

0,71

4,95

31

152

35,1

0,27

9,50

0,78

4,49

30

146

16,9

0,57

9,64

0,70

5,01

61

178

11,0

1,07

11,7

0,68

5,21

41

187

6,7

2,02

18,3

0,64

5,52

183

22,6

0,76

17,2

0,70

5,03

44

198

8,0

3,01

24,1

214

11,9

2,18

26,1

0,61

5,74

194

11,3

3,12

35,1

0,72

4,90

96

237

28,2

1,71

48,2

0,73

4,84

30

214

13,2

3,97

52,5

0,73

4,83

243

16,5

14,32

237

0,73

3,82

271

Расход хла­доагента, кг/с

Удельный объем при всасывании, ма/кг

Объемный расход, Ю-3 м® /с

Мощность на валу, кВт

Коп

Теипера - тура сжатия, °С

Критичес­кая темпе­ратура, "С

Критической скрытая теплота парообразования быстро уменьшает­ся. Теплоту отдает перегретый пар, но при существенном сниже­нии КОП. Примером служит R170 (КОП = 2,41, критическая тем­пература 32° С) и R744 (КОП=2,56, критическая температура 31° С) [6].

Как. видно из сравнения хладоагентов, наилучший путь для по­вышения эффективности состоит в удалении от критического дав­ления. На практике, однако, это ведет к понижению плотности пара и еще более серьезным ограничениям, чем потеря эффектив­ности.

Теперь отметим в табл. 3.1 графу «Объемный расход». Прохо­димый поршнем компрессора в единицу времени объем для раз­личных хладоагентов изменяется более чем в 500 раз при сравии - тельно малом изменении мощности. Очевидно, что цена и эффек* тивность различных компрессоров, необходимых для каждого из хладоагентов, имеет большее значение, чем теоретическая величи­на КОП. Указанные обстоятельства заставляют работать в области температур, более близких к критической, чем это вытекает из требований энергетической эффективности. Сопоставление цифр для степени сжатия приводит к тому же заключению: работа при низких давлениях пара ведет к непропорционально большим ком - пресрорам.

Эти соображения оставляют диапазон возможных хладоаген­тов от R13B1 до R40 (метилхлорид), из которого и подбираются подходящие рабочие тела. Все эти вещества весьма близки по сте-. пени сжатия и объемному расходу, так что окончательный выбор делается на основе соображений безопасности, энергетической эф - фективности и стоимости.

С точки зрения безопасности такие горючие вещества, как про­пилен, пропан, метилхлорид, исключаются из рассмотрения. Их нельзя применять в тех случаях, когда не может быть обеспечена удовлетворительная техническая эксплуатация, в частности при теплоснабжении жилищ.

Аммиак нежелателен из-за его токсичности, которая выше толь­ко у сернистого ангидрида. Несмотря на это, аммиак все же при­меняется довольно широко в домашних холодильниках, где накоп­лен немалый опыт эксплуатации. Как видно из табл. 3.1, наиболее приемлемым являются негорючие нетоксичные галоидоуглеродные соединения, среди которых можно сделать выбор. Как показано в гл. 5, для домашних абсорбционных установок аммиак остается предпочтительным.

Было бы слишком поспешным давать здесь рекомендации ка­кой-то одной жидкости, но из приведенных цифр становится ясно, почему так широко применяются R22 и R12. Преимущество азеот­ропних смесей, в том числе недавно изобретенных 12В1 и 13В1, трудно использовать из-за их дороговизны. Ниже приведены отно­сительные стоимости смесей 12В1 и 13В1, широко применяемых в пожаротушении благодаря их инертности, в сопоставлении с дру­гими хладоагентами:

Rll R12 R13B1 R22 R114 R502

1*0 1,14 6,4 2,0 2,0 2,95

Химическая стабильность имеет существенное значение для тепловых насосов. В холодильниках и кондиционерах рабочие жид­кости применяют уже много лет, но в тепловых насосах рабочие температуры существенно выше. Разрушение хладоагента в основ­ном происходит, на выходе из компрессора — в наиболее горячей точке цикла. Здесь металлические поверхности играют роль ката­лизатора разложения хладоагента в смеси с небольшим количест­вом масла, движущегося с большой скоростью. Моделировать та­кие условия в опытах с запаянными трубками или других испыта­ниях на совместимость очень трудно. Следует опираться на прямой опыт эксплуатации, который дает возможность [12] указать мак­симальную температуру длительной выдержки для хладоагентов (табл. 3.2).

Таблица 3.2. Максимально допустимая температура хладоагентов в присутствии масла, стали и меди

Хладоагент

Температура. °С

Хладоагент

Температура, "С

R11

107

R114

121

R113

107

R22

135—150

R12

121

(R502

135—150

R500

121

R13

>150

Продукты разложения хладоагентов обычно имеют кислотный характер. Они оказывают вредное действие на металлические де­тали и ограничивают ресурс машины. Меры предосторожности об­суждаются более подробно в § 4.6, а пример выбора хладоагента для высокотемпературного теплового насоса приведен в гл. 7.

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.