ВОПРОСЫ ТЕОРИИ. И ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ. ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ С КОМПРЕССИОННЫМ ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ

На рис. 1.60 приведена схема гелиоустановки системы теплоснабжения. Источником энергии для теплового насо­са служат солнечная энергия и низкопотенциальная тепло­та грунта. Для более равномерного теплоснабжения потре­бителей схемой предусмотрена система аккумулирования теплоты.

Рассматриваемую систему можно представить как сово­купность вершин (элементов системы) и дуг (физических потоков между элементами). В этом случае получаем па­раметрический потоковый граф (ППГ), который является топологической моделью системы. Пользуясь ППГ, строят эксергетический потоковый граф (ЭПГ), который сохраня­ет топологическую модель, но дополнительно учитывает потоки эксергии.

Представление ЭПГ как Е(А, Г) позволяет указать мно­жество вершин, связанных эксергетическими потоками с какой-либо отдельно рассматриваемой вершиной.

Потери эксергии П. в произвольной вершине графа Е(А, Г) определяются алгебраической суммой значений дуг

графа, отрицательно или положительно инцидентных рас­сматриваемой вершине. Для цифрового описания ЭПГ ис­пользуют матрицу инциденций.

Рис. 1.60.

Принципиальная схема си­стемы теплоснабжения с компрессионным тепловым насосом:

1 - солнечные коллекторы; 2 - си­стема отопления; 3 - горячее во­доснабжение; 4 — сточные воды; 5 - насосы; 6 - аккумулятор те­плоты; 7 - потребитель теплоты; 8 - тепловой насос; 9 - бак; 10 - теплообменник, установлен­ный в грунте; К - конденсатор; И — испаритель

Информационная схема, являющаяся основой для по­строения графа (рис. 1.61), отличается от принципиаль­ной схемы установки (рис. 1.60) подробным описанием теплового насоса и раскрытием всей совокупности тепло­обменных аппаратов, которое необходимо для более точно­го качественного описания процессов аккумулирования и передачи тепла.

На рис. 1.62 представлен эксергетический потоковый граф рассматриваемой системы. Потоковый ЭПГ дополнен матрицей инциденций.

На рис. 1.61 и 1.62 приняты обозначения:

I - компрессор; II - конденсатор; III - регенератив­ный теплообменник; IV - дроссельный вентиль; V - испа­ритель; VI - теплообменник теплоты низкого потенциала; VII - теплообменник горячего водоснабжения; VIII, XII, XIV - насосы; IX - аккумулятор теплоты высокого потен­циала; X - теплообменник гелиосистемы; XI — теплообмен­ник отопительной системы; XIII - солнечный коллектор;

-» - эксерго-топологическии поток; => - поток эксергии вводимой в систему.

Для конкретной схемы ЭВМ рассчитывает необходи­мые данные и определяет значение эксергии в данной точке схемы, значение эксергетических потоков и потерь в элементах, а также эксергетический КПД г|эм системы в целом, сканируя по строкам матрицы инциденций. Ана­лизируя несколько вариантов схемных решений, можно определить оптимальное решение с точки зрения энергети­ческих потерь.

Значения удельной эксергии рабочего тела в узловых точках цикла

e. = h.-h - Т (8.-8 ). (1.268)

Эксергия, подводимая к системе (с учетом электромеха­нических КПД электродвигателей насосов и компрессора),

Явх =^+1(^/0- (1-269)

Потеря эксергии в главных элементах системы

Рис. 1.62.

Эксергетический потоковый граф и соответствующая ему матрица инциденций

П, = Elax + Y^ejmljGj.

Потеря эксергии в прочих элементах системы

Эксергетический КПД системы

(1.272)

В этих формулах приняты обозначения: лг.. - ма­трица инциденций; Ne - эффективная мощность приво­да; G - расход; индексы: I - главные элементы системы; k - прочие элементы системы; Elp, Ehp, eyp ~ располагаемая эксергия элементов и системы в целом; i, j — коэффициен­ты влияния.

Представленная система уравнений (1.268)-(1.272) яв­ляется обобщенной математической моделью элементов системы и процессов, в них протекающих, и в совокуп­ности с балансовыми уравнениями и топологией схемы дает полную математическую модель системы, включая ее структуру.