ТЕПЛОВОЙ НАСОС «TEMPLIFIER» ФИРМЫ WESTINGHOUSE
Название «Templifier» образовано из двух слов: «temperature amplifier» [17]. Тепловой насос разработан на основе опыта создания больших холодильных установок. Под упомянутым названием выпускается ряд машин различной мощности (до 3 МВт) с центробежными компрессорами, дающими полезное тепло при температуре до 110 °С (на фреоне R114) при температуре источника тепла от 27 до 77 °С и температуре подаваемой жидкости от 60 до 120 °С соответственно. При малых мощностях используют поршневые компрессоры.
Основным элементом насоса «Templifier» большой мощности служит компрессор с герметичным электроприводом (рис. 7.29), одноступенчатый, с гидравлически управляемой системой регулирования. Герметизированный асинхронный электродвигатель охлаждается дозированным впрыском жидкости со специальной защитой от превышения температуры. Регулирование компрессора при изменении нагрузки производится с помощью лопаточного регулирующего аппарата на входе с гидравлическим управлением, что
|
Рис. 7.29. Компрессор и электродвигатель теплового насоса «ТетрШіег». I — герметичный электродвигатель; 2 — масляный фильтр; 3 — регулируемый диффузор; 4 — колесо компрессора; 5 — поршень регулирования лопаточного аппарата; в — входные лопатки; 7 — вал компрессора; 8 — вал электродвигателя. |
Обеспечивает устойчивую работу на различных режимах. Положение лопаток определяется изменением температуры воды, уходящей из конденсатора. Имеется встроенная система автоматического отключения и быстрого реагирования на избыточное давление с перекрытием входа лопатками. Общий вид установки показан на рис. 7.30. Она включает станцию управления с датчиками давления, системами защиты и выключателями. Система смазки питается независимым герметичным маслонасосом. Конденсатор и испаритель—кожухотрубного типа (см. гл. 3). В конденсаторе стальной кожух и медные трубки. В испарителе хладоагент находится между трубками из меди с оребрением.
На рис. 7.31 показана типичная схема для насоса «Templifier», предназначенного для подачи горячей воды при 65 °С с использованием источника тепла — воды при 35 °С. Схема идентична всем парокомпрессионным тепловым насосам и не требует дополнительных пояснений. На рис. 7.32 показано изменение КОП в зависимости от температур на входе и выходе. Для примера, указанного на рис. 7.31, получается КОП = 4,4, т. е. на каждый 1 МВт полезной
|
Тепловой мощности требуется затратить 237 кВт электрической мощности на привод компрессора. По сравнению с многими домашними и коммерческими тепловыми насосами, описанными в гл. 5 и 6, где КОП обычно меньше 3, в рассматриваемом случае малая разность температур между испарителем и конденсатором позволяет получить экономию топлива с учетом его затрат на производство электроэнергии (720 кВт). Однако эта экономия несколько меньшем, чем могла бы быть получена при газомоторном приводе, описанном выше. Экономия текущих затрат при сравнении насоса «ТетрШіег» с другими источниками тепла на разных топливах показана в табл. 7.13. Таблица 7.13. Текущие затраты источников тепла
|
Рис. 7.33. Применение насоса «Templifier» с поршневым компрессором и использованием сбросного тепла сварочной машины.
|
В табл. 7.14 приведены характеристики серии водо-водяных установок «Templifier» с центробежными компрессорами. Для некоторых источников и потребителей тепла применяются теплообменники из нержавеющей стали. Таблица 7.14. Параметры установок «Templifier»
|
|
В США уже работают около 15 таких установок. Первый насос «Templifier» в Европе установлен в Англии на новой фабрике молочных продуктов в 1979 г. Получен КОП выше 4,5, что позволило за счет потребления 170 кВт электрической мощности использовать сбросное тепло стерилизатора молока и подать 910 кВт тепла в питательной воде для котлов, технологических процессов и отопления. Система дает также значительную экономию воды, которую можно использовать для охлаждения стерилизатора. |
1—3— процессы; 4 — градирня; 5 —испаритель; 6 — конденсатор.
В серии тепловых насосов «Teifiplifier» для небольших мощностей применяют и поршневые компрессоры. В них используется тепло при 15—55 °С и подается при 45—105 °С, что несколько отличает от центробежных установок. Типичное применение показано на рис. 7.33. Указанные на схеме три процесса — это электродуговые сварочные машины, работающие 10,5 ч днем непрерывно, а иногда и ночью. До применения насосов «Templifier» теплота процессов сбрасывалась через градирни в атмосферу, что приводило к потере 90 кВт тепла.
При нормальной работе сварочной машины в «Templifier» поступает 3 л/мин воды при 38 °С, она охлаждается до 30 °С и возвращается снова в сварочную машину с такой же температурой, как при применении градирни. Полученное тепло нагревает в кон-
Денсаторе 2,6 л/мин поступающей в систему отопления воды от 70 до 82 °С.
Теплопроизводительность установки согласуется с потребностями в тепле на отопление путем регулирования компрессора в зависимости от температуры обратной воды. В связи с необходимостью охлаждения воды при отсутствии тепловой нагрузки градирня в этой схеме сохраняется.
Серия таких агрегатов с поршневыми компрессорами состоит из шести типоразмеров мощностью от 75 до 300 кВт и стоимостью от 700 до 12 000 ф. ст. [28]. Срок окупаемости 3 —5 лет. Чаще всего их применяют для нагрева воды в технологических процессах с использованием сбросного тепла. Однако они могут работать и с солнечным, и даже с обычным воздушным источником тепла.
Расширение промышленного применения установки ожидается по мере повышения температуры конденсации. Выпускаемые промышленные насосы с поршневыми компрессорами мощностью от 130 до 800 кВт на фреонах R22 и R12 работают при температуре конденсации 85 °С, температуре подаваемой воды 75 °С и имеют КОП = 4-М,4.
