Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Эксплуатация судовых энергетических установок»

жүктеу/скачать 1.87 Mb.

бет	38/40
Дата	20.12.2022
өлшемі	1.87 Mb.
	#467603
түрі	Учебное пособие

1 ... 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Учебное пособие по СХУ 21.03.2021

13. Тепловые насосы

Контрольные вопросы:

12.1 Какое явление используется для обнаружения утечек хладагента при помощи галоидной горелки (лампы)?

Варианты ответов:
- изменение спектра при горении паров топлива;
- усиление горения топлива если в воздухе есть пары хладона;
- ослабление горения топлива если в воздухе есть пары хладона.

12.2 Последовательность испытания хладоновой системы на прочность и плотность:
Варианты ответов:
- прочность и плотность инертным газом-вакуумирование-парами хладона;
- вакуумирование - прочность и плотность инертным газом- -парами хладона;
- парами хладона -прочность и плотность инертным газом-вакуумирование.

12.3 Назначение в схеме клапана К4:

Варианты ответов:
- для продувки цилиндра компрессора;
- для удаления хладона из системы;
- для подсоединения приборов диагностики.
12.4 Задачей теплотехнических испытаний СХУ являются:
Варианты ответов:
- проверка надежности узлов СХУ;
- определения холодопроизводительности СХУ;
- обнаружение неисправностей узлов СХУ;
- обнаружение утечек хладагента.

13. Тепловые насосы
При работе холодильной установки теплота отбирается из охлаждаемого объема и передается в окружающую среду с более высокой температурой, то есть результатом осуществления холодильного цикла является не только охлаждение теплоотдатчика, но и нагрев теплоприемника. В 1852 г. Кельвин предложил использовать холодильный цикл для нагревания теплоносителя, используемого в системе отопления помещений. Холодильная установка, которая используется для подвода теплоты к нагреваемому объекту, называется тепловым насосом. В таких условиях теплота как бы «перекачивается» от холодного источника к горячему.

Рисунок 13.1- схема теплового насса

Рисунок 13.2 - Цикл теплового насова на диаграмме T-S

Работа теплового насоса (рис. 13.1) мало отличается от работы паровой компрессорной холодильной установки. Источником теплоты низкой температуры для теплового насоса является окружающая среда, например, воздух или вода водоемов и т.д. Из водоема вода с помощью насоса (на рис. 13.1 не показан) подается в испаритель 1, где происходит процесс парообразования. Из испарителя пар высокой степени сухости направляется в компрессор 4, в котором он адиабатно сжимается от давления р₁ до давления р₂, а температура повышается от температуры Т₁ до Т₂. При этом степень сухости пара возрастает и из компрессора выходит перегретый пар.

Этот пар поступает в конденсатор 3, где за счет отдачи теплоты воде, циркулирующей в отопительной системе, происходит его конденсация. В конденсаторе сначала происходит изобарное охлаждение перегретого пара, а затем его полная конденсация по изобаре-изотерме. Из конденсатора хладагент выходит в состоянии насыщения. При давлении р₁ и температуре Т₁ он направляется в дроссельный вентиль 2, где дросселируется до давления р₂ и температуры Т₂. После вентиля влажный пар при температуре Т₂ с малой степенью сухости поступает в испаритель 1. За счет теплоты, отбираемой у воды, содержащаяся во влажном паре жидкость испаряется, степень его сухости при этом возрастает. Затем хладагент направляется в компрессор 4 и цикл замыкается.
Цикл теплового насоса состоит из следующих процессов (рис. 13.2): 1-2 – испарение хладагента в испарителе; 2-3 – адиабатное сжатие хладагента в компрессоре; 3-4 – изобарное охлаждение перегретого пара; 4-5 – конденсация пара в конденсаторе с отдачей теплоты в отопительную систему; 5-1 – дросселирование хладагента.
В рассматриваемом цикле, как и в любом обратном цикле, теплота холодного тела (например, воды из водоема) посредством затраты работы передается горячему телу (воде отопительной системы). При этом в отопительную систему поступает теплота q₁, равная сумме теплоты q₂, отобранной у холодного источника, и работы l, затраченной для осуществления холодильного цикла:

(13.12)

Эффективность теплового насоса оценивается величиной отопительного коэффициента, или коэффициентом преобразования теплоты:

(13.13)

Из рис. 13.2 видно, что q₁ = i₃ – i₁; q₂ = i₂ – i₁. Работа, затрачиваемая в цикле:

l = q₁ – q₂ = (i₃ – i₁) – (i₂ – i₁) = = (i₃ – i₂).

(13.14)

Тогда:

(13.15)

Установим связь отопительного коэффициента σ с холодильным коэффициентом ε.
Если холодильный коэффициент определяетсякак:
_,
тогда для σ можно зависимость представить в таком виде:

(13.16)

Таким образом, чем больше холодильный коэффициент ε, тем выше отопительный коэффициент цикла σ. Так как в тепловом насосе q₁ > l, то всегда имеем σ > 1,0.

При работе теплового насоса по обратному циклу Карно отопительный коэффициент определяется по следующей формуле:
,
или:

(13.17)

Так, если при отоплении здания зимой температура речной воды Т₂ = 273 К, а температура хладагента, при которой он отдает теплоту в отопительную систему Т₁ = 323 К, то максимальный отопительный коэффициент теплового насоса:

Таким образом, тепловой насос передает в отопительную систему количество теплоты, которое в 6,46 раз больше работы, затраченной в цикле. Эффективность работы теплового насоса можно увеличить, если в испаритель будет поступать вода с более высокой температурой, например, охлаждающая вода промышленных печей, конденсаторов турбин и других промышленных агрегатов. Если температура такой воды равна 293 К, то отопительный коэффициент σ увеличивается до 10,77.
Тепловые насосы, в которых используются циклы паровых холодильных установок, менее совершенны, чем с обратным циклом Карно, и их отопительные коэффициенты имеют меньшую величину. В реальных тепловых насосах значение отопительного коэффициента составляет от 3 до 5.
Первая парокомпрессионная аммиачная теплонасосная станция для отопления помещения была построена в 1930 г. В настоящее время тепловые насосы широко используются для отопления помещений и в различных технологических процессах.

жүктеу/скачать 1.87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 32 33 34 35 36 37 38 39 40