ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловой насос и трансформаторы тепла из "Циклы схемы и характеристики термотрансформаторов " Тепловым насосом иногда называют установку, которая служит для повышения температуры потока тепла с целью использования ее при этой повышенной температуре для различных нужд. Следовало бы для уточнения называть тепловым насосом только такое устройство, в котором происходит перенос тепла от источника низкого потенциала (чаше всего окружающей среды) к приемнику тепла более высокого потенциала. [c.203] В то время как назначение холодильной установки состоит в отводе тепла от источника низкой температуры, тепловой насос служит для переноса тепла к телу с температурой, более высокой, чем температура среды. [c.203] Этот коэффициент, очевидно, всегда больше единицы. Следует подчеркнуть, что при обратимом протекании процессов и сравнительно невысоких температурах, при которых требуется получение тепла, значение коэффициента преобразования становится весьма высоким. Например, для распространенного случая отопления зданий, на которое затрачивается ежегодно огромное количество энергии, коэффициент преобразования даже для условий зимнего отопления (при наружной температуре —20°С) равен примерно 7. [c.204] Таким образом, по сравнению с прямым преобразованием электроэнергии в тепло обратимый тепловой насос приводил бы к семикратной экономии. [c.204] Имея в виду, что современные тепловые станции на каждую единицу электроэнергии потребляют около трех единиц тепла топлива, можно сделать вывод, что такой обратимый тепловой насос способен был бы привести к двойной экономии топлива по сравнению с обогревом от отдельных отопительных котельных. [c.204] Однако необратимость процессов, происходящих в теплонасосных установках с обратными циклами, приводит к существенному понижению коэффициента преобразования, и экономия энергии при использовании тепловых насосов, естественно, снижается. [c.204] Для предварительной оценки энергетических показателей теплового насоса удобно пользоваться такой формулой для коэффициента преобразования, в которую входили бы температуры источника и приемника тепла, а также общий коэффициент, учитывающий как потери в цикле, так и потери, связанные с внешней необратимостью. Такой коэффициент выбирается путем сопоставления данных испытаний действительных установок со значением теоретического коэффициента преобразования теплового насоса. [c.205] Более точное значение действительного коэффициента преобразования может быть получено на основе термодинамического анализа обратного кругового процесса. [c.205] Ранее был рассмотрен метод определения термодинамической эффективности обратного цикла. [c.205] Обозначим через тц и т м индикаторный и механический КПД компрессора Т1эл — КПД электродвигателя П — дополнительную затрату мощности вследствие необратимости процесса дросселирования в рабочем цикле. [c.205] Поправка В сильно зависит от температурных условий осуществления цикла и очень слабо — от физических особенностей применяемого агента. Кроме того, вся поправка в целом мало влияет на степень совершенства цикла теплового насоса при обычном температурном интервале его работы. [c.206] Рассмотрим коэффициенты, входящие в выражение (8-1) и (8-2), по возможности представляя их в виде функций температур. [c.207] Коэффициент т]э можно выразить в виде функций физических параметров рабочего вещества, пользуясь известной в холодильной технике методикой Р. Планка. Если же считать, что выбор рабочего вещества для теплового насоса произведен рационально, т. е. так, чтобы верхняя температурная граница цикла была достаточно удалена от критической температуры, то можно при ориентировочных расчетах принять, что 113 — функция только разности температур Т—Т о) и практически одинакова для различных веществ. Расчеты показывают, что при изменении температуры испарения от - -10 до —10°С значения Т1э для разных веществ отличаются менее чем на 5%. [c.207] На рис. 8-1 нанесена зависимость средних значений т]э от разности температур Т—То. Так как т)э оказывается практически линейной функцией разности температур Т—То, то можно пользоваться следующей приближенной формулой т]э= =0,97—0,00412 (Г—Го). [c.208] На основе формулы (8-3) построен график на рис. 8-2, при помощи которого можно определить значения действительного коэффициента преобразования при различных температурах испарения и конденсации рабочего агента. [c.208] Приведенные на рис. 8-2 значения действительного коэффициента преобразования вычислены для установок с поршневыми машинами с диаметром цилиндра около 150 мм. В зависимости от производительности установки будут изменяться значения коэффициентов и Пм. [c.208] Приведенные данные получены на основе анализа испытаний современных поршневых холодильных компрессоров, работающих с легкокипящими агентами. [c.209] Изложенный приближенный метод определения действительного коэффициента преобразования, разработанный автором совместно с проф. Л. 3. Мельцером, может быть использован при технико-экономических расчетах. Например, на основе технико-экономических расчетов выгодным окажется применение теплового насоса с коэффициентом преобразования не ниже 2,5. Пользуясь рис. 8-1, можем сделать вывод, что в этом случае при низкопотенциальном источнике тепла, допускающем температуру испарения —20°С, наивысшая допустимая температура конденсации агента не должна превышать 42°С. Если же имеется источник низкопотенциального тепла, допускающий температуру испарения около 0°С, температура конденсации при соблюдении поставленного выше условия может быть повышена до 62°С. [c.209] Следует подчеркнуть то обстоятельство, что при проектировании теплонасосной установки очень важно предвидеть значение действительного коэффициента преобразования. В этом смысле предварительный расчет энергетических потерь имеет при проектировании теплонасосной установки большее значение, чем при проектировании холодильной машины, так как в последнем случае получение холода должно быть осуществлено путем совершения обратного цикла в первом же случае всегда возможен выбор иной системы теплоснабжения, не требующей реализации обратного кругового процесса (непосредственный электрообогрев либо теплоснабжение от котельных или ТЭЦ). Значительная ошибка в подсчете расхода энергии на начальной стадии проектирования может привести к неверным выводам относительно рациональности теплонасосной системы теплоснабжения по сравнению с другими системами. [c.209] Вернуться к основной статье