Термодинамические основы тепловых насосов. Васьков Е.Т. - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

32 33
Объемная холодопроизводительность
v
q
, кДж/м
3
, численно равна ко-
личеству холода, отнесенному к 1 м
3
пара рабочего тела, всасываемого ком-
прессором:
1
0
v
q
q
v
=
,
где
1
v
– удельный объем пара в состоянии 1 (см. рис. 5.2) цикла.
Очевидно, что
VqQ
0
0
=
,
где V – объем пара, всасываемого компрессором, м
3
/с.
Холодопроизводительность холодильной машины уменьшается при по-
нижении температуры кипения рабочего тела в испарителе. Объемная холодо-
производительность
v
q
значительно уменьшается при понижении температу-
ры испарения, так как удельный объем сухого пара при этом сильно возрастает,
а удельная холодопроизводительность
q
0
изменяется очень мало. Уменьше-
ние
v
q
с понижением температуры кипения ведет к уменьшению
0
Q
.
5.2. Термотрансформаторы (тепловые насосы)
Воздух, вода, газы и жидкости содержат громадные запасы энергии,
которую с помощью теплонасосной установки можно передать с низкого тем-
пературного уровня на более высокий
и использовать, например, для отопления,
кондиционирования, нагревания и охлаж-
дения физических тел.
Схема и цикл теплового насоса
и холодильной машины различаются лишь
условиями работы: тепловой насос пред-
назначен для нагревания внешней среды,
а холодильная машина – для ее охлажде-
ния (рис. 5.4).
Теплонасосная установка (рис. 5.5)
включает те же элементы, что и холодиль-
ная машина. Для нагревания воды, цир-
кулирующей, например, в отопительных
батареях жилых помещений, использует-
ся энергия речной воды, передаваемой сре-
де низкокипящим рабочим телом.
Тепловой баланс цикла теплового
насоса можно записать в виде
уравнения
ц21
lqq
+
=
,
где
1
q
– удельная теплота, передан-
ная рабочим телом нагреваемой среде,
кДж/кг;
2
q
– удельная теплота, передан-
ная от низкотемпературного источника
энергии (речной воды, воздуха) рабоче-
му телу, циркулирующему в замкнутой
системе компрессор–конденсатор–вен-
тиль–испаритель, кДж/кг;
l
ц
– работаа
цикла, равная в установках с дроссели-
рованием работе компрессора l
к
, Дж/кг.
Эффективность цикла теплового
насоса оценивается коэффициентом термотрансформации (отопительным
коэффициентом), который равен отношению теплоты, переданной нагрева-
емой среде, к затраченной в цикле работе:
ц
1
l
q
=j
.
Так как
1
q
больше
ц
l
на величину
2
q
, то о
1
>
j
.
Связь между отопительным коэффициентом
j
и холодильным коэффи-
циентом
e
следующая:
11
ц
2
ц
ц2
ц
1
+e=+=
+
==j
l
q
l
lq
l
q
.
Холодильный коэффициент имеет максимальное значение, если теп-
лонасосная установка работает по циклу Карно между температурами
1
T
и
2
T
(
1
T
>
2
T
).
2
1
2
TT
T
-
=e
.
Очевидно, что чем меньше
(
)
2
1
TT
-
, тем больше e, а следовательно, и
j
.
С этой точки зрения применение тепловых насосов экономически вы-
годно для отопления, технологических нужд, в пищевой промышленности,
для опреснения вод, на тепловых электростанциях.
Охлаждаемая
среда
Нагреваемая
среда
Внешняя среда
РТ
РТ
б
а
l
q
l
Рис. 5.4. Схема работы: а – теплового
насоса; б – холодильной машины
(РТ – рабочее тело)
5
4
1
2
3
6
t = 8
о
С t = 4
о
С
t = 70
о
С t = 65
о
С
q
2
q
1
Рис. 5.5. Принципиальная схема
теплового насоса:
1 – компрессор; 2 –
конденсатор;
3 – дроссельный вентиль; 4 – испа-
ритель; 5 – отапливаемое помещение;
6 – насосы

Страницы