Исследование работы теплового насоса с регенеративным теплообменником на основе эксергетического анализа | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Исследование работы теплового насоса с регенеративным теплообменником на основе эксергетического анализа / Ж. К. Алдажуманов, М. В. Ермоленко, О. А. Степанова [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 10 (90). — С. 128-132. — URL: https://moluch.ru/archive/90/18866/ (дата обращения: 16.12.2024).

Актуальность работы. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет собой одну из актуальных проблем. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение новых энергосберегающих технологий и оборудования, использующих вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) и нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ) [1].

Теплонасосные установки (ТНУ), используя возобновляемую низкопотенциальную энергию окружающей среды и повышая ее потенциал до уровня, необходимого для теплоснабжения, затрачивают в 3–8 раз меньше первичной энергии, чем при сжигании топлива традиционными способами [1].

Повышение эффективности ТН за счет совершенствования их рабочих циклов и схем составляет основу современных исследований в области теплонасосных технологий. В целом термодинамическое совершенство обратных циклов ТН в значительной степени определяет технико-экономическую и экологическую эффективность теплонасосных технологий [2].

Цель работы. Определение эффективности работы теплового насоса в зависимости от начальной температуры низкопотенциального теплоносителя.

Для проведения исследований была разработана экспериментальная установка, позволяющая моделировать температуру низкопотенциального источника и мощность компрессоров. Полученные результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1

Номер режима

Тепловая нагрузка ТМ, кВт

н1, 0C

н2,0C

в1,0C

в2,0C

0,0C

1

1,75

8

3

60

65

18

2

1,75

24

19

60

65

18

3

1,75

40

35

60

65

18

 

Эксергетическое исследование теплонасосной системы, учитывающее их системные связи с внешним окружением, для широкого диапазона изменения рабочих параметров проводилось согласно методики [3,4]. Результаты исследования представлены на графиках (рисунок 1).

Рис. 1. Потери эксергии в тепловом насосе на R134a

 

Из анализа рисунка 1 видно, что для холодильного агента R134a при увеличении температуры низкопотенциального источника эксергетические потери, происходящие в тепловом насосе, уменьшаются. Однако для эксергетических потерь в испарителе наблюдается экстремумы функций, для агента R134a при температуре 160C (до этой температуры наблюдается повышение потерь). Это можно объяснить малым тепловым запасом низкопотенциального источника (для R134a). Исходя из этого следует, что R134a выгодно использовать при температурах низкопотенциального источника выше 160C.

Рис. 2. Потери эксергии в тепловом насосе на R404a

 

Из анализа рисунка 2 видно, что для холодильного агента R404a при увеличении температуры низкопотенциального источника эксергетические потери, происходящие в тепловом насосе, уменьшаются. Однако для эксергетических потерь в испарителе наблюдается экстремумы функций, для агента R404a при температуре 240C (до этой температуры наблюдается понижение потерь). Это можно объяснить малым тепловым запасом низкопотенциального источника и особенностью фазового перехода холодильного агента R404a. Исходя из этого следует, что R404a выгодно использовать при температурах низкопотенциального источника выше 240C.

В результате математической обработки экспериментальных данных были получены аналитические зависимости суммарных эксергетических потерь от температуры низкопотенциального источника (рисунок 3).

Для R134a

                                                                            (1)

Для R404a

                                                                            (2)

Рис. 3 Сумма эксергетических потерь в тепловом насосе на R134a и R404a

 

На основании полученных данных были построены графики суммарных эксергетических потерь из анализа рисунка 3 видно: для холодильного агента R404a целесообразно использовать при температуре низкопотенциального источника до 24оC, а R134a — для температуры низкопотенциального источника выше 24оC.

Заключение

В результате проведенных исследований было установлено: при повышении температуры теплоносителя эксергетические потери в тепловом насосе уменьшаются; для наиболее эффективной работы теплового насоса необходимо использовать более высокую температуру низкопотенциального источника теплоты.

 

Литература:

 

1.      Алимгазин А. Ш., Бахтиярова С. Г., Бергузинов А. Н. Экологические аспекты применения теплонасосных технологий для теплоснабжения различных объектов в Республике Казахстан // Вестник ПГУ. 2010. — № 1. — с. 42–52.

2.      Бродянский В. М., Фратшер В., Михалек К. Эксергический метод и его приложения. Под ред. В. М. Бродянского. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 288 с.

3.      Николаев, Ю.Е., Бакшеев, А. Ю. Определение эффективности тепловых насосов, использующих теплоту обратной сетевой воды ТЭЦ // Промышленная энергетика. 2007. — № 9. — С. 14–17.

4.      Бубялис Э., Шкема Р. Перспектива ретрофита R22 и энергетические характеристики теплового насоса на базе компрессора КХГ-14.-1 // Промышленная теплотехника, 2001.– Т.23, № 1–2.– С. 79–83.

Основные термины (генерируются автоматически): низкопотенциальный источник, тепловой насос, холодильный агент, анализ рисунка, потеря, температура, малый тепловой запас, потеря эксергии, увеличение температуры, экстремум функций.


Похожие статьи

Экспериментальное исследование процессов гидродинамики в трубках теплообменника при применении локальных турбулизаторов

Исследование активного способа гашения упругих колебаний промышленных роботов на основе трехмассовой расчетной схемы

Разработка технологии упрочнения паротурбинного оборудования путем борирования с высокоскоростным нагревом ТВЧ

Исследование влияния режимных и конструктивных факторов модели регулируемого конвективного теплообмена алюминиевых слитков при гомогенизации

Расчет теплообмена и радиационной составляющей теплопотерь пленочных гелиотеплиц с экраном

Исследование теплообмена в поворотных камерах компактных змеевиков

Термодинамические исследования процесса синтеза цианамида кальция из оксида кальция, аммиака и экспанзерного газа с применением ЭВМ

Теплотехнический метод расчета гелиотеплиц с использованием теплоты дымовых газов

Разработка и натурные исследования теплового режима объектов с инсоляционными пассивными системами солнечного отопления

Анализ возможности применения в учебном процессе виртуальной лабораторной установки «Плоская электромагнитная волна»

Похожие статьи

Экспериментальное исследование процессов гидродинамики в трубках теплообменника при применении локальных турбулизаторов

Исследование активного способа гашения упругих колебаний промышленных роботов на основе трехмассовой расчетной схемы

Разработка технологии упрочнения паротурбинного оборудования путем борирования с высокоскоростным нагревом ТВЧ

Исследование влияния режимных и конструктивных факторов модели регулируемого конвективного теплообмена алюминиевых слитков при гомогенизации

Расчет теплообмена и радиационной составляющей теплопотерь пленочных гелиотеплиц с экраном

Исследование теплообмена в поворотных камерах компактных змеевиков

Термодинамические исследования процесса синтеза цианамида кальция из оксида кальция, аммиака и экспанзерного газа с применением ЭВМ

Теплотехнический метод расчета гелиотеплиц с использованием теплоты дымовых газов

Разработка и натурные исследования теплового режима объектов с инсоляционными пассивными системами солнечного отопления

Анализ возможности применения в учебном процессе виртуальной лабораторной установки «Плоская электромагнитная волна»

Задать вопрос