Тепловой насос. По обратному циклу могут работать не только холодильные машины, задачей которых является поддержание температуры охлаждаемого помещения на заданном уровне
По обратному циклу могут работать не только холодильные машины, задачей которых является поддержание температуры охлаждаемого помещения на заданном уровне, но и так называемые тепловые насосы, при помощи которых теплота низкого потенциала, забираемая от окружающей среды с помощью затраченной извне работы, при более высокой температуре отдается внешнему потребителю.
Характеристикой совершенства работы теплового насоса будет отношение отданной внешнему потребителю теплоты к затраченной на это работе, т. е.
(21-6)
Коэффициент ξ называют обычно или отопительным коэффициентом, или коэффициентом теплоиспользования, или коэффициентом преобразования теплового насоса. Работа теплового насоса в принципе не отличается от работы холодильной установки. Тепловой насос для нужд отопления применяют в тех случаях, когда имеется источник теплоты с низкой температурой (например, вода в различных водоемах; вода, получаемая после охлаждения гидрогенераторов и др.), а также источник дешевой работы. Использование теплоты источников с низкой температурой может иметь для народного хозяйства СССР определенное значение в районах, где будет производиться огромное количество дешевой электрической энергии на гидроэлектростанциях. Применение теплового насоса для целей отопления и коммунального теплоснабжения с использованием электроэнергии от обычных конденсационных электростанций экономически нецелесообразно.
Работа теплового насоса состоит в следующем. За счет теплоты источника с низкой температурой в испарителе l происходит процесс парообразования рабочего тела с низкой температурой кипения (аммиак, фреоны) (рис. 21-13). Полученный пар направляется в компрессор 2, в котором температура рабочего тела повышается от t2 до t1. Пар с температурой t1 поступает в конденсатор 3, где при конденсации отдает свою теплоту жидкости, циркулирующей в отопительной системе. Образовавшийся конденсат рабочего тела направляется в дроссельный вентиль 4. Там он дросселируется с понижением давления от p1 до р2. После дроссельного вентиля жидкое рабочее тело снова поступает в испаритель 1.
Идеальный цикл теплового насоса аналогичен циклу паровой компрессорной хо лодильной установки (см. рис. 21-9).
Из рис. 21-9 видно, что затраченная работа, изображаемая пл. 10451210, вместе с теплотой источника низкой температуры передается телу с более высокой температурой. Если обозначить теплоту, получаемую фреоном в испарителе, через q2, а теплоту, отданную в отопительную систему, через q1 и затраченную работу в компрессоре через l, то
Из рассмотрения цикла следует, что
Энтальпия рабочего тела в результате дросселирования не изменяется, поэтому i4 = i3, а
откуда
(21-6)
Если бы тепловой насос работал по обратному циклу Карно, то коэффициент преобразования был бы равен
Например, при отопленииздания зимой температура речной воды равна Т2~280°К, а температура рабочего тела в отопительной системе T1 = 350°K, при этих условиях
Эта величина показывает, что тепловой насос передает теплоты в отопительную систему в пять раз больше, чем затрачивается работы. Если на механическую работу расходуется 1 Мдж электроэнергии, то в отопительную систему передается 5 Мдж теплоты, т. е. в пять раз больше, чем при чисто электрическом отоплении. Следовательно, энергохозяйственные перспективы использования тепловых насосов, безусловно, велики, и там, где это необходимо, они должны получить широкое распространение.
В ряде случаев благоприятные условия применения теплового насоса получаются, если осуществить привод компрессора непосредственно от поршневого двигателя внутреннего сгорания. В таких установках в качестве источника теплоты с низкой температурой используют воду, охлаждающую цилиндры двигателя, а теплоту отходящих газов используют в котлах-утилизаторах отопительной системы.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 1198;