VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

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 QТМ, кВт	tн1, оC	tн2,оC	tв1,оC	tв2,оC	t0,оC
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).

Рисунок 1 Потери эксергии в тепловом насосе на R134a и R404a

Из анализа рисунка 1 видно, что для холодильных агентов R134a и R404a 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 16^оC (до этой температуры наблюдается повышение потерь), а при 24^оC для агента R404a (до этой температуры наблюдается понижение потерь). Это можно объяснить малым тепловым запасом низкопотенциального источника (для R134a) и особенностью фазового перехода холодильного агента R404a. Исходя из этого следует, что R134a выгодно использовать при температурах низкопотенциального источника выше 16^оC, а R404a – до температуры 24^оC.

На основании полученных данных были построены графики суммарных эксергетических потерь и после математической обработки были получены аналитические зависимости суммарных эксергетических потерь от температуры низкопотенциального источника (рисунок 2).

Рисунок 2 Сумма эксергетических потерь в тепловом насосе на R134a и R404a

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; холодильный агент R404a целесообразно использовать при температуре низкопотенциального источника до 24^оC, а R134a – для температуры низкопотенциального источника выше 24^оC.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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.

Код для цитирования: Скопировать