Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса
Рассмотрены преимущества внедрения тепловых насосов на базе грунтовых теплообменников. Разработан алгоритм расчета основных теплофизических параметров грунтового теплообменника, на основе которого возможна оптимизация теплофизических параметров грунтового теплообменника для повышения эффективности о...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126942 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса / А.Е. Денисова, А.Н. Троицкий // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 1. — С. 8-12. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126942 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Денисова, А.Е. Троицкий, А.Н. 2017-12-06T20:29:34Z 2017-12-06T20:29:34Z 2011 Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса / А.Е. Денисова, А.Н. Троицкий // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 1. — С. 8-12. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126942 662.987 Рассмотрены преимущества внедрения тепловых насосов на базе грунтовых теплообменников. Разработан алгоритм расчета основных теплофизических параметров грунтового теплообменника, на основе которого возможна оптимизация теплофизических параметров грунтового теплообменника для повышения эффективности отвода низкопотенциальной теплоты от грунта. Розглянуто переваги впровадження теплових насосів на базі грунтових теплообмінників. Розроблено алгоритм розрахунку основних теплофізичних параметрів грунтового теплообмінника, на основі якого можлива оптимізація теплофізичних параметрів грунтового теплообмінника для підвищення ефективності відводу низькопотенційної теплоти від грунту. The advantages of thermal pumps installation on soil heat exchangers basis are considered.The algorithm of soil heat exchanger basic thermal parameters calculation is developed.The optimization of soil heat exchangers thermal physic parameters for low potential ground heat removal efficiency increase is conducted. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Топливо и энергетика Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса Algorithm of Soil Heat Exchanger Thermalphysic Parameters Calculation for Thermal Pump Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса |
| spellingShingle |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса Денисова, А.Е. Троицкий, А.Н. Топливо и энергетика |
| title_short |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса |
| title_full |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса |
| title_fullStr |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса |
| title_full_unstemmed |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса |
| title_sort |
алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса |
| author |
Денисова, А.Е. Троицкий, А.Н. |
| author_facet |
Денисова, А.Е. Троицкий, А.Н. |
| topic |
Топливо и энергетика |
| topic_facet |
Топливо и энергетика |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Algorithm of Soil Heat Exchanger Thermalphysic Parameters Calculation for Thermal Pump |
| description |
Рассмотрены преимущества внедрения тепловых насосов на базе грунтовых теплообменников. Разработан алгоритм расчета основных теплофизических параметров грунтового теплообменника, на основе которого возможна оптимизация теплофизических параметров грунтового теплообменника для повышения эффективности отвода низкопотенциальной теплоты от грунта.
Розглянуто переваги впровадження теплових насосів на базі грунтових теплообмінників. Розроблено алгоритм розрахунку основних теплофізичних параметрів грунтового теплообмінника, на основі якого можлива оптимізація теплофізичних параметрів грунтового теплообмінника для підвищення ефективності відводу низькопотенційної теплоти від грунту.
The advantages of thermal pumps installation on soil heat exchangers basis are considered.The algorithm of soil heat exchanger basic thermal parameters calculation is developed.The optimization of soil heat exchangers thermal physic parameters for low potential ground heat removal efficiency increase is conducted.
|
| issn |
0235-3482 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126942 |
| citation_txt |
Алгоритм расчета теплофизических параметров грунтового теплообменника для теплового насоса / А.Е. Денисова, А.Н. Троицкий // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2011. — № 1. — С. 8-12. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT denisovaae algoritmrasčetateplofizičeskihparametrovgruntovogoteploobmennikadlâteplovogonasosa AT troickiian algoritmrasčetateplofizičeskihparametrovgruntovogoteploobmennikadlâteplovogonasosa AT denisovaae algorithmofsoilheatexchangerthermalphysicparameterscalculationforthermalpump AT troickiian algorithmofsoilheatexchangerthermalphysicparameterscalculationforthermalpump |
| first_indexed |
2025-11-25T21:02:34Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:02:34Z |
| _version_ |
1850545617935269888 |
| fulltext |
Èñïîëüçîâàíèå ýíåðãîñáåðåãàþùèõ òåõíî-
ëîãèé ÿâëÿåòñÿ ïðèîðèòåòíûì íàïðàâëåíèåì â
ìèðå, ïîñêîëüêó ïîçâîëÿåò ñíèçèòü ýíåðãîåì-
êîñòü è ïîâûñèòü êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü ïðî-
äóêöèè è ýíåðãîíåçàâèñèìîñòü ñòðàíû.
 Óêðàèíå çà ñ÷åò ñîáñòâåííûõ ýíåðãîðå-
ñóðñîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîëîâèíà ñïðîñà íà ýíåð-
ãèþ (òåïëîòà, õîëîä) [1], ïðè ýòîì îòå÷åñòâåí-
íàÿ ýíåðãåòèêà îðèåíòèðîâàíà ïðåèìóùåñòâåííî
íà ïîòðåáëåíèå ïðèðîäíîãî ãàçà, áîëüøàÿ ÷àñòü
êîòîðîãî èìïîðòèðóåòñÿ, ïîýòîìó â ïåðñïåêòèâå
ñòîèìîñòü ýëåêòðè÷åñòâà è òåïëîâîé ýíåðãèè äëÿ
íóæä ïðîìûøëåííîñòè è íàñåëåíèÿ áóäåò ðàñòè.
Òàê, ñòîèìîñòü îòîïëåíèÿ íà îñíîâå èíäèâèäó-
àëüíûõ ãàçîâûõ êîòëîâ âîçðîñëà â ñðåäíåì íà
540 % çà 5 ëåò, îò 210 ãðí äî 483,60–1790,40 ãðí
çà 1000 ì3 â çàâèñèìîñòè îò îáúåìà ïîòðåáëåíèÿ
ïðè íàëè÷èè ãàçîâîãî ñ÷åò÷èêà.
Êàê ïîêàçûâàåò îïûò çàðóáåæíûõ ñòðàí,
èñïîëüçîâàíèå òåïëîâûõ íàñîñîâ (ÒÍ) â ìàëîé
è êîììóíàëüíîé ýíåðãåòèêå ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü
íåìàëîé ýêîíîìèè îðãàíè÷åñêîãî òîïëèâà, çàïà-
ñû êîòîðîãî íå áåñêîíå÷íû. Âíåäðåíèå âîçîá-
íîâëÿåìûõ èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè òàêèõ, êàê ñîë-
8 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 1
Steam Coals and Solid Fuel Mixtures
Dust Segregation by Ash Content and Volatile Yield
Chernyavskiy N.V., Provalov A.Yu.,
Golenko I.L., Protsko A.A., Kiruta V.L.
Coal Enrgy Technology Institute of NASU, Kiev
The segregation effect during dust-preparation of riddling anthracite, milled anthracite
and fuel mixtures with volatile yield typical for semi-anthracite of Tripolskaya and
Zmievskaya Power Plants is investigated. It is determined that ash content of milled an-
thracite waste dust increases and segregation by volatile yield during fuel mixtures of
similar size and ash content milling is insignificant. During mixtures of graded anthracite
and high-ash coal milling ash content and volatile yield in bunker increase is observed. It
negatively influences on explosion safety and combustion conditions.
Key words: thermal power plants, coal, anthracite, dust milling, ash content, volatile yield.
Received November 1, 2010
ÓÄÊ 662.987
Àëãîðèòì ðàñ÷åòà òåïëîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ
ãðóíòîâîãî òåïëîîáìåííèêà äëÿ òåïëîâîãî íàñîñà
Äåíèñîâà À.Å., Òðîèöêèé À.Í.
Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé ïîëèòåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Ðàññìîòðåíû ïðåèìóùåñòâà âíåäðåíèÿ òåïëîâûõ íàñîñîâ íà áàçå ãðóíòîâûõ òåïëîîá-
ìåííèêîâ. Ðàçðàáîòàí àëãîðèòì ðàñ÷åòà îñíîâíûõ òåïëîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ãðóí-
òîâîãî òåïëîîáìåííèêà, íà îñíîâå êîòîðîãî âîçìîæíà îïòèìèçàöèÿ òåïëîôèçè÷åñêèõ
ïàðàìåòðîâ ãðóíòîâîãî òåïëîîáìåííèêà äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè îòâîäà íèçêî-
ïîòåíöèàëüíîé òåïëîòû îò ãðóíòà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: òåïëîâîé íàñîñ, ãðóíòîâûé òåïëîîáìåííèê, ýíåðãîñáåðåæåíèå,
ýíåðãèÿ ãðóíòà.
Ðîçãëÿíóòî ïåðåâàãè âïðîâàäæåííÿ òåïëîâèõ íàñîñ³â íà áàç³ ãðóíòîâèõ òåïëî-
îáì³ííèê³â. Ðîçðîáëåíî àëãîðèòì ðîçðàõóíêó îñíîâíèõ òåïëîô³çè÷íèõ ïàðàìåòð³â ãðóí-
òîâîãî òåïëîîáì³ííèêà, íà îñíîâ³ ÿêîãî ìîæëèâà îïòèì³çàö³ÿ òåïëîô³çè÷íèõ ïàðàìåòð³â
ãðóíòîâîãî òåïëîîáì³ííèêà äëÿ ï³äâèùåííÿ åôåêòèâíîñò³ â³äâîäó íèçüêîïîòåíö³éíî¿ òå-
ïëîòè â³ä ãðóíòó.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: òåïëîâèé íàñîñ, ãðóíòîâèé òåïëîîáì³ííèê, åíåðãîçáåðåæåííÿ, åíåðã³ÿ ãðóíòó.
� Äåíèñîâà À.Å., Òðîèöêèé À.Í., 2011
íå÷íàÿ ýíåðãèÿ è íèçêîïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ
ãðóíòà, íà áàçå ÒÍ ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî ñíè-
çèòü ïîòðåáëåíèå äîðîãîãî îðãàíè÷åñêîãî òîï-
ëèâà ïðè îòîïëåíèè è êîíäèöèîíèðîâàíèè ïî-
òðåáèòåëåé. Íàïðèìåð, êîìïëåêñíàÿ ñèñòåìà íà
áàçå ÒÍ, êîòîðàÿ âíåäðåíà íà ñòàíöèè Çàëþòè-
íî ã. Õàðüêîâà, îáõîäèòñÿ â ãîä ïðèáëèçèòåëü-
íî â 12 òûñ. ãðí ïðîòèâ 60 òûñ. ãðí ïðè èñ-
ïîëüçîâàíèè óãîëüíîé êîòåëüíîé [1].
ÒÍ ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü òåïëîâîé ïîòåíöèàë
ðàáî÷åãî òåëà ñ èçíà÷àëüíî íèçêîé òåïëîòîé.
Ãðóíò, èìåþùèé íåèñ÷åðïàåìûé ýíåðãåòè÷åñêèé
ïîòåíöèàë, ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ñàìûõ ïåðñïåê-
òèâíûõ èñòî÷íèêîâ íèçêîïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè
äëÿ ÒÍ, êîòîðóþ ìîæíî èñïîëüçîâàòü, ïðèìå-
íÿÿ ãðóíòîâûå òåïëîîáìåííèêè (ÃÒ).
Ïðîñòåéøèé ÃÒ ñîñòîèò èç äâóõ êîàêñèàëü-
íî ðàñïîëîæåííûõ òðóá (ðèñ.1). Ïî âíóòðåííåé
òðóáå õëàäîàãåíò, ñêîíäåíñèðîâàâøèéñÿ â ÒÍ,
îïóñêàåòñÿ â íèæíþþ ÷àñòü ãðóíòîâîé òðóáû,
ïîïàäàåò â ìåæòðóáíîå ïðîñòðàíñòâî, êîíòàêòè-
ðóåò ñ âíóòðåííåé ñòåíêîé âíåøíåé òðóáû è,
èñïàðÿÿñü, ïîäíèìàåòñÿ íàâåðõ, ãäå îòâîäèòñÿ
èç òåïëîâîé òðóáû â âèäå ïàðà.
Òåïëîíàñîñíûé öèêë ñ ÃÒ (ðèñ.2), èñïîëü-
çîâàâøèéñÿ â ðàáîòå, ðàññ÷èòàí ñ ïîìîùüþ
ïðîãðàììû CoolPack. Ðàáî÷åå òåëî — àììèàê;
òåìïåðàòóðà â ãîðÿ÷åé òî÷êå 60 �Ñ.
Ïðè ðàñ÷åòå òåïëîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ
ÃÒ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ðÿä ôàêòîðîâ, êîòî-
ðûå âëèÿþò íà òåïëîîòäà÷ó ãðóíòà. Ãðóíò âî-
êðóã áëèçêî ðàñïîëîæåííûõ è ðàáîòàþùèõ â
îäíîé ñèñòåìå ÃÒ ìîæåò èìåòü ðàçëè÷íûå âëàæ-
íîñòü, ñîñòàâ è ïëîòíîñòü. Ïðè ðàáîòå ñèñòåìû
â ðåæèìå òåïëîñíàáæåíèÿ âàæíûì ôàêòîðîì
ÿâëÿåòñÿ âåðîÿòíîñòü ïðîìåðçàíèÿ ãðóíòà ïðè
äëèòåëüíîé ýêñïëóàòàöèè òàêîé óñòàíîâêè. Âíå-
äðåíèå íåïðàâèëüíî ñïðîåêòèðîâàííîãî ÒÍ ìî-
æåò ïðèâåñòè ê ïîñòåïåííîìó ñíèæåíèþ ïîëÿ
òåìïåðàòóð âîçëå ÃÒ è âîçíèêíîâåíèþ ñòîëïà
ïðîìåðçøåãî ãðóíòà. Ýòî îïàñíî âîçìîæíûì
íàðóøåíèåì âåãåòàöèè ðàñòèòåëüíîñòè íà ïî-
âåðõíîñòè ãðóíòà âîêðóã èñïàðèòåëÿ, ëèáî ñíè-
æåíèåì ïðî÷íîñòè ôóíäàìåíòîâ çäàíèé â ñâÿçè
ñ ðàáîòîé â íåðàñ÷åòíîé òåìïåðàòóðå. Ñîãëàñíî
èññëåäîâàíèÿì [2], ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÒÍ ñ
èñïîëüçîâàíèåì íèçêîïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè
ãðóíòà íåîáõîäèìî èñõîäèòü èç òîãî, ÷òî ìèíè-
ìàëüíî äîïóñòèìîå êîëè÷åñòâî ÃÒ — 6 øò.
Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÒÍ ñ ÃÒ âàæíî îïðå-
äåëèòü ãëóáèíó, íà êîòîðîé òåìïåðàòóðà ãðóíòà
îñòàåòñÿ íåèçìåííîé â òå÷åíèå âñåãî ãîäà. Äëÿ
Îäåññû òàêàÿ ãëóáèíà ñîñòàâëÿåò 5 ì, òåìïåðà-
òóðà ãðóíòà íà êîòîðîé îêîëî 11 �Ñ [3]. Òàê,
äëÿ îáåñïå÷åíèÿ äëèòåëüíîé ðàáîòû ÒÍ äëèíà
ÃÒ äîëæíà áûòü íå ìåíåå 10 ì ïðè çàãëóáëåíèè
ìèíèìóì íà 1 ì îò ïîâåðõíîñòè ãðóíòà. Ðàñïðå-
äåëåíèå òåìïåðàòóðû ãðóíòà íåðàâíîìåðíî íà
ðàçíîé ãëóáèíå, ÷òî ïîäòâåðæäàåòñÿ äàííûìè
èññëåäîâàíèé, ïðèâåäåííûõ â [4]. Íàèáîëåå äè-
íàìè÷íî òåìïåðàòóðà ãðóíòà èçìåíÿåòñÿ íà ãëó-
áèíå 4–8 ì. Íà ãëóáèíå 8–12 ì îíà óìåíüøàåò-
ñÿ ñ 9 äî 8 �Ñ.
Íà ÿçûêå îáúåêòíî-îðèåíòèðîâàííîãî ïðî-
ãðàììèðîâàíèÿ Delphi ðàçðàáîòàíà ïðîãðàììà
äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðàñ÷åòîâ ïî îïðåäåëåíèþ êîëè-
÷åñòâà òåïëîòû Q, êîòîðîå ìîæåò îáåñïå÷èòü
îäèí ÃÒ. Äëÿ ýòîãî íà îòðåçîê Ñ�–A öèêëà (ñì.
ðèñ.2) áûëè íàíåñåíû 8 òî÷åê, äëÿ êîòîðûõ âìå-
ñòå ñ êðàéíèìè Ñ� è A îïðåäåëÿëèñü èñõîäíûå
äàííûå äëÿ äàëüíåéøèõ ðàñ÷åòîâ, ïðè ýòîì ïî-
êàçàòåëè äëÿ êàæäîãî îòðåçêà óñðåäíÿëèñü.
Ñðåäíèå çíà÷åíèÿ îïðåäåëÿëèñü äëÿ ñëåäóþùèõ
ïàðàìåòðîâ: äèíàìè÷åñêàÿ âÿçêîñòü, ïëîòíîñòü,
êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè è òåïëîåìêîñòü
ðàáî÷åãî òåëà. Òàêèì îáðàçîì, ÃÒ áûë ðàçáèò íà
10 îòðåçêîâ ïî âûñîòå, äëÿ êàæäîãî èç êîòîðûõ
ïðîâîäèòñÿ ðàñ÷åò âåëè÷èíû òåïëîñúåìà Q.
Ïëîùàäü ïðîñòðàíñòâà ìåæäó òðóáàìè, ïî
êîòîðîìó äâèæåòñÿ ðàáî÷åå òåëî, ïîëó÷àÿ íèç-
êîïîòåíöèàëüíóþ òåïëîòó ãðóíòà, ì2:
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 1 9
Ðèñ.1. Ñõåìà ãðóíòîâîãî òåïëîîáìåííèêà: 1 — æèäêèé õëà-
äîàãåíò; 2 — èñïàðèâøèéñÿ õëàäîàãåíò; 3 — âíóòðåííÿÿ
òðóáà; 4 — âíåøíÿÿ òðóáà; 5 — ïîâåðõíîñòü ãðóíòà.
Ðèñ.2. Öèêë ðàáîòû ÒÍ ñ ÃÒ, ïîñòðîåííûé ñ èñïîëüçîâàíèåì
ïðîãðàììû CoolPack: À — íà÷àëî ïðîöåññà ñæàòèÿ; B — âû-
õîä èç êîìïðåññîðà; C — òî÷êà êîíäåíñàöèè ðàáî÷åãî òåëà.
F0 = � (díàð
2 – dâí
2) /4,
ãäå díàð
2, dâí
2 — äèàìåòðû íàðóæíîé è âíóò-
ðåííåé òðóáû, ì.
Ìàññîâûé ðàñõîä òåïëîíîñèòåëÿ â ìåæ-
òðóáíîì êàíàëå, êã/ñ:
W = u F0,
ãäå u — ñêîðîñòü ðàáî÷åãî òåëà, ì/ñ; — ïëîò-
íîñòü ïîòîêà, ì3/êã; F0 — ïëîùàäü ìåæòðóáíî-
ãî êàíàëà, ì2.
Ãèäðàâëè÷åñêèé äèàìåòð ìåæòðóáíîãî ïðî-
ñòðàíñòâà, ì:
dã = (4 F0/�)1/2.
Ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè âíåøíåé òðóáû, ê
êîòîðîé ïîäâîäèòñÿ òåïëîòà ãðóíòà, ì2:
F = � díàð l,
ãäå l — øàã ðàçáèâêè, ì.
Êèíåìàòè÷åñêàÿ âÿçêîñòü æèäêîñòè, ì2/ñ:
= �/ ,
ãäå � — äèíàìè÷åñêàÿ âÿçêîñòü æèäêîñòè,
êã/(ì.ñ).
Òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòü ãðóíòà, ì2/ñ:
a = �p.ò/(Cp ),
ãäå �p.ò — òåïëîïðîâîäíîñòü ðàáî÷åãî òåëà,
Âò/(ì.Ê).
×èñëà Ðåéíîëüäñà Re = u F0/
, Ïðàíäëÿ
Pr =
/a.
Äëÿ ðàñ÷åòà ïðîöåññà òåïëîîáìåíà â ÃÒ
ïðèìåíåíî êðèòåðèàëüíîå óðàâíåíèå, îïèñû-
âàþùåå ñëó÷àé âûíóæäåííîé êîíâåêöèè â êàíà-
ëàõ [5].
Äëÿ ëàìèíàðíîãî òå÷åíèÿ ÷èñëî Íóññåëüòà:
Nu = 1,86 (nf/nw)0,14 (Re Pr dã/l)0,33,
ãäå nf, nw — äèíàìè÷åñêàÿ âÿçêîñòü ïðè ñðåä-
íåé òåìïåðàòóðå æèäêîñòè è ñòåíêè ÃÒ,
êã/(ì.ñ).
Ïðè ìàëûõ ðàñõîäàõ æèäêîãî òåïëîíîñèòå-
ëÿ ((Re Pr dã/l) < 4,5) ñïðàâåäëèâî:
Nu = 0,5 Re Pr dã/l.
Äëÿ èíòåðâàëà Nu = 1,62 Re Pr (dã/l)0,33
÷èñëî Íóññåëüòà ìîæíî ðàññ÷èòàòü òàê:
Nu = 1,62 Re Pr (dã/l)0,33.
Äëÿ ïðàâèëüíîãî îïðåäåëåíèÿ ÷èñëà Nu
äëÿ êàæäîãî ó÷àñòêà â ïðîãðàììå áûëî ðåàëè-
çîâàíî îïðåäåëåíèå âåëè÷èíû Re Pr dã/l, â çà-
âèñèìîñòè êîòîðîé èñïîëüçîâàëàñü ñîîòâåòñò-
âóþùàÿ ôîðìóëà.
Ïîñëå âû÷èñëåíèÿ âñåõ íåîáõîäèìûõ äàí-
íûõ ðàññ÷èòûâàåòñÿ êîýôôèöèåíò òåïëîïåðåäà-
÷è ðàáî÷åãî òåëà, Âò/(ì2.Ê):
ð.ò = Nu �/dã.
Âåëè÷èíà òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äëÿ
ãðóíòà 1/
ãð îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå èç [6],
(ì2.Ê)/Âò:
1/
ãð = F ln(4 l/díàð)/(2 l � �ãð),
ãäå �ãð — âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà òåïëîïðîâîä-
íîñòè ãðóíòà, Âò/(ì.Ê).
Êîýôôèöèåíò òåïëîïåðåäà÷è, Âò/(ì2.Ê):
k = (1/
ð.ò + �ñò/�ñò + 1/
ãð)
–1,
ãäå �ñò — êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè ìàòå-
ðèàëà òðóáû, Âò/(ì.Ê).
Íà îñíîâå ïîëó÷åííûõ äàííûõ, âåëè÷èíà
òåïëîâîãî ïîòîêà, êîòîðûé ïîëó÷àåò ðàáî÷åå òå-
ëî íà äàííîì îòðåçêå, Âò:
Q = F k �t,
ãäå �t — òåìïåðàòóðíûé íàïîð ìåæäó òåïëîíî-
ñèòåëåì è îêðóæàþùèì ÃÒ ãðóíòîì, Ê.
Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ Q äëÿ âñåõ îòðåçêîâ
ñóììàðíûé òåïëîâîé ïîòîê, ïîñòóïàþùèé ê ðà-
áî÷åìó òåëó, îïðåäåëÿåòñÿ êàê ñóììà Q êàæäî-
ãî èç îòðåçêîâ.
Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòîâ, à òàêæå
ðåçóëüòàòû ðàáîòû àëãîðèòìà â òàáëè÷íîì âè-
äå äëÿ êàæäîãî îòðåçêà ïîêàçàíû íà ðèñ.3.
Âèäíî, ÷òî ÃÒ ñ ïðèâåäåííûìè ïàðàìåòðàìè
ìîæåò âûðàáîòàòü Q = 90 Âò òåïëîòû. Ãðàôèê
10 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 1
Ðèñ.3. Èñõîäíûå äàííûå è ðåçóëüòàòû ðàáîòû àëãîðèòìà.
çàâèñèìîñòè âåëè÷èíû Q îò ãëóáèíû ðàñïîëî-
æåíèÿ ó÷àñòêà ïðèâåäåí íà ðèñ.4.
Äëÿ ÒÍ, ïðèâåäåííîãî íà ðèñ.3, êîýôôè-
öèåíò ïðåîáðàçîâàíèÿ ñ ó÷åòîì ýôôåêòèâíîñòè
ðàáîòû êîìïðåññîðà �ê = 0,92 ÑÎÐ� = 4,43 [7].
Åñëè èçîýíòðîïè÷åñêèé ÊÏÄ �è = 0,7, òî ÑÎÐ
= ÑÎÐ� �è = 3,1.
Òàêèì îáðàçîì, ñ îäíîãî ãðóíòîâîãî òåïëî-
îáìåííèêà ìîæíî ïîëó÷èòü íà âûõîäå èç êîì-
ïðåññîðà Qê = ÑÎÐ Q = 279 Âò.
Âûâîäû
Ïðèâåäåííûé àëãîðèòì ïîçâîëÿåò ðàññ÷è-
òàòü ïàðàìåòðû ÃÒ ñ èñïîëüçîâàíèåì ÏÝÂÌ ñ
áîëüøîé òî÷íîñòüþ äëÿ ðàçëè÷íûõ ðàáî÷èõ òåë.
Èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà òåïëîïåðåäà÷è k
íåçíà÷èòåëüíî, ïîýòîìó ìîæíî îãðàíè÷èòüñÿ
îïðåäåëåíèåì ñðåäíåé âåëè÷èíû. Èçìåíåíèå âå-
ëè÷èí äðóãèõ ðàñ÷åòíûõ ïàðàìåòðîâ ñóùåñòâåí-
íî ïî âûñîòå òåïëîîáìåííèêà, ïîýòîìó äëÿ ïî-
âûøåíèÿ òî÷íîñòè ðàñ÷åòîâ íåîáõîäèìûì óñëî-
âèåì ÿâëÿåòñÿ óìåíüøåíèå øàãà ðàçáèåíèÿ ïðî-
öåññà íà îòðåçêå Ñ�–A (ñì. ðèñ.2).
Íàèìåíåå ýôôåêòèâíûì äëÿ îòâîäà òåïëî-
òû îò ãðóíòà ÿâëÿåòñÿ ó÷àñòîê, íà êîòîðîì â
ìåæòðóáíîì ïðîñòðàíñòâå äâèæåòñÿ îáðàçîâàâ-
øèéñÿ ïàð. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè è ðàñ÷åòàõ
ãðóíòîâûõ òåïëîîáìåííèêîâ íåîáõîäèìî ñòðå-
ìèòüñÿ ê òîìó, ÷òîáû ýòîò ó÷àñòîê áûë êàê
ìîæíî ìåíüøèì.
ÒÍ ñ ÃÒ èìåþò áîëüøîé ïîòåíöèàë äëÿ èñ-
ïîëüçîâàíèÿ â ñèñòåìàõ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ îòî-
ïëåíèÿ è êîíäèöèîíèðîâàíèÿ, è ïîçâîëÿþò ñóùåñò-
âåííî ñíèçèòü èñïîëüçîâàíèå ïðèðîäíîãî ãàçà.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ìàöåâèòûé Þ.Ì., ×èðêèí Í.Á., Áîãäàíîâè÷
Ë.Ñ., Êëåïàíäà À.Ñ. Âíåäðåíèå òåïëîíàñîñíûõ
òåõíîëîãèé // Ýêîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæå-
íèå. — 2008. — ¹ 3. — Ñ. 4–10.
2. Äåíèñîâà À.Å. Àíàëèç òåïëîâûõ ÿâëåíèé â ãðóíòå
ïðè ðàáîòå òåïëîíàñîñíîé ãðóíòîâîé ñèñòåìû òåï-
ëîñíàáæåíèÿ // Õîëîäèë. òåõíèêà è òåõíîëîãèÿ.
— 2000. — ¹ 69. — Ñ. 75–78.
3. Íàêî÷åâñêèé À.È., Áåëÿåâà Ò.Ã. Ðåãðåññèîííûé
àíàëèç ãëóáèí ãîäîâûõ ôëóêòóàöèé òåìïåðàòóð â
âåðõíèõ ñëîÿõ ãðóíòà // Ïðîì. òåïëîòåõíèêà. —
2005. — ¹ 2. — Ñ. 86–90.
4. Äåíèñîâà À.ª. ²íòåãðîâàí³ ñèñòåìè àëüòåðíàòèâíî-
ãî òåïëîïîñòà÷àííÿ äëÿ åíåðãîçáåð³ãàþ÷èõ òåõíî-
ëîã³é : Àâòîðåô. äèñ. … ä-ðà òåõí. íàóê. — Îäåñà,
2003. — 36 ñ.
5. Äàíèëîâà Ã.Í., Áàäàíîâ Ñ.Í., Èâàíîâ Î.Ï. è äð.
Òåïëîîáìåííûå àïïàðàòû õîëîäèëüíûõ óñòàíîâîê.
— Ë. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1986.
6. Óîíã Õ. Îñíîâíûå ôîðìóëû è äàííûå ïî òåïëîîá-
ìåíó äëÿ èíæåíåðîâ : Ñïðàâ. — Ì. : Àòîìèçäàò,
1979.
7. Ðåé Ä., Ìàêìàéêë Ä.Ì. Òåïëîâûå íàñîñû. — Ì. :
Ýíåðãîèçäàò, 1982. — 224 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 01.04.10
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2011. ¹ 1 11
Ðèñ.4. Çàâèñèìîñòü Q îò ãëóáèíû ðàñïîëîæåíèÿ ó÷àñòêà.
Algorithm of Soil Heat Exchanger
Thermalphysic Parameters Calculation for Thermal Pump
Denisova A.E., Troitskij A.N.
Odessa National Polytechnic University
The advantages of thermal pumps installation on soil heat exchangers basis are consid-
ered. The algorithm of soil heat exchanger basic thermal parameters calculation is devel-
oped. The optimization of soil heat exchangers thermalphysic parameters for low poten-
tial ground heat removal efficiency increase is conducted.
Key words: thermal pump, soil heat exchanger, energy-saving, ground heat.
Received April 1, 2010
|