К вопросу о тепловых насосах
Изложены основные сведения о парокомпрессорном и абсорбционном тепловых насосах, дана оценка их энергетической эффективности. Приведены рекомендуемые схемные решения тепловых насосов и изложен метод энергетической и экономической оптимизации. Наведено основні відомості про парокомпресорні та абсорбц...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61395 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | К вопросу о тепловых насосах / Б.Х. Драганов, А.В. Мищенко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 2. — С. 94-98. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61395 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Драганов, Б.Х. Мищенко, А.В. 2014-05-04T21:01:36Z 2014-05-04T21:01:36Z 2006 К вопросу о тепловых насосах / Б.Х. Драганов, А.В. Мищенко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 2. — С. 94-98. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61395 621.11 Изложены основные сведения о парокомпрессорном и абсорбционном тепловых насосах, дана оценка их энергетической эффективности. Приведены рекомендуемые схемные решения тепловых насосов и изложен метод энергетической и экономической оптимизации. Наведено основні відомості про парокомпресорні та абсорбційні теплові насоси, дано оцінку їхньої енергетичної ефективності. Приведено рекомендовані схемні рішення теплових насосів, викладено метод енергетичної та економічної оптимізації. The main information about vapor compression, absorptive heat pumps and evaluation of their power efficiency has been given. The recommended diagrammatical decisions of heat pumps have been given. The method of power and economic optimization was stated. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Энергосбережение К вопросу о тепловых насосах On the heat pumps Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
К вопросу о тепловых насосах |
| spellingShingle |
К вопросу о тепловых насосах Драганов, Б.Х. Мищенко, А.В. Энергосбережение |
| title_short |
К вопросу о тепловых насосах |
| title_full |
К вопросу о тепловых насосах |
| title_fullStr |
К вопросу о тепловых насосах |
| title_full_unstemmed |
К вопросу о тепловых насосах |
| title_sort |
к вопросу о тепловых насосах |
| author |
Драганов, Б.Х. Мищенко, А.В. |
| author_facet |
Драганов, Б.Х. Мищенко, А.В. |
| topic |
Энергосбережение |
| topic_facet |
Энергосбережение |
| publishDate |
2006 |
| language |
Russian |
| container_title |
Промышленная теплотехника |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
On the heat pumps |
| description |
Изложены основные сведения о парокомпрессорном и абсорбционном тепловых насосах, дана оценка их энергетической эффективности. Приведены рекомендуемые схемные решения тепловых насосов и изложен метод энергетической и экономической оптимизации.
Наведено основні відомості про парокомпресорні та абсорбційні теплові насоси, дано оцінку їхньої енергетичної ефективності. Приведено рекомендовані схемні рішення теплових насосів, викладено метод енергетичної та економічної оптимізації.
The main information about vapor compression, absorptive heat pumps and evaluation of their power efficiency has been given. The recommended diagrammatical decisions of heat pumps have been given. The method of power and economic optimization was stated.
|
| issn |
0204-3602 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61395 |
| citation_txt |
К вопросу о тепловых насосах / Б.Х. Драганов, А.В. Мищенко // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 2. — С. 94-98. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT draganovbh kvoprosuoteplovyhnasosah AT miŝenkoav kvoprosuoteplovyhnasosah AT draganovbh ontheheatpumps AT miŝenkoav ontheheatpumps |
| first_indexed |
2025-11-26T07:37:20Z |
| last_indexed |
2025-11-26T07:37:20Z |
| _version_ |
1850617516024397824 |
| fulltext |
Принцип работы теплового насоса (ТН) пред;
ложил В. Томсон (в последствии — лорд Кель;
вин) в 1852 г. Он показал, что установка, работа;
ющая по принципу холодильной машины, может
быть использована для целей отопления. Пред;
ложенный Томсоном тепловой насос, названный
им умножителем теплоты, использует в качестве
рабочего тела воздух окружающей среды.
Применение термотрансформаторов позволя;
ет наиболее рационально удовлетворить возни;
кающие во все возрастающих размерах потреб;
ности в теплоте или холоде за счет имеющихся в
распоряжении различных источников теплоты и
электроэнергии. Согласно прогнозам Мирового
энергетического комитета (МИРЭК) к 2020 г.
70 % коммунального и производственного теп;
лоснабжения в развитых странах будет осуществ;
ляться с помощью тепловых насосов. Кроме то;
го, применение тепловых насосов позволяет
решить также экологические вопросы.
Для определения энергетической эффектив;
ности использования исходной энергии топлива
и влияния каждого вида отопления на экологию
Комиссией по тепловым насосам Европейского
Экономического Сообщества (ЕЭС) в 1991 был
проведен анализ систем отопления, распростра;
ненных в Европе. Результаты этого анализа при;
ведены в табл. 1.
94 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Наведено основні відомості про па�
рокомпресорні та абсорбційні теплові
насоси, дано оцінку їхньої енергетичної
ефективності. Приведено рекомендо�
вані схемні рішення теплових насосів,
викладено метод енергетичної та еко�
номічної оптимізації.
Изложены основные сведения о па�
рокомпрессорном и абсорбционном
тепловых насосах, дана оценка их энер�
гетической эффективности. Приведены
рекомендуемые схемные решения теп�
ловых насосов и изложен метод энерге�
тической и экономической оптимизации.
The main information about vapor com�
pression, absorptive heat pumps and eval�
uation of their power efficiency has been
given. The recommended diagrammatical
decisions of heat pumps have been given.
The method of power and economic opti�
mization was stated.
УДК 621.11
ДРАГАНОВ Б.Х., МИЩЕНКО А.В.
Национальный аграрный университет Украины
К ВОПРОСУ О ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ
Сn — годовые капитальные затраты;
СОР – коэффициент преобразования;
fуі, fфі — нелинейные функции i–го элемента;
h — энтальпия;
K — конструктивный параметр элемента;
l — работа;
N — мощность привода компрессора;
Q, q — тепловой поток;
P – давление;
T, t — температура;
и — входные внешние параметры элемента;
Z — критерий оптимальности;
х — входные внутренние параметры элемента;
у — выходные параметры элемента;
Ц — цена;
Γ — топология подключения элемента в сис;
тему;
εх — холодильный коэффициент;
η – коэффициент полезного действия;
μ – эффективность теплового насоса;
ξ — концентрация фазы;
ψ — отопительный коэффициент;
Индексы:
Верхний:
Д – действительный;
Нижние:
е — эффективный;
i — номер элемента;
вых — выходной;
д – поток, передаваемый потребителю;
Κ – Карно;
ком – после компрессора;
o — окружающая среда;
СТС – степень термодинамического совершенства.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 95
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Тепловой насос — это комплекс взаимосвязан;
ных элементов, в которых рабочее вещество осу;
ществляет обратный термодинамический цикл.
Такой способ переноса теплоты получил назва;
ние динамического отопления. Тепловой насос
является аналогом холодильной машины по про;
цессам и по принципу действия.
Эффективность холодильной машины харак;
теризуется холодильным коэффициентом, рав;
ным отношению количества теплоты q2, отводи;
мой от охлаждаемого тела в испарителе, к
затраченной на осуществление цикла работе
l = q1 – q2:
εх = q2/l. (1)
Эффективность действия теплового насоса
оценивается отношением:
μ = q1/l = εх + 1, (2)
где q1 – теплота, отданная в отопительную систему.
Это объясняется тем, что потребителю переда;
ется теплота, эквивалентная затраченной работе
компрессора, и низкопотенциальная теплота раз;
ных источников: наружный воздух, поверхност;
ные воды (река, озеро, море), подземные воды,
грунт, солнечная энергия, низкопотенциальная
теплота искусственного происхождения (сбросные
воды, вытяжной воздух систем вентиляции и пр.).
Теплонасосные установки используют для
отопления, вентиляции, кондиционирования
воздуха, повышения эффективности энергети;
ческих установок.
В табл. 2 в качестве примера представлены воз;
можные варианты систем теплонасосных установок.
Теплонасосные установки в сочетании с элек;
трогенератором могут обеспечивать потребите;
лей электроэнергией, теплотой и холодом.
Выбор типа и схемы теплонасосной установки
(ТНУ) зависит от структуры энергоносителей ре;
гиона, системы и мощности систем тепло; и хла;
доснабжения, условий формирования приходной
части энергетического баланса разрабатываемой
установки.
Наибольшее распространение получили паро;
компрессорные и абсорбционные тепловые на;
сосы.
На рис. 1 приведена схема теплоснабжения с
использованием парокомпрессорного теплового
насоса. Источником теплоты служит геотермаль;
ная энергия.
Схема теплоснабжения потребителей при ис;
пользовании солнечной энергии и абсорбционно;
го теплотрансформатора представлена на рис. 2.
Пример применения теплонасосных устано;
вок с целью повышения эффективности энерго;
потребляющих систем приведен на рис. 3.
В последние 10;15 лет в мировой литературе
все больше используется величина СОР (англ. —
coefficient of performance — коэффициент пре;
образования) как характеристика процессов
преобразования теплоты и работы в термо;
трансформаторе. Понятие термотрансформатор
обобщает все известные на сегодняшний день
энергопреобразующие машины, т.е. машины,
работающие по прямым термодинамическим
циклам, машины, работающие по обратным тер;
модинамическим циклам и машины, работаю;
щие по смешанным и гибридным термодинами;
ческим циклам.
Та б л . 1 . Показатели систем отопления по данным ЕЭС
96 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Действительная степень термодинамического
совершенства систем теплоснабжения
. (3)
КПД теплонасосной установки
. (4)
При определении эффективности тепловых
насосов пользуются также формулой, предложен;
ной в [1]:
. (5)
Математическая модель i;го элемента тепло;
насосной системы выражается набором функци;
ональных операторов:
,
, (6)
.
Конкретизация функциональных связей сис;
темы уравнений (6) осуществляется по данным
известных литературных источников. Система
замыкается набором балансных уравнений i;го
элемента: расходов, энергии, гидравлических на;
поров, изменения энтальпии.
В качестве критерия оптимальности примем
выражение суммарных термоэкономических за;
трат в системе
, (7)
где Zij — эксергоэкономические затраты в i;м
элементе (так как j = 1).
Для выполнения условия (7) достаточно найти
такой оптимальный путь , где
, (8)
(0) (1) ( ) ( )
0 1 [ ( 1)]
( , , ..., , ..., )
p
p k
i n pC C C C C − −=
C N⊂
min
ij
i j
Z Z Σ=∑∑
( , , , , )ip T h uψ = ξ
( , , , Г )i фi i i i іФ f x u K=
( , , , Г )i yi i i i іy f x u K=
00,765 0,9
ком
Т
Т
⎞
+ +⎟
⎠
0
0
0
0,74 0,0032М
ком
Т
СОР Т
Т Т
⎛
= − +⎜− ⎝
ДД
ТНУ
К
СОР
СОР
η =
Д д
СТС
e
Q
СОР
N
=
Та б л . 2 . Матрица принципиально возможных сочетаний элементарных частей для систем теп;
лонасосных установок
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2 97
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рис. 1. Схема теплоснабжения от геотермальной воды с использованием теплонасосной установки:
1 — эксплуатационная скважина; 2 — фильтр; 3 — теплообменники первой ступени системы тепло�
снабжения потребителей; 4, 13 — потребители; 5 — теплообменники второй ступени; 6, 12, 15 — на�
сосы; 7 — тепловой насос; 8 — испаритель теплового насоса; 9 — дроссельный клапан теплового насоса;
10 — конденсатор теплового насоса; 11 — компрессор теплового насоса; 14 — котел (дублер); 16 — на�
гнетательная скважина.
Рис. 2. Схема теплохладоснабжения с абсорбционным тепловым насосом:
1 — ветродвигатель; 2 — солнечные коллекторы; 3 — насос; 4 — генератор с дефлегматором; 5 — кон�
денсатор; 6, 10 — потребитель холода; 7 — теплообменник раствора; 8 — аккумулятор теплоты;
9 — дроссельные вентили; 11 —потребитель теплоты; 12 — абсорбер; 13 — испаритель.
98 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 2
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
для которого
. (9)
При нахождении оптимального пути в графах
без контуров обычно пользуются алгоритмом
Беллмана;Калаба, в основу которого положен
анализ матрицы стоимостей.
В общем случае термоэкономический крите;
рий оптимальности имеет вид [2, 3]
, (10)
где Цп, Пп — стоимость и годовое потребление
эксергии из внешних источников; — годовые
капитальные и другие, связанные с ними затраты
в n;м элементе; ek — годовой расход эксергии для
получения k;го продукта.
Выводы
Теплонасосные установки могут заметно повысить
эффективность коммунального теплоснабжения.
Системы ТНУ перспективны для нашей страны.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мартыновский В.С. Анализ действитель;
ных термодинамических циклов. – М.: Энергия,
1972. – 216 с.
2. Никульшин Р.К., Драганов Б.Х., Морозюк Т.В.
Анализ теплонасосных систем теплохладоснаб;
жения на основе эксерготопологического пред;
ставления математической модели // Сб. докла;
дов IV съезда АВОК. – М., 1995. – С. 213;218.
3. Долинский А.А., Драганов Б.Х., Дубровин В.А.
Оптимизация технических систем методами эк;
сергоэкономики // Промышленная теплотехни;
ка. – 2003, № 4. – С. 28;31.
Получено 10.03.2006 г.
nC
п п
Ц П n
n
k
k
C
Z
e
Σ
⎛ ⎞+
⎜ ⎟= ⎜ ⎟
⎜ ⎟⎝ ⎠
∑
∑
( ) min
p
p
p
i
i p
Z Z Σ=∑∑
Рис. 3. Принципиальная схема использования тепловых насосов в системах энергоснабжения
потребителей
|