Диссертация (1143906), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Например, рис. 1иллюстрирует теоретический цикл одноступенчатой ПХМ со всасываниемнасыщенных паров хладоагента.В точке 1 пар, который является насыщенным, всасывается в компрессор, где адиабатически происходит его сжатие до точки 2, при этом энтропияостается постоянной, а пар становится перегретым. Процесс 2-2’ соответствует переходу этого пара из перегретого состояния в насыщенное. Далее впроцессе 2’-3 при постоянном давлении происходит конденсация пара. Вточке 3 рабочее тело попадает в дросселирующее устройство, где происходитснижение давления, что соответствует процессу 3-4. Цикл замыкается.В теоретическом идеальном цикле не учитывается теплообмен с окружающей средой, энтальпия остается постоянной. В реальном цикле приходится делать поправки на затраты энергии на переохлаждение рабочего телав трубопроводах между теплообменником-конденсатором и дросселирующим устройством, а также необходимым перегревом рабочего тела междутеплообменником-испарителем и компрессором.
Все это необходимо длякомпенсации возможных протечек рабочего вещества, несовершенством конструкции ПХМ, потерями давления внутри нее. Тем не менее, для расчетаосновных узлов холодильной машины можно построить и применить цикл,приближенный к реальному, в котором будет учитываться перегрев паровперед компрессором 1-1’ и необходимое переохлаждение 3-3’ после конденсации, при этом в компрессоре останется адиабатическое сжатие (рис.2). Вэтом случае различие циклов компенсируется вводом соответствующих коэффициентов – индикаторного и механического КПД.Теоретические удельные показатели работы ПХМ можно определитьпо lgP-i диаграмме соответствующего хладоагента.19Удельная теоретическая холодопроизводительность q x , кДж/кг:q x i1 i4(1)Удельное теоретическое количество теплоты, отводимое в компрессореl , кДж/кг:l i2 i'1(2)Удельное теоретическое количество теплоты, отводимое в конденсаторе qк , кДж/кг:qк i2 i3'(3)Если в схемное решение установки добавить возможность изменениянаправления циркуляции рабочего тела (режим реверсирования), то ПХМбудет работать как теплонасосная установка (ТНУ).Таким образом, основное назначение чиллера - снятие теплоизбытковот охлаждаемой среды, которая циркулирует через теплообменникиспаритель при низкой температуре хладоагента и отдача этой теплоты черезтеплообменник-конденсатор нагреваемой среде, циркулирующей через него.Процесс отдачи теплоизбытков в конденсаторе является побочным в отличиеот ТНУ.
В ТНУ процесс теплообмена между нагреваемой средой и хладоагентом, циркулирующими через теплообменник-конденсатор является основным процессом. На текущий момент существуют технологии комбинированного получения теплоты и холода, при этом оба процесса равнозначны.Построение на lgP-i диаграмме цикла ПХМ, работающей только на выработку искусственного холода или только в режиме ТНУ или комбинированной выработки, принципиально не отличаются, отличаются только ихтемпературные интервалы.Наиболее интересным с точки зрения экономии ресурсов является циклпри комбинированной выработке теплоты и холода. Такие теплонасосныеустановки в составе единой тепловой системы дают возможность их локаль-20ного применения для обеспечения потребности в теплоте или холоде индивидуально [15, 30, 32, 34, 77].1.4.
Современное состояние вопроса в области применения системс единым контуром ТНУОтдельными аспектами совершенствования методов расчета тепловыхсетей и установок с целью улучшения их технико-экономических характеристик,экономииэнергетическихресурсов,занималисьв:Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (СергеевВ.В., Митяков В.Ю., Митяков А.В., Сапожников С.З., Ланин А.А.) [38, 39, 81,82]; Санкт-Петербургском государственном университете промышленныхтехнологий и дизайна (Суслов В.А.) [90]; Научно-производственном объединением по исследованию и проектированию энергетического оборудованияим.
И.И. Ползунова (Хоменок Л.А.) [14, 20, 93-95] и др.К примеру, применение градиентных датчиков теплового потока [38,39, 81, 82] может давать более точную информацию для управления сетями,что приведет к улучшению их технико-экономических характеристик. Совместное применение градиентных датчиков теплового потока и усовершенствование методов дает повышение эффективности в целом.В работах специалистов ОАО «НПО ЦКТИ» рассмотрены различныеаспекты применения энергетических установок комбинированного цикла,определены энергетические эффекты модернизации энергооборудования итехнологических систем электростанций на основе расчетно-экспериментальных моделей. Предложены соответствующие мероприятия по повышению располагаемой мощности, надежности и экономичности действующего оборудования в энергодефицитных системах.
Данные исследования способствуют крупномасштабному прорыву в энергетике России [14, 20, 93-95].21Одним из направлений применения энергоэффективных технологийявляется задействование в системах энерго- и теплоснабжения теплонасосных установок.Вопросами применения теплонасоных установок в системах теплоснабжения и отопления занимались в: Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (Боровков В.М., Зысин В.А., Сергеев В.В., МолодкинаМ.А., Аникина И.Д.) [10, 22]; Санкт-Петербургскомгосударственномархитектурно-строительном университете (Дацюк Т.А., Полушкин В.И., Васильев В.Ф.); ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» (Васильев Г.Н., Хрустачев Л.В., Розин А.Г.) [12, 78]; Кубанскомгосударственномтехнологическомуниверситете(Буртасенков Д.Г., Шерстобитов И.В., Кондратьева Н.Ю.) [11]; Московском государственном университете инженерной экологии (Калнинь И.М.) [23-26]; Военном инженерно-космическом университете им.
А.Ф. Можайского (Кириллов Н.Г.; Авсюкевич Д.А.; Сударь Ю.М.; Осовский В.А.) [5]; Санкт-Петербургском государственном аграрном университете(Салова Т.Ю.) [18, 80, 97] и др.Вышеперечисленные исследователи вели работы по системам, использующим в качестве источника низкопотенциальную теплоту наружного воздуха, грунтовых вод, сточных вод.
Однако, вопрос применения внутреннеговоздуха помещений крупных объектов исследован в недостаточной степени.В литературных источниках практически отсутствуют модели и методикирасчета внутренних инженерных систем с единым контуром теплонасосныхустановок. Кроме того, затруднено определение годового энергопотребления22с одновременным учетом теплоты и электроэнергии, позволяющее проводитьобоснованный выбор схемного решения сети с единым контуром теплонаносных установок.Таким образом, разработка методики расчета годового энергопотребления для объектов с единым контуром теплонасосных установок как инструмента выбора подходящего схемного решения, остается актуальной.Системы, использующие нетрадиционные источники теплоты, применяются в Китае [97, 102, 106], США и Европе [69, 100, 101, 103, 104, 107, 108,113, 114, 116]. Основным элементом таких систем являются теплонасосныеустановки (ТНУ) [15, 25-27, 30, 32, 34, 70, 77].К примеру, в США [100, 101] используется до 5 млн.
ед. ТНУ, которыевходят в состав как внутренних теплоснабжающих систем, так и систем теплоснабжения целых районов городов. А в некоторых городах Евросоюза теплоснабжение осуществляется на 50% от ТНУ.В процессе анализа эксплуатации ТНУ в Швеции было установлено,что наиболее эффективно такие установки проявляют себя на предприятияхпищевой, текстильной, а также химической промышленности.На территории нашей страны упоминания о проектировании объектов сприменением ТНУ датируются 1926 годом [40]. Среди реализованных проектов с ТНУ в промышленности можно отметить: совхоз «Горки-2» в Московской области (1963 г.), чайная фабрика в Грузии (1976 г.) [13], Подольскийхимико-металлургический завод (1987 г.) [33].Кроме объектов промышленности в СССР теплонасосные установкиприменялись на объектах общественного назначения.
Так, например, ТНУмощностью 2,5 МВт была установлена в пансионате «Дружба», расположенном в г. Ялта в начале 80-х годов, в торговом центре и в больнице в Абхазиии в жилом доме (пос. Букурия, Молдавская АССР) [74].При технологических процессах на предприятиях химической отрасли[16, 68] образуется большое количество невостребованного теплоносителя(воды) с температурой около 30-40 °С.
При внедрении энергосберегающих23технологий с участием ТНУ на этих предприятиях, можно сократить теплопотребление, добившись улучшения экономических показателей [6, 11, 16,27, 32, 33, 36, 66, 69, 72, 73, 83, 95].Как показал обзор, применение технологий с ТНУ было единично, нопри этом признавалась их достаточная эффективность.Среди организаций научного, научно-производственного, исследовательского и учебного направления, а также отдельных работ в этой области,выполненных на территории бывшего СССР можно отметить: ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» [78, 92] - компания, предлагающаятехнологии с ТНУ, использующих низкопотенциальное теплогрунта, сбросное тепло вентиляционных выбросов и др.
Председателем Совета директоров и Научным руководителем этой компании Васильевым Г.П. велась работа по энергоэффективномуэкспериментальному жилому дому в микрорайоне «Никулино-2»[12]. Также этой компанией под руководством Васильева Г.Н было разработано «Руководство по применению тепловых насосов сиспользованием вторичных энергетических ресурсов и нетрадиционных возобновляемых источников энергии»; Кубанский государственный технологический университет (г.Краснодар) - Буртасенковым Д.Г., Шерстобитовым И.В., Кондратьевой Н.Ю. [11]; Московский государственный университет инженерной экологии- Калнинь И.М. разрабатывал альтернативные системы теплоснабжения, которыми могут служить теплонасосные установки(ТНУ), превращающие низкопотенциальную тепловую энергиюокружающей среды (воды, грунта, воздуха), а также "тепловыеотходы" промышленных предприятий и коммунальных служб втепловую энергию требуемого потенциала [23-26]; Военный инженерно-космический университет им.
А.Ф. Можайского - Кириллов Н.Г.; Авсюкевич Д.А.; Сударь Ю.М.; Кириллов24А.Н. проводили разработки децентрализованных систем теплоснабжения с тепловыми насосами, обладающими более высокимКПД в целом и сниженным негативным экологическим воздействием на окружающую среду. Авсюкевич Д.А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
