Из эжектора пар направляется в конденсатор, где превращается в жидкость. Некоторая часть получаемой жидкости вновь закачивается насосом в контур котельной установки, в то время как остальная жидкость подвергается дросселированию, в результате чего при понижении давления и температуры образуется влажный пар небольшой степени сухости.

В теплообменнике-испарителе этот пар подсушивается при постоянной температуре и постоянном давлении, отбирая теплоту у охлаждаемых предметов, а затем вновь поступает в паровой эжектор.

Поскольку затраты механической энергии на перекачивание жидкой фазы в адсорбционных и пароэжекторных холодильных установках пренебрежимо малы, ими пренебрегают и эффективность установок оценивается коэффициентом теплоиспользования , представляющим собой отношение отбираемой от охлаждаемых предметов теплоты к теплоте, используемой для реализации циклов

Сопоставление коэффициентов теплоиспользования  с холодильным коэффициентом  достаточно сложно.

Однако можно констатировать, что пароэжекторные и адсорбционные холодильные установки дают возможность вместо дорогостоящей механической энергии использовать для получения холода относительно дешёвую тепловую энергию теплоносителей с невысокими значениями температуры, что делает их применение экономически оправданным.

4.7.4 Тепловые насосы

При работе холодильных установок существует возможность использовать для отопления источники теплоты, имеющие относительно невысокие температуры.

Подобный способ отопления оказывается в итоге более выгодным, нежели непосредственное использование для этих целей тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлив.

Установки, применяемые для повышения температуры в помещении за счёт низкотемпературных источников энергии, называются тепловыми насосами и с каждым годом находят в мире всё большее распространение.

Эффективность теплового насоса определяется отопительным коэффициентом т, представляющим собой отношение теплоты q1, передаваемой обогреваемому помещению, к затратам энергии на привод установки.

Следовательно, отопительный коэффициент показывает, во сколько раз передаваемая отапливаемому помещению теплота превосходит работу, затрачиваемую на реализацию цикла.

---

Отопительный коэффициент обратного цикла Карно в этом случае равен:

Отопительный коэффициент т возрастает при понижении температуры T1 и при повышении температуры T2.

Следовательно, эффективность тепловых насосов возрастает в том случае, если для повышения температуры отапливаемого помещения используется источник теплоты с возможно более высокой температурой T2.

В связи с этим дополнительным преимуществом реальных тепловых насосов является возможность при соответствующем переключении понижать температуру в помещении в летний период, т.е. использовать их для кондиционирования воздуха.

В этом случае отводимая при кондиционировании воздуха энергия может аккумулироваться в некотором тепловом аккумуляторе, повышая его температуру.

В зимний период этот тепловой аккумулятор в комбинации с тепловым насосом используется для отопления.

В этом плане особые выгоды обещает совместное использование тепловых насосов и сезонных аккумуляторов теплоты (САТ).

Последние представляют собой участки грунта или подземные резервуары, аккумулирующие в летний период солнечную энергию, а в зимний период отдающие её для отопительных целей.

4.8 Утилизация теплоты

Представим цикл, состоящий из двух изотерм и двух произвольных, но эквидистантных процессов

В процессе 34 теплота отбирается и она равна теплоте, подводимой к рабочему телу в процессе 12. Площади 4356 и 1278 равновелики, и следовательно,

Передача теплоты, отдаваемой в процессе 34, рабочему телу в процессе 12, называется регенерацией.

Подводимая теплота 1278 может быть меньше или равна теплоте 4356 и тогда вводится понятие коэффициента регенерации теплоты, как отношение теплоты подведенной к отведенной, можно установить, что коэффициент регенерации Крег≤ 1.

При Крег = 1 термический КПД регенеративного цикла равен КПД цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур.

Цикл любого теплового двигателя следует осуществлять таким образом, чтобы его КПД приближался бы к КПД цикла Карно.

Даже частичная регенерация теплоты в цикле повышает его КПД.

В этой связи интересно рассмотреть КПД цикла теплового двигателя, в котором осуществляется регенерация теплоты, которая отдается двум холодильникам, затем и регенерируется.

Учитывая утилитарность этой задачи, заменим термин регенерация термином утилизация

---

.

Циклы, в которых теплота регенерируется, назовем утилизационными, а устройство, в которых регенерация осуществляется, утилизатором.

Предполагаемый к рассмотрению цикл представлен на следующем рисунке.

Термодинамический цикл основывается на общепринятых и допол­нительных допущениях:

1) рабочее тело (РТ) − идеальный газ;

2) теплоемкость рабочего тела не зависит от его состояния;

3) процессы сжатия и расширения − обратимые адиабатные;

4) подвод теплоты рабочему телу осуществляется либо по изохоре, либо по изобаре в ВМТ;

5) процессы осуществляются с несменяемым рабочим телом неизменного состава;

6) процесс газообмена моделируется отводом теплоты первому теплоприемнику в НМТ ( пл. lab"2);

7) отвод теплоты стенкам камеры сгорания и цилиндра моделируется отводом теплоты второму теплоприемнику в ВМТ, либо по частям в ВМТ и НМТ (пл. 3z"z4 и 2b"b'3).

На основании вышеизложенных допущений термический КПД цикла (ηtпдвс) имеет вид:

q1 − подведенная теплота;

q2 − отведенная теплота;

qr − теплота, отведенная первому теплоприемнику;

q0 − теплота, отведенная второму теплоприемнику;

qo1 − теплота, отведенная второму теплоприемнику вблизи ВМТ, по изохоре;

q02 − теплота, отведенная второму тепло­приемнику вблизи НМТ, по изохоре.

Выражение термического КПД рассматриваемого цикла имеет вид

− степень сжатия;

− степень повышения давления;

− степень предварительного расширения;

− доля теплоты, отведённой второму теплоприёмнику вблизи ВМТ;

− коэффициент тепловых потерь.

4.8.1 Прирост термического КПД при утилизации теплоты, пе­реданной первому теплоприемнику

Прирост термического КПД при утилизации теплоты отработавших газов в турбине и предва­рительном сжатии рабочего тела (турбокомпрессор) до πп εпk составит (для цикла с изохорно-изобарным подводом теплоты):

− степень понижения давления из-за отвода теплоты второму теплоприёмнику вблизи ВМТ;

− степень понижения давления из-за отвода теплоты второму теплоприёмнику вблизи НМТ.

4.8.2 Прирост термического КПД при утилизации теплоты, переданной второму теплоприемнику

На рисунке представлены термодинамические циклы утилизатора теплоты, отведённой второму теплоприёмнику.

При изохорном подводе теплоты работа утилизированного цикла максимальна, а в случае изобарного подвода рабочее тело может совершать работу только при предварительном сжатии нагнетателем.

---

Прирост термического КПД составит

π − степень повышения давления нагнетателя второго рабочего тела;

R0 − степень регенерации тепловых потерь.

Для утилизационного цикла с изобарным подводом теплоты второму рабочему телу имеем

Kq − коэффициент тепловых потерь;

k0 − показатель адиабаты второго рабочего тела (в утилизаторе).

Для утилизационного цикла с изохорным подводом теплоты

t* = T3/T2 − степень повышения давления.

Параметры термодинамического цикла с двумя теплоприёмниками

Vс − объём камеры сгорания.

Количество теплоты, подведённой к циклу

Параметры, характеризующие процесс подвода теплоты

Параметры РТ в конце процесса расширения

Суммарная работа цикла

Так как работа Lтеор получена для адиабатного цикла, то по своему значению она больше L1, при расчёте которой учитывается теплообмен между РТ и стенками камеры сгорания.

Подбираем значение pz, при котором выполняется условие Lтеор = L1.

Количество теплоты, отданное второму теплоприёмнику вблизи ВМТ по изохоре

Степень понижения давления из-за отвода теплоты вблизи ВМТ

Параметры РТ в конце процесса расширения с учётом отвода теплоты вблизи ВМТ

Количество теплоты, отведённое вблизи НМТ второму теплоприёмнику

Qb и Qw − соответственно количество теплоты, подведённое к действительному циклу и отведённое второму теплоприёмнику.

В общем случае термический КПД цикла с учётом утилизации теплоты, отводимой двум теплоприёмникам, будет

ηtдвс − термический КПД цикла;

∆ηt1 − прирост термического КПД при утилизации теплоты, отведённой первому теплоприёмнику;

∆ηt2 − прирост термического КПД при утилизации теплоты, отведённой второму теплоприёмнику.

Расчёты показывают, что термодинамический КПД цикла с утилизацией теплоты, отводимой двум теплоприёмникам, составляет 0,70 … 0,71.

tgsov@spbgasu.ru

Автор:

Пономарев Николай Степанович

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет

кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

---

Смотрите также файлы

• Расписание обучения.pdf

• Г. Алматы, пр. Абылай Хана, 135.doc

• Студент Павленко Александр Сергеевич Специальность 40. 02. 01 Право и организация социального обеспечения Преподаватель.docx

• Проект Влияние социальных сетей на современных подростков.doc

• Практикум для академического бакалавриата А. П. Панфилова, А. В. Долматов под редакцией А. П. Панфиловой. Москва Издательство Юрайт, 2019. 487 с.docx