Термодинамический расчет схем парокомпрессионного теплового насоса

Температура испарения фреона t_и

°С

–10

Энтальпия фреона после испарителя h₁

кДж/кг

500,15

Давление фреона в испарителе p_и

МПа

0,18152

Температура конденсации фреона t_к

°С

45 + 5 = 50

Энтальпия фреона после конденсатора h₃

кДж/кг

290,5

Давление конденсации фреона p_к

МПа

1,1774

Температура фреона на входе в компрессор t_1a

°С

–

–10 + 20 = 10

Энтальпия фреона на входе в компрессор h_1a

кДж/кг

–

521

Энтальпия фреона после адиабатного сжатия h_2a

кДж/кг

564

589

Адиабатный КПД компрессора _а

–

0,80

Энтальпия фреона после компрессора h₂

кДж/кг

580,0

606

Теплоемкость фреона после конденсатора c

–

–

1,957

Температура холодного фреона после переохладителя t_3а

°С

–

–

[1,957·50 +

+ 4,19(5 + 35)] /

/ (1.957 + 4.19) = =43,2

Энтальпия холодного фреона после переохладителя h_3а

кДж/кг

–

–

278

Температура воды после переохладителя t_вп

°С

–

–

43,2 – 5 =

= 38,2

Энтальпия горячего фреона на входе в промежуточный теплообменник h_3б

кДж/кг

–

290,5 –

– (521–500,15) =

= 269,7

278 – (521 –

– 500,15) =

= 257,2

Температура горячего фреона после промежуточного теплообменника t_3б (по p, h-диаграмме)

°С

–

40

Энтальпия фреона перед испарителем h₄

кДж/кг

290,5

269,7

257

Удельная тепловая нагрузка испарителя q_и

кДж/кг

209,65

500,15 – 269,7 =

= 230,5

500,15 – 257,2 =

= 243

Удельная тепловая нагрузка кондесатора q_к

кДж/кг

289,50

606 – 290,5 = 315,5

Удельная тепловая нагрузка переохладителя q_по

кДж/кг

–

–

290,5 – 278 =

= 12,5

Удельная тепловая нагрузка теплового насоса q_тн

кДж/кг

289,50

315,5

315,5 + 12,5 =

= 328,0

Удельная тепловая нагрузка промежуточного теплообменника q_пто

кДж/кг

–

521 – 500,15 = 20,9

Работа сжатия в компрессоре l_сж

кДж/кг

79,85

606 – 521 = 85,0

Удельная энергия, потребляемая электродвигателем W

кДж/кг

105,07

85/(0,95·0,8) = 125,0

Проверка теплового

баланса

–

209,65 + 79,85 = 289,50

230,5 +85,0 =

= 315,5

243 + 85,0 =

315,5 + 12,5

Коэффициент сжатия 

–

6,49

Коэффициент преобразования теплоты 

–

3,63

315,5 / 85,0 =

= 3,71

(315,5 + 12,5) /

/ 85,0 = 3,86

Коэффициент преобразования электроэнергии _э

–

2,76

0,95·0,8·3,71 =

= 2,82

0,95·0,8·3,86 =

= 2,93

Удельный расход первичной энергии ПЭ

–

0,95

1/(0,95·0,8·0,4

0,95·3,71) =

= 0,93

1/(0,95·0,8·0,4

0,95·3,86) =

= 0,90

Средняя температура низкопотенциального теплоносителя Т_{ср. н}

К

273

Термодинамическая температура низкопотенциального теплоносителя _н

–

0,0366

Эксергия, отданная низкопотенциальным теплоносителем е_н

кДж/кг

7,67

0,0366·230,5 =

= 8,44

0,0366·243 =

= 8,89

Средняя температура высокопотенциального теплоносителя в конденсаторе Т_{ср. н}

К

313

=

= 314,6

Термодинамическая температура высокопотенциального теплоносителя в кондесаторе _в

–

0,160

1 – =

= 0,164

Эксергия, полученная высокопотенцильным теплоносителем в конденсаторе е_в

кДж/кг

46,32

= 0,160·315,5 =

50,48

0,164·315,5 =

= 51,74

Средняя температура высокопотенциального теплоносителя в переохладителе Т_{ср. нп}

К

–

–

=

= 309,6

Термодинамическая темпе­ратура высокопотенциального теплоносителя в переохладителе _вп

–

–

–

1 – =

= 0,151

Эксергия, полученная высокопотенциальным теплоносителем в переохладителе е_вп

кДж/кг

–

–

0,151·12,5 = 1,89

Эксергия потребляемой электроэнергии, е_э

кДж/кг

105,07

125,0

Эксергетический КПД _э

–

0,411

=

= 0,378

=

= 0,401