Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Проектирование, монтаж и эксплуатация теплотехнологического оборудования.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
12.59 Mб
Скачать

232

6. Методические указания по расчету компрессионной теплонасосной установки для утилизации тепла низкопотенциального источника энергии

Задание Рассчитать компрессионную теплонасосную установку при следующих

данных:

назначение – теплоснабжение промышленного предприятия;

рабочее тело (хладагент) – фреон (R-21, R-134, R-142);

низкопотенциальный источник – вода из системы технологического охлаждения;

средний расход воды в системе охлаждения – Gн;

температура воды из системы охлаждения – tн;

Расчет провести для зимнего режима при температуре воды в системе теплоснабжения: прямая – tсп ; обратная – tсо .

Принципиальная схема компрессионной теплонасосной установки, предназначенной для использования энергии низкопотенциального источника (например, воды из системы оборотного водоснабжения промышленного предприятия) для целей теплоснабжения изображена на рисунке 6.1. Названия и назначения элементов схемы аналогичны рисунку 4.1. Значения энтальпии рабочего тела i в различных точках цикла теплового насоса определяются с помощью диаграммы T-s (рисунок 6.2) или i-lg p (рисунок 6.3) соответствующего рабочего тела [14].

Для построения цикла в диаграмме хладагента определяются следующие параметры:

температура кипения рабочего тела в испарителе to =tн′′ −(2...5)оС или to =tн′ −(5...7)оС ; с помощью фазовой диаграммы рабочего тела по to находится его давление в испарителе рo ;

 

 

233

 

 

 

 

 

Сетевая вода

 

 

 

 

 

 

III

 

 

 

3

 

2

I

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV

 

 

 

 

 

4

V

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

VI

 

 

Низкопотенциальный

 

 

 

 

 

теплоноситель

 

 

 

 

 

Рисунок 6.1 – Принципиальная схема теплонасосной

 

 

установки

 

 

 

Т

 

 

Рк

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

2'

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

Ро

 

tк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t0

4

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i= const

 

 

 

 

 

 

 

 

S

Рисунок 6.2 – Цикл компрессионного теплово-

 

 

го насоса

 

 

 

lg p

рк

3

 

tк

2'

2

рк

 

 

 

 

 

 

ро

 

 

tо

 

 

ро

 

 

 

 

 

 

4

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tо

 

tк

i

Рисунок 6.3 – Цикл компрессионного

теплового насоса

температура конденсации рабочего тела в конденсаторе tк =tсп+(2...5)оС ; с

помощью фазовой диаграммы рабочего тела по tк находится его давление в

234

конденсаторе рк.

По диаграмме определяются удельные энтальпии в характерных точках цикла i1, i2 , i3, i4 и составляющие энергетического баланса теплового насоса.

Удельная (на 1 кг рабочего тела) тепловая нагрузка испарителя

q

= i i

4

,

кДж

(6.1)

o

1

 

кг

 

Удельная тепловая нагрузка конденсатора

q

к

= i

i ,

кДж

(6.2)

 

2

3

кг

 

Удельная работа компрессора

l

к

= i

i ,

кДж

(6.3)

 

2

1

кг

 

Для определения тепловой нагрузки испарителя и расхода рабочего тела в тепловом насосе составляется тепловой баланс испарителя

Qo = Gн c рв (tн′ −tн′′ )=Gфр qo

(6.4)

где Qo - тепловая нагрузка испарителя; Gфр - расход рабочего тела (фрео-

на); tн′′ - температура низкопотенциального теплоносителя на выходе из испари-

теля, принимается на 5…10оС ниже tн.

Мощность компрессора

Nк= Gфр lк

(6.5)

Тепловая нагрузка конденсатора

 

Qк =Qo + Nк

или

Qк =Gфр qк

(6.6)

(6.7)

Коэффициент трансформации энергии (отопительный коэффициент)

235

ε

о

=

Qк

(6.8)

N

 

 

 

 

 

 

к

 

Для определения расхода сетевой воды составляется тепловой баланс конденсатора

Qк = Gфр qк = Gс c рв (tсп tсо)

(6.9)

Расчеты по выбору компрессора и теплообменных аппаратов (конденсатора и испарителя), входящих в схему теплового насоса (рисунок 6.1) аналогичны расчетам компрессионной холодильной установки (раздел 4).

Определение экономии топлива в энергосистеме от внедрения теплонасосной установки

Потребляемая тепловым насосом мощность с учетом потерь в электросе-

тях ηэ.с =0,95

N

э

=

Nк

(6.10)

 

 

 

η

э.с

 

 

 

 

 

 

Расход условного топлива на КЭС для выработки электроэнергии на привод компрессора теплонасосной установки

В

= N

э

bэ

,

(6.11)

ТН

 

КЭС

 

 

где bКЭСэ = 0,32...0,34 кг/кВт ч - удельный (на выработку 1 кВт·ч электри-

ческой энергии) расход условного топлива на КЭС.

Расход топлива на замещаемой котельной на выработку Qк

В

К

=

 

Qк

 

,

Q

 

 

 

 

усл

η

К

 

 

 

 

 

где ηК - КПД (нетто) замещаемой котельной.

Экономия условного топлива

В= ВК ВТН

кДж/ч тепла

(6.12)

(6.13)

Удельная экономия условного топлива на единицу отпущенного потребителю тепла

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]