4.2 Анализ цикла парокомпрессионного теплового насоса

Тепловой насос может работать на режимах, отличающихся от номинального, поэтому целесообразно рассмотреть и провести анализ циклов теплового насоса теплопроизводительностью 50 кВт, в котором будут исследованы влияние на параметры теплового насоса температуры воды на выходе из конденсатора и входе в испаритель. Результаты расчетов приведены в таблицах 4.2 и 4.3 и на рисунках 3.5−3.12.

Таблица 3.3 – Зависимость параметров теплового насоса от температуры источника тепла

Температура на входе в испаритель Ткон., ºС	Тепловая нагрузка испарителя Qисп, кВт	Тепловая нагрузка конденсатора Qкон., кВт	Мощность компрессора N, кВт	Коэффициент преобразования COP
10	151,363	115,508	35,861	3,22
12	150,728	116,611	34,117	3,42
14	150,112	117,710	32,402	3,63
16	149,514	118,799	30,715	3,87
18	148,934	119,878	29,056	4,13
20	148,36	120,94	27,425	4,41

Рисунок 3.2 – Изменение теплового потока испарителя от температуры источника теплоты на входе

Рисунок 3.3 – Зависимость температуры на входе в конденсатор от тепловой нагрузки на конденсатор

Рисунок 3.4 – Зависимость температуры на входе в конденсатор от мощности компрессора

Рисунок 3.5 – Зависимость коэффициента преобразования от температуры источника на входе

Из зависимостей на рисунках 3.2−3.5 видно, что при увеличении температуры на входе в испаритель тепловая нагрузка испарителя и мощность компрессора уменьшаются, а тепловая нагрузка конденсатора и коэффициент преобразования увеличиваются. Это связано с уменьшением необратимых затрат энергии в компрессоре, что приближает данный процесс к идеальному, которому соответствует больший коэффициент преобразования и тепловая нагрузка конденсатора.

Таблица 3.4 – Зависимость параметров теплового насоса от температуры воды на выходе из конденсатора

Температура на выходе из конденсатора Ткон., ºС	Тепловая нагрузка испарителя Qисп, кВт	Тепловая нагрузка конденсатора Qкон., кВт	Мощность компрессора N, кВт	Коэффициент преобразования COP
50	134,223	159,661	25,438	5,28
52,5	130,305	157,319	27,014	4,82
55	126,341	154,89	28,558	4,42
57,5	122,326	152,397	30,072	4,07
60	118,256	149,811	31,555	3,75
62,5	114,127	147,135	33,008	3,46
65	109,934	144,365	34,431	3,19

Рисунок 3.6 – Зависимость тепловой нагрузки испарителя от температуры воды на выходе из конденсатора

Рисунок 3.7 – Зависимость тепловая нагрузка конденсатора от температуры воды на выходе из конденсатора

Рисунок 3.8 – Зависимость мощности компрессора от температуры воды на выходе из конденсатора

Рисунок 3.9 – Зависимость коэффициента преобразования от температуры воды на выходе из конденсатора

Из зависимостей на рисунках 3.6−3.9 следует, что с ростом температуры воды на выходе из конденсатора тепловая нагрузка испарителя и тепловая нагрузка конденсатора, а так же коэффициент преобразования уменьшаются, а мощность компрессора увеличиваются.

Снижение коэффициента преобразования можно объяснить его зависимостью от разности температур испарения и конденсации хладагента, а температура конденсации, зависит от температуры воды на выходе из конденсатора. Чем больше эта разность, тем меньше коэффициент преобразования, следовательно, тепловой насос становится менее выгодным.

Увеличение мощности компрессора с ростом температуры воды на выходе из конденсатора связано с увеличением работы сжатия паров хладагента. Чем больше работа сжатия, тем больше работа привода компрессора.