ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Завершена сборка аппарата для миссии «Луна-25»

Космический аппарат для осуществления миссии «Луна-25» собран и готовится к пуску с космодрома Восточный в Амурской области. Роскосмос работает над определением новой даты, которая перенесена с мая на июль, сообщил в четверг журналистам генеральный директор Роскосмоса Дмитрий Рогозин. «Аппарат собран, проводится дополнительная проверка, испытания. Просто мы выбираем наиболее удобные маршруты ба...

Вызовы цифровизации энергетики: Росатом выступает за выработку цифровой этики

В ее преддверии директор по цифровизации Госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева, выступая на глобальной сессии «Рост машин и цифровой потребитель» WEW-2021 (Всемирной энергетической недели), назвала четыре основных вызова, которые стоят перед цифровизацией энергетики. В их числе указаны гармонизация использования различных источников энергии, выработка новых бизнес-моделей для изменений в стр...

Ветропарки Росатома выработали 1 млн мегаватт-часов «зеленой» энергии

В Ставропольском крае открыта третья ветроэлектростация – Бондаревская ВЭС установленной мощностью 120 МВт. На сегодняшний день на юге России действуют уже пять ветроэнергетических станций Росатома, общая установленная мощность которых составляет 660 МВт. Строительство еще одного ветропарка – Медвеженской ВЭС в Ставропольском крае мощностью 60 МВт будет завершено до конца этого года. Ф...

Ростех завершил испытания второго газогенератора российского двигателя для «Суперджета»

Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха успешно завершила испытания второго опытного газогенератора – «сердца» двигателя ПД-8, предназначенного для самолета SSJ-NEW. В рамках испытаний была подтверждена корректная работа узлов, требуемые параметры температуры и давления, соответствие экологическим нормам. Следующим этапом проекта станут стендовые испытания первого опытного обра...

Власть и бизнес обсудят актуальные вопросы промышленности на XVI Национальном конгрессе «Модернизация промышленности России: приоритеты развития»

5 и 6 октября 2021 года в Центре цифрового лидерства состоится XVI Национальный конгресс «Модернизация промышленности России: приоритеты развития». Национальный конгресс входит в перечень основных мероприятий Года науки и технологий, утвержденных Правительством Российской Федерации. Ключевая тема мероприятия в 2021 году – «Комплексная модернизация отраслей промышленности». В программе Нац...

В Якутске к 2025 году построят Парк будущих поколений стоимостью 1,5 млрд рублей за счет инвестора

В Якутске до 2025 года появится Парк будущих поколений для создания городской экосистемы полезного досуга, творческого, интеллектуального, духовного и физического развития детей и молодежи. Комплекс будет построен на территории 2,4 га. Планируемый объем вложений в проект составит около 1,5 млрд рублей. Соответствующее соглашение подписали инвестиционно-строительная фирма «Дирекция по строительс...

27 Февраля 2010

Тепловой насос с повышенным отопительным коэффициентом

Тепловой насос с повышенным отопительным коэффициентом
          Ю.А. МАЗАЛОВ

Традициoннoе теплocнабжение oтличаетcя низкoй энергетичеcкoй, экoнoмичеcкoй и экoлoгичеcкoй эффективнocтью. Велики затраты на теплoвые cети, кoтoрые являютcя ненадежным элементoм в cиcтемах централизoваннoгo теплоcнабжения. Перечиcленные факторы требуют интенcивного иcпользования нетрадиционных методов получения тепла. Одним из них являетcя полезное иcпользование раccеянного низкотемпературного (5–З0ºС) природного тепла или cброcного промышленного тепла для теплоснабжения с помощью тепловых насосов (ТН).

Сегодня в мире успешно эксплуатируют десятки миллионов ТН различного назначения. Согласно данным Международного энергетического агентства (IEA), к 2020 г. в развитых странах доля отопления и горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов должна составить 75%. Самые крупные из них эксплуатируются в государствах Скандинавии, в частности в Швеции. Наиболее мощный ТН установленной тепловой мощностью 320 МВт успешно работает в Стокгольме, используя в качестве низкотемпературного источника теплоту морской воды.

В странах Западной Европы стоимость тепловых насосов мощностью от 100 до 10000 кВт составляет 600–700 долл./кВт. По сравнению с традиционным теплоснабжением, снижение себестоимости производимого ими тепла составило от 1,5 до 2,5 раз. Срок окупаемости у большинства из ТН не превышает трех лет.

Опыт эксплуатации тепловых насосов в России показал: из-за большей продолжительности отопительного периода в нашей стране по сравнению, к примеру, с той же Западной Европой, а также из-за более острой проблемы транспорта топлива экономическая эффективность применения ТН в России больше, чем в других государствах.

Основными сдерживающими факторами их использования являются:
          – высокая стоимость приобретения и установки;
          – относительно дешевое и доступное углеводородное топливо.

Приведенные выше ограничения могут быть устранены посредством разработки и внедрения ТН с повышенным отопительным коэффициентом.

Сравнительное описание работы традиционного теплового насоса и предлагаемого.

Принцип действия ТН основан на передаче тепла от холодного тела источника, к горячему. Такая передача возможна за счет дополнительной затраты энергии. Энергетическая эффективность работы ТН определяется отопительным коэффициентом (Ф):

Ф=Qк/Nэл

          где Qк – количество тепла, переданное от источника к потребителю.
          Nэл – энергия, затраченная на работу насосов.
          Среднее значение Ф существующих ТН колеблется от 3 до 7.

В термодинамическом цикле современных тепловых насосов величина Ф зависит только от температуры нагреваемой и охлаждаемой сред и не зависит от природы рабочего тела (газа). Опыты по получению повышенного значения Ф, проведенные на модели ТН, разработанной и запатентованной автором, показывают, что величина Ф зависит от природы используемого рабочего тела. Теоретическое обоснование этой работы доказывает возможность достижения Ф, близкого к 23.
Чтобы исключить разночтение, необходимо подчеркнуть: если предлагаемый тепловой насос потребляет 1 кВт электроэнергии, то к окончанию своей работы он произведет 23 кВт тепловой энергии.
При этом его принципиальная особенность заключается в следующем: рабочее тело ТН подбирается так, что критическая температура должна быть равна температуре охлаждаемой среды, и перед началом цикла рабочее тело должно иметь критические параметры. Термодинамический цикл ТН доступен численному описанию, причем каждая отдельная стадия цикла может быть подтверждена экспериментально, а его физические основы строго согласуются с законом сохранения и превращения энергии.

Иллюстрация рабочих циклов предлагаемого и традиционного тепловых насосов (см. рис. 1)

В критической точке (К>) рабочее тело содержит максимальную потенциальную энергию и минимальную кинетическую. Сжатие рабочего тела из этой точки до точки (В) позволяет оптимальным образом преобразовать потенциальную энергию молекул в кинетическую. Данный факт позволяет в 7.43 раза уменьшить работу, затрачиваемую на сжатие рабочего тела в цикле К>ВС (реальный газ, кривая З), по сравнению с циклом традиционного ТН (цикл В>ВС, идеальный газ, кривая 1).


Рис.1.1. Идеальный газ, 2. Ван-дер-Ваалъса, 3. Автора (Конова) , 4. Ленарда-Джонса


Отношение площадей под этими кривыми равно 7,43. Данный факт говорит о том, что экономичность нового ТН в 7,43 раза выше, чем у традиционного ТН, работающего по диаграмме для идеального газа, где отопительный коэффициент равняется 3. Произведение 3×7,43 дает отопительный коэффициент, равный приблизительно 23.

Рис.2 Принципиальная схема ТН с
отопительным коэффициентом > 15
Рис. 3 Лабораторный образец ТН с
отопительным коэффициентом > 15

Приведенные уравнения и их графики были использованы при обосновании принципа работы ТН с максимальным отопительным коэффициентом.

Конструктивные особенности предлагаемых тепловых насосов – в отсутствии:
      – традиционного компрессора (его роль выполняет более простой, дешевый и эффективный масляный насос высокого давления);
      – отдельного детандера (сжатие и расширение теплоносителя происходят в теплообменной камере);
      – проталкивания рабочего тела от испарителя к конденсатору;
      – циркуляционного контура с рабочим телом;
      – конденсатора и испарителя.

При этом за счет упрощения конструкции значительно уменьшается стоимость изготовления и в несколько раз сокращается срок окупаемости ТН. Все детали для тепловых насосов производятся промышленностью серийно, а в дальнейшем можно создать широкий диапазон их типоразмеров.

Кол-во просмотров: 10704
На правах рекламы