ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
Минцифры России приступает к разработке ГосДата.хаба – проекта, объединяющего потоки обезличенных данных госорганов

Национальное озеро данных систематизирует хранение и обработку данных для государственных аналитических сервисов, упростит подготовку отчетов госорганам и бюджетным организациям, благодаря автоматизированному формированию документов по заданным алгоритмам. Все собранные данные будут попадать в озеро в обезличенном виде, их деперсонализация будет происходить на стороне поставщика данных. «ГосДат...

По инициативе Минцифры Евразийская комиссия обнулила таможенные пошлины на мелованную бумагу и картон

По инициативе Минцифры России Евразийская экономическая комиссия приняла решение обнулить ставки ввозных таможенных пошлин на мелованную бумагу и картон, а также на другие импортируемые виды бумаги, которые используются в производстве издательской печатной продукции. Решение будет действовать в течение 6 месяцев. Обнуление таможенных пошлин поддержит полиграфическую и издательскую отрасли, буде...

В России разработали первую российскую энергетическую установку для арктических платформ

Объединенная двигателестроительная корпорация Ростеха разработала первую российскую энергетическую установку ГТА-8 для морских добывающих платформ. Агрегат устойчив к экстремальным условиям: соленой воде, штормам и отрицательным температурам. Первые установки будут осуществлять энергоснабжение арктической ледостойкой платформы «Каменномысское-море» у берегов Ямала. Энергетическая установка може...

Очередной серийный самолет ил-76МД-90А передан в эксплуатацию

Филиал ПАО "Ил" – Авиастар (входит в состав Дивизиона транспортной авиации ПАО "ОАК" Госкорпорации Ростех) передал в эксплуатацию очередной серийный тяжелый транспортный самолет Ил-76МД-90А, построенный для Министерства обороны РФ. После успешного завершения летно-технических испытаний новое воздушное судно пополнило авиационный полк ВТА. Модернизированная версия Ил-76МД-90А создана из от...

В России появится собственная база образцов жизненно важных лекарств

Российские фармацевтические компании смогут получить грантовую поддержку от государства на разработку стандартных образцов препаратов из перечня ЖНВЛП. Соответствующее постановление подписал председатель Правительства Российской Федерации Михаил Мишустин. Такие эталонные образцы необходимы для сравнения действующих веществ препаратов на всех стадиях промышленного производства. Создание их базы ...

Регионы Дальнего Востока и Арктики получат 860 млн рублей на развитие промышленности

Правительство РФ приняло решение о докапитализации региональных фондов развития промышленности за счет федеральных средств. Регионы Дальневосточного федерального округа и Арктической зоны РФ получат 860,8 млн рублей. Соответствующее распоряжение подписал Председатель Правительства РФ Михаил Мишустин. «По итогам конкурсного отбора региональных государственных программ развития промышленности пят...

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: 11608
На правах рекламы