ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ

Определение теплового насоса

Тепловой насос (ТН) является одним из термотрансформаторних устройств, обеспечивающих подачу тепла от одних тел к другим, которые имеют различные температуры. Термотрансформаторы могут быть повышающими, если предназначены для передачи теплоты к телам с низкой температурой, и понижающими, если с их помощью передается теплота телам с высокой температурой.

Долгое время тепловой насос оставался термодинамической загадкой, хотя принцип его работы вытекает из работ Карно, в частности, описания цикла Карно, опубликованного в его диссертации еще в 1824 Практическую теплонасосную систему, названную умножителем тепла, в 1852 предложил лорд Кельвин, который показал как холодильную машину можно эффективно использовать для целей отопления.

Тепловой насос осуществляет передачу внутренней энергии от энергоносителя с низкой температурой к энергоносителя с более высокой температурой. Поскольку, в соответствии со вторым законом термодинамики, тепловая энергия без какого-либо внешнего воздействия может переходить только с высокого температурного уровня на низкий, для осуществления теплонасосного цикла необходимо использовать приводную энергию. Поэтому процесс передачи энергии в направлении, противоположном естественному температурному напору, осуществляется в круговом цикле.

Основное назначение этих установок - использование теплоты низкопотенциального источника, например окружающей среды. Для осуществления теплонасосного процесса необходимый расход внешней энергии любого вида: механической, химической, кинетической, электрической и др.

Основное применение в настоящее время находят три типа теплонасосных установок:

• компрессионные для теплоснабжения отдельных домов, а также для теплоснабжения отдельных промышленных цехов или установок;

• абсорбционные для теплоснабжения зданий и промышленных цехов;

• термоэлектрические для теплоснабжения отдельных помещений или небольших домов.

Энергоносители, поставляемые тепловую энергию с низкой температурой для осуществления теплонасосного цикла, называются источниками теплоты. Они отдают тепловую энергию путем теплопередачи, конвекции и (или) излучения. Энергоносители, воспринимающие в теплонасосной цикле тепловую энергию повышенного потенциала, называются приемниками тепла. Они воспринимают тепловую энергию путем теплопередачи, конвекции и (или) излучения.

В целом можно предложить следующее определение: тепловой насос-устройство, что воспринимает тепловой поток при низкой температуре (на холодной стороне), а также необходимую для привода энергию и використуючы оба потока энергии при повышенной (по сравнению с холодной стороной) температурой в виде теплового потока .

Это определение действительно для компрессионных тепловых насосов, а также для абсорбционных и термоэлектрических агрегатов, использующих эффект Пельтье.

Теплопроизводительность (тепловая мощность) парокомпрессионного ТН состоит из двух составляющих: теплоты, получаемой випарувачем от источника теплоты (так называемая холодопроизводительность и приводной мощности Р, с помощью которой входная тепловая энергия поднимается на более высокий температурный уровень.

В абсорбционном ТН механический компрессор заменен термохимическим - в виде дополнительного циркуляционного контура раствора с генератором (кипятильником) и абсорбером. Вместо электрической приводной энергии, подводимой к компресионного теплового насоса с электроприводом, к генератору подводится тепловая энергия. Однако для обоих процессов используется с помощью испарителя источник энергии в виде отработанной теплоты или энергии окружающей среды.

Обычно в процессе преобразования энергии окружающей среды является конечным этапом процесса. Энергия, выделяемая при сжигании твердого топлива или в ядерных реакторах, проходит большое количество преобразований, пока принимает необходимую для потребителей форму, полностью используется и, наконец, практически всегда переходит в окружающую среду. Тепловые насосы требуют совершенно иного теоретического подхода. Здесь в начале процесса как источник тепла наряду с приводной энергией используется также и энергия окружающей среды.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >