Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Тепловые насосы и кондиционеры

Энергетическая оценка теплового насоса

Энергетическую эффективность компрессионных ТН оценивают с помощью коэффициента преобразования являются (КОП). представляющий собой отношение теплопроизводительности к потребляемой мощности Р

Эффективность абсорбционных ТН также оценивается с помощью коэффициента преобразования, но в этом случае он выражается отношением тепловой мощности на термическую приводную мощность (2г "причем тепловая состоит из тепловой мощности конденсатора () к и теплового потока () а, выделяемого при абсорбции

Компрессионные и абсорбционные ТН работают на разных источниках энергии, поэтому энергетическое сравнения коэффициента преобразования с коэффициентом теплоиспользования возможно только с учетом коэффициента полезного действия в устройствах для получения энергии. Базой для сравнения служит первичная энергия, необходимая для осуществления рассматриваемых процессов. К первичных энергоносителей относят энергоносители, получаемые в установках, работающих на органическом или ядерном топливе, и не подвержены никаким энергетическим преобразованиям. Под первичной энергией понимают энергию первичного энергоносителя.

Коэффициент использования первичной энергии - отношение полезной энергии к подведенной первичной энергии. Хорошо - энергия, поступающая в распоряжение потребителей после последнего технического преобразования и используется для технологических нужд.

Коэффициент использования первичной энергии (КПЕ) учитывает не только КОП, но и КПД преобразования первичной энергии в работу привода компрессора. КПЭ особенно важен при рассмотрении тепловых насосов, в которых подводят только тепло. В их комбинированных схемах потоки тепла и работы не всегда заметны. КПЭ можно представить как отношение

При применении теплового насоса как источника теплоты £ п показывает, насколько ТН выгодный по сравнению с обычным водогрейным (паровым) котлом. Так, если, по повод взять двигатель дизеля с т | т = 0,4, то КПЭ = 0,4 * 3,1 = 1,24. Иначе говоря, тепловой насос дает на 24% больше тепла, чем прямое сжигание топлива. Если же дополнительно использовать 35% первичной энергии, шо превратилась в тепло на выхлопе и в радиаторе дизеля, то КПЭ соответственно возрастет и составит КПЭ = 1,24 + 0,35 = 1,59. Из сравнения приведенных данных с КПЭ = 0,7 0,8 обычной системы теплоснабжения котельной, следует, что тепловой насос дает вдвое больше полезного тепла на единицу использованного топлива.

Для компрессионных ТН с электроприводом коэффициент использования первичной энергии

для абсорбционного ТН

Коэффициенты £ п к и £ п а примерно равны, это видно из следующего примера: £ па ~ 0,9, если коэффициент преобразования является-3, коэффициент полезного действия электростанции г) к = 0,3, коэффициент теплоиспользования £ а = 1 4 и КПД отопительного котла л.ок = 0,65.

Из уравнения г = () т / Рел с учетом коэффициента преобразования кругового цикла Карно ек КОП можно найти в виде

где То - температура испарения; Т - температура конденсации; V - степень термодинамического совершенства реального процесса.

Исходя из последнего уравнения на рис. 1.1 представлены данные расчетов коэффициентов преобразования цикла Карно и реальных циклов действительных теплонасосных установок в зависимости от разницы между температурой конденсации Тк и температурой кипения Т0.

коэффициенты преобразования

Рис. 1.1. Коэффициенты преобразования является и ек в зависимости от разницы АД = ТК-Т0: а - цикл Карно; б - реальные циклы

Как видно из рис. 1.1, коэффициенты преобразования действительных установок больше минимального значения, необходимого при замене традиционных типов установок отопления (И ... 2,5). Расчеты, выполненные для ряда ТН, позволяют считать, что сроки окупаемости первичной энергии всегда очень малы - безусловно ниже срока окупаемости капиталовложений. В целом на основе энергетической оценки ТН с помощью коэффициентов преобразования и теплоиспользования можно рассчитать степень использования первичной энергии И, следовательно, дать энергетическую оценку по хозяйственным позиций, определять срок окупаемости первичной энергии и находить коэффициенты преобразования, безусловно превышающие минимальное значение.

Из рис. 1.1 следует, что с уменьшением разницы температур коэффициент преобразования растет. Температура кипения зависит прежде всего от температуры источника тепла Тц, а температура конденсации определяет рабочую температуру 7] в, например в подающей линии, отопительной сети Ты.

Таким образом, высокая энергетическая эффективность ТН достигается при незначительной разнице температур источника тепла и рабочей температуры. Использование теплоты отходящего и особенно энергии окружающей среды с помощью теплового насоса не требует больших затрат приводной энергии при незначительной разнице между рабочей температурой и температурой окружающей среды - в интервале от 40 до 50 ° С.

Пример. Определить экономию топлива при использовании теплонасосной установки для отопления вместо котельной. Тепловая нагрузка бв-И600 кВт при температуре воды в подающем трубопроводе, Т | = 80 С. Коэффициент трансформации теплового насоса является = С, КПД электросетей ^ = 0,95, КПД котельной Л.К = 0,85.

Решение. Мощность, потребляемая электродвигателем компрессора теплонасосной установки, рз = & / е = 11600/3 = 3900 кВт.

Потребляемая мощность с учетом потерь в электросетях рз = рз 1 Лс = 3900 / 0,95 = 4100 кВт.

Расход топлива на КЭС для выработки электроэнергии для привода компрессора теплонасосной установки

Дт = /> ^ 3С = 4100-0,35 = 1435 кгулиУгод, где 6кзс = 0,34 ... 0,36 кг у.т. ./ (кВт-ч) - удельный расход условного топлива на ИкВт-ч электроэнергии, вырабатываемой на КЭС.

Расход топлива в котельной на выработку 41,9 ГДж / ч (11600 кВт) тепла

5кот = 2в / (2нПк) = 41,9-106 / {29300 - 0,85) = 1680 кгу.п. / час. Экономия условного топлива

ДД = йк - ^ = 1680 - 1435 = 255 кг / час. Удельный экономия условного топлива

ДЛ = ДД / Ев = 255 / 41,9 = 6,1 кг / кДж.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее