Заочные электронные конференции
Логин   Пароль  
Регистрация Забыли пароль?
 
     
Экспериментальное исследование работы теплонасосных установок
Галынский Д.М., Максимов В.И.


Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader
GET ADOBE READER

УДК 621.57

Экспериментальное исследование работы теплонасосных установок

Д.М. Галынский, В.И. Максимов, доцент.

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

E-mail: gdm_888@mail.ru

В настоящее время в связи с уменьшением запасов органического топлива возникает потребность в использовании возобновляемых источников энергии, которые целесообразно применять для выработки электрической энергии и для получения тепла.

Планирование любого эксперимента должно начинаться с установления круга размерных параметров (факторов) воздействия и выходных переменных, определяющих процесс. Основными факторами воздействия в данном эксперименте являются: объем воды в которой погружены два теплообменника, температура воды и расход фреона; выходными состояния: время проведения опыта, измеряемые температуры в 6-ти точках, количество получаемого тепла.

Таблица 1Технические характеристики рассматриваемых тепловых насосов (ТН)

Технические характеристики

ТН 1

ТН 2

Диапазон измеряемых давлений, МПа

-0,1 … +3

-0,1 … +3

Диапазон измеряемых температур, °C

-30 … +127,5

-50 … +65

Точность измерения температуры, % не больше

1

5

Потребляемая мощность, Вт не более

200

100

Род тока

переменный

переменный

Напряжение питания, В

 

200 ± 22

Частота сети, Гц

50

50 ± 4

Габаритные размеры, мм

1400×1800×800

750×500×350

Хладагент

R-134a

R-134a

На рис. 1, 2 представлены принципиальные схемы используемых теплонасосных установок при проведении экспериментальных исследований.

1. Компрессор

2. Манометры

3. Штуцер заправочный

4. Вентиль

5. Фильтр-осушитель

6. Стекло смотровое

7. Трубка капиллярная

8. Теплообменнтк

Рис. 1. Схема установки теплового насоса 1

Установка рис. 1, работает следующим образом. В зависимости от направления движения хладагента, задаваемого вентилями 4, один из теплообменников может быть либо конденсатором, либо испарителем. Заправочный штуцер 3 служит для заправки компрессора фреоном R-134a (характеристики фреона представлены в таблице 2). Манометры 2, высокого и низкого давлений позволяют измерять давление в двух точках гидропневматической системы стенда: на выходе и на входе в компрессор. После сжатия в компрессоре 1 рабочее тело, пройдя через открытый вентиль 4, поступает в первый теплообменник (конденсатор), где происходит процесс передачи тепла воде. Далее хладагент движется через смотровое окно 6, фильтр-осушитель 5 и проходит через капиллярную трубку 7, после чего поступает во второй теплообменник (испаритель), при этом отбирается тепло, а затем возвращается в компрессор и процесс повторяется заново. В ходе работы экспериментальной установки фиксировались температуры хладона в ключевых точках теплового насоса (на входе и выходе конденсатора и испарителя). Измерение температуры осуществлялось цифровыми термопарами и фиксировалось многоканальным измерителем температуры. Измеритель температуры подключался к ПЭВМ через разъем СОМ2 по стандарту RS-232 по трехпроводной схеме. Обмен и обработка данных осуществлялись с помощью специальной программы.

Смотровое стекло позволяет визуально контролировать агрегатное состояние фреона и наличие или отсутствие в нем влаги. Фильтр-осушитель служит для удаления влаги из хладагента, а также защищает капиллярную трубку от засорения твёрдыми частицами. Капиллярная трубка представляет собой устройство для расширения и охлаждения фреона и имеет форму дросселя постоянного сечения (регулирующий орган), где разность давлений конденсации и испарения фреона происходит за счет трения внутри нее.

Таблица 2. Характеристики фреона R-134а

Температура кипения при 1,013 бар (°C)

-26,1

Давление кипения при 25 °C (бар)

6,65

Плотность жидкости при 25 °C (кг/м3)

1,206

Критическое давление (бар)

40,7

Скрытая теплота парообразования при 1,013 бар (кДж/кг)

215,9

Схема второго теплового насоса представлена на рис. 2. Основное отличие данных тепловых насосов заключается в использовании элементов различных геометрических размеров и направлениях движения хладагента (тепловой насос 1 имеет два направления движения хладагента, которое регулируется с помощью вентилей, а тепловой насос 2 имеет неизменное направление движения фреона)

1. Компрессор

2. Манометры

3. Штуцер заправочный

4. Стекло смотровое

5. Фильтр-осушитель

6. Трубка капиллярная

7. Теплообменник

Рис. 2. Схема установки теплового насоса 2

Актуальность данного исследования заключается в том, что на основании полученных результатов можно выбрать оптимальный режим работы теплового насоса, а так же предложить пути совершенствования схем тепловых насосов. По результатам проведенных экспериментальных исследований, получены диаграммы изменения температур в узловых точках ТН.

На рис. 3, 4 представлены типичные изменения температуры внутри камеры испарителя и конденсатора.

Рис. 3. Изменение температуры внутри камеры испарителя Рис. 4. Изменение температуры внутри камеры конденсатора

На рис 5, 6 представлены изменения температуры на выходе из конденсатора ТН 1 и ТН 2. Видно, что температура фреона в ТН 1 выше на 4,8 градуса. Это обусловлено тем, что мощность компрессора в первой установке выше.

Рис. 5. Изменение температуры Рис. 6. Изменение температуры на выходе из конденсатора ТН 1 на выходе из конденсатора ТН 2 Список используемой литературы:
  1. Соколов Е. Я., Бродянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. – М.: Энергоиздат, 1981. – 320 с

  2. Везиршвили О. Ш., Меладзе Н. В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения. – М.: Издательство МЭИ, 1994. – 160 с..

  3. А15. Н.Н. Кошкин, Холодильные машины, Л., 1985.

  4. Холодильные машины / Тимофеевский Л. С. – СПб.: Политехника, 1997. – 992 с.

  5. Мааке В., Эккерт Г.-Ю., Кошпен Ж.-Л. Польманн. Учебник по холодильной технике. – М.: Издательство Московского университета, 1998. – 1142 с

  6. Богданов С. Н., Иванов О. П., Куприянов А. В. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник. – СПб.: Машиностроение, 1976. – 168 с.

  7. Теплообменные аппараты холодильных установок / Г. Н. Данилова. – СПб.: Машиностроение, 1986. – 303 с..

  8. Danfoss. Catalogue 2000

Библиографическая ссылка

Галынский Д.М., Максимов В.И. Экспериментальное исследование работы теплонасосных установок // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/6717 (дата обращения: 21.08.2019).



Сертификат Получить сертификат

КОММЕНТАРИИ К ПУБЛИКАЦИИ – 0

Добавить комментарий

Ваше имя
Текст комментария
Антиспам проверка