Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Марта 2016 в 09:55, контрольная работа
Цель работы: исследовать влияние высоты теплоподъема на эффективность работы теплового насоса, освоение принципов работы парокомпрессионных трансформаторов теплоты и условий их эффективного применения в существующих и перспективных системах теплоснабжения на примере теплового насоса.
Задачи: рассчитать схему исследуемой теплонасосной установки, определить характерные показатели её работы, построить графики ΔТ=f(Ктр), ΔТ=f(N)
1 Цель и задачи работы
Цель работы: исследовать влияние высоты теплоподъема на эффективность работы теплового насоса, освоение принципов работы парокомпрессионных трансформаторов теплоты и условий их эффективного применения в существующих и перспективных системах теплоснабжения на примере теплового насоса.
Задачи: рассчитать схему исследуемой теплонасосной установки, определить характерные показатели её работы, построить графики ΔТ=f(Ктр), ΔТ=f(N)
2 Теоретическое введение
Принцип действия
Термодинамический водонагреватель использует ненагретый комнатный или наружный воздух для нагрева горячей санитарно-технической воды. Контур хладагента - это закрытый контур, в котором хладоноситель R-134a выполняет функцию энергоносителя. В теплообменнике с оребрением при низкой температуре испарения энергия забираемого воздуха передаётся хладоносителю. Компрессор забирает хладоноситель в виде пара, повышает его давление и температуру до более высоких значений, а затем направляет в конденсатор. В конденсаторе воде передаётся тепло, полученное в испарителе, а также часть поглощённой компрессором энергии. Хладоноситель понижает давление в термостатическом дросселе и охлаждается. Теперь хладоноситель снова в испарителе может забрать тепло, которое содержит забираемый воздух. На рисунке 2.1 представлена принципиальная схема установки.
1 – Компрессор
2 – Дроссельный клапан (НД)
3 – Конденсатор
4 – Бак
5 – Теплообменник (Модель EH)
6 – Закрытый стеатитовый электрический
нагревательный элемент
7 – Анод с наводимым током
8 – Регулятор температуры (ТН)
9 – Ограничительный термостат
10 – Регулятор температуры (электрический
нагревательный элемент)
11 – Индикация температуры
12 – Фильтр-осушитель
13 – Термостатический дроссель
14 – Термостат комнатного воздуха
15 – Испаритель
16 – Вентилятор
17 – Изоляция
18 – Погружная гильза
19 – Электрический клапан для размораживания
На рисунке 2.2 обозначены основные элементы теплового насоса TWH 200 E.
Основные компоненты:
1 – Испаритель
2 – Дроссель
3 – Электрический клапан для размораживания
4 – Система регулирования
5 – Датчик температуры
6 – Анод с наводимым током
7 – Защитный термостат
8 – Закрытый стеатитовый электрический нагревательный элемент
9 – Датчик температуры
10 – Воздухопровод
11 – Реле низкого давления (НД)
12 – Компрессор
13 – Вентиляционная решетка
14 – Отвод для измерения давления - Высокое давление (ВД)
15 – Выход горячей санитарно-технической воды
16 – Вход холодной воды
17 – Вентилятор
18 – Конденсатор
На рисунке 2.3 представлен внешний вид парокомпрессионного теплового насоса.
3 Экспериментальные данные
В таблицу 1 занесены экспериментальные данные.
Таблица 1 – Экспериментальные данные
№ |
t1, ˚С |
t2, ˚С |
t3, ˚С |
t4, ˚С |
t5, ˚С |
N, Вт |
υ1, м/с |
υ2, м/с |
υ3, м/с |
υ4, м/с |
υ5, м/с |
d, см |
1 |
40 |
28 |
15 |
21 |
17 |
397 |
5,1 |
6,4 |
6,3 |
5,8 |
5,2 |
20,5 |
2 |
40 |
32 |
19 |
21 |
15 |
420 |
5,1 |
6,4 |
6,3 |
5,8 |
5,2 |
20,5 |
3 |
39 |
34 |
22 |
21 |
15 |
435 |
5,1 |
6,4 |
6,3 |
5,8 |
5,2 |
20,5 |
4 |
38 |
37 |
25 |
21 |
15 |
450 |
5,1 |
6,4 |
6,3 |
5,8 |
5,2 |
20,5 |
t1, t2, t3 – температуры воды по высоте бака-аккумулятора;
t4, t5– температуры на входе и выходе из испарителя.
Рабочий агент: фреон R134a
Средняя скорость: Vcp = (5,1+6,4+6,3+5,8+5,2) / 5 = 5,76 м/c
На рисунке 4.1 представлена схема установки.
Рисунок 4.1 – Схема установки
4 Расчеты
Массовый расход воздуха вычисляется по формуле 4.1
где ;
;
;
.
,
Тепловую нагрузку на испаритель найдём по формуле 4.2
(4.2)
где ;
.
,
Начальную температуру найдем по формуле 4.3
,
где ;
.
,
Конечную температуру найдем по формуле 4.4
где ;
.
,
Строим процесс на диаграмме (Приложение 1), при этом находим значения давлений и энтальпий в характерных точках. Данные сводим в таблицу 4.1
Таблица 4.1 – Значение энтальпий в характерных точках процесса
Номер точки, № |
1 |
2 |
3 |
4 |
2д |
Энтальпия h, кДж/кг |
403 |
418 |
250 |
250 |
421,8 |
Высоту теплоподъема найдем по формуле 4.5
где .
,
Индикаторный КПД вычисляется по формуле 4.6
(4.6)
где ;
- коэффициент перетечки, принимается равным 0,95;
.
,
Энтальпия действительной точки расчитывается по формуле 4.7
где ;
;
.
,
Теоретическая удельная работа сжатия расчитывается по формуле 4.8
.
Действительная работа сжатия расчитывается по формуле 4.9
.
,
,
Удельную нагрузку на кондесатор найдем по формуле 4.10
где ;
.
,
Удельную нагрузку на испаритель найдем по формуле 4.11
,
где ;
.
,
Расход рабочего агента найдем по формуле 4.12
где .
,
Нагрузку на конденсатор найдем по формуле 4.13
где .
,
Действительная работа сжатия расчитывается по формуле 4.14
где .
,
Коэффициент трансформации расчитывается по формуле 4.15
где .
Расчет для других замеров расчет делается аналогично, занесем результаты в таблицу 4.2
Таблица 4.2 – Результаты расчетов
37,7 |
14,5 |
23,7 |
15 |
18,8 |
171,8 |
153 |
0,0074 |
1,27 |
0,14 |
9,07 |
40,3 |
13 |
27,3 |
25 |
31,6 |
174,6 |
143 |
0,012 |
2,09 |
0,38 |
5,5 |
41,7 |
13 |
28,7 |
27 |
34,2 |
174,2 |
140 |
0,012 |
2,09 |
0,41 |
5,09 |
43,3 |
13 |
30,3 |
30 |
37,9 |
170,9 |
133 |
0,0129 |
2,2 |
0,49 |
4,49 |
По данным таблицы построим зависимости ΔТ=f(Ктр), ΔТ=f(N) на графике 4.1
График 4.1 – Зависимости ΔТ=f(Ктр), ΔТ=f(N)
5 Вывод
В ходе лабораторной работы были освоены принципы работы парокомпрессионных трансформаторов теплоты и условия их эффективного применения в существующих и перспективных системах теплоснабжения. С увеличением высоты теплоподъема возрастает потребляемая мощность и падает коэффициент трансформации теплового насоса.
6 Список использованной литературы:
Банникова С.А. Исследование работы парокомпрессионного теплового насоса. – Иваново, 2015 – (Методические указания).
Приложение 1