RU2273809C2 - Способ работы теплового насоса - Google Patents
Способ работы теплового насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273809C2 RU2273809C2 RU2003120012/06A RU2003120012A RU2273809C2 RU 2273809 C2 RU2273809 C2 RU 2273809C2 RU 2003120012/06 A RU2003120012/06 A RU 2003120012/06A RU 2003120012 A RU2003120012 A RU 2003120012A RU 2273809 C2 RU2273809 C2 RU 2273809C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heat
- air
- heat exchanger
- receiver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания тепловых насосов с возможностью генерации источника греющей температуры, в частности, плюс 12-150°С из энергии воздушного бассейна при внешней температуре минус 20 - минус 40°С. Способ работы теплового насоса включает расширение воздуха с понижением его температуры ниже температуры окружающей среды, нагрев его от внешней среды, сжатие до начального давления и отвод тепла в питательном теплообменнике. После теплообменника воздух с начальными параметрами подают в ресивер, в котором создают заданные давление и температуру. Процесс отвода тепла осуществляют при постоянной температуре в ресивере. Использование изобретения позволит обеспечить получение источника высокой температуры без угрозы обледенения и высокую экономичность. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания тепловых насосов с возможностью генерации источника греющей температуры, в частности плюс 100÷150°С из энергии воздушного бассейна при температуре минус 20 - минус 40°С.
Известны тепловые насосы, включающие привод, компрессор, конденсатор, расширительное устройство, испаритель. Рабочее тело в испарителе нагревается от источника низкой температуры (Тинт). Нагретое рабочее тело затем поступает в компрессор. Сжатое в компрессоре рабочее тело уже с более высокой температурой поступает в конденсатор, где, переходя в жидкую фазу, становится источником высокой температуры - Тивт (за счет энергии источника низкой температуры и энергии подведенной через привод компрессора - Nк). Рабочее тело при температуре Тивт нагревает внешний теплоноситель. Далее рабочее тело дросселируется и снова поступает в испаритель. Определяющей характеристикой насоса является, т.н. топливный коэффициент:
Недостатками существующих тепловых насосов является то, что топливный коэффициент μтн в сильной степени зависит от разницы (Тивт-Тинт). Для сохранения допустимых, с точки зрения экономичности, величин μтн≥2,5 нагрев (Тивт-Тинт) в тепловом насосе ограничивают величинами от 25 до 50°С градусов. Иначе резко растет затрачиваемая мощность Nn и использование такого теплового насоса становится экономически невыгодным (μтн≤2,5). Подобные насосы для своего функционирования требуют рабочее тело в виде фреона, хладона, аммиака и др. (см. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1973. Техника машиностроения, 2002, №3 (37), П.А.Шелест. Учение о теплоте и тепловых насосах).
Наиболее близким решением по технической сущности является тепловой насос, работающий по способу, описанному в а.с. СССР 1787247, кл. F 25 B 11/00, 1993. Способ включает расширение воздуха до температуры ниже окружающей среды, нагрев его от внешней среды, сжатие до начального давления и отвод тепла в питательном теплообменнике.
В данном изобретении не решен вопрос нагрева антифриза. Если нагревать в традиционном теплообменнике - все быстро забьется льдом. Кроме того, антифриз гигроскопичен. Без решения этих проблем система не работоспособна.
В данном изобретении не решен вопрос нагрева до высоких температур при малых степенях сжатия и нагрева. Последнее необходимо для достижения высокой эффективности.
В данном изобретении не решен вопрос всережимности.
Решаемой задачей предлагаемого изобретения является получение источника высокой температуры в диапазоне 100-150°С из энергии воздушного бассейна при внешней температуре минус 20 - минус 40°С с коэффициентом преобразовании μтн≥2,5 без угрозы обледенения и с сохранением высокой экономичности при изменении внешних условий.
Поставленная задача достигается тем, что в способе работы теплового насоса, включающем расширение воздуха с понижением его температуры ниже температуры окружающей среды, нагрев его от внешней среды, сжатие до начального давления и отвод тепла в питательном теплообменнике, после теплообменника воздух с начальными параметрами подают в ресивер, в котором создают заданные давление и температуру, а процесс отвода тепла осуществляют при постоянной температуре в ресивере.
Обратимся к фиг.1. Здесь: 1 - привод, 2 - турбина перерасширения, 3 - теплообменник для источника низкой температуры, 4 - дожимающий компрессор, 5 - теплообменник для источника высокой температуры, 6 - ресивер, 7 - оросительный теплообменник с незамерзающим теплоносителем.
Работа аппарата. В зависимости от конкретных условий в ресивере 6, до включения теплового насоса в работу, создается единожды заданное давление и температура. Это можно сделать, например, электрическими тенами и поршневым насосом. Сухой воздух из ресивера 6 поступает на турбину перерасширения 3 (температура за турбиной, как правило, на 20-30°С ниже температуры внешней среды), далее сухой воздух нагревается в теплообменнике 3 за счет вносимой энергии незамерзающим теплоносителем. В качестве теплоносителя рекомендуются силиконовые жидкости: термосил, силтерм-800. При использовании антифризов встает задача обезвоживания, т.к. этот класс теплоносителей - гидроскопичен и в процессе работы на открытом воздухе может изменить свои характеристики. Теплоноситель, в частности, может поступать на оросительный теплообменник с температурой минус 40°С (при температуре за турбиной перерасширения порядка минус 60°С) и прогреться на данном оросительном теплообменнике с минус 40°С до минус 20°С (при внешней температуре минус 10°С). При этих условиях циркулирующий в системе воздух, благодаря поступающему теплоносителю, прогревается от минус 60°С до минус 40°С, т.е. нагревается на 20°С. Далее этот нагретый до минус 20°С воздух сжимается до начального давления в дожимающем компрессоре 4 и с температурой порядка плюс 100-150°С (в зависимости от начальной температуры в ресивере) поступает к потребителю. Отвод тепла в теплообменнике 5 (в источнике высокой температуры) происходит из условия постоянства температуры в ресивере 6. Изменение начального давления (до запуска машины) в сильной степени определит удельную производительность системы.
Для технико-экономического анализа рассмотрим полученные при расчете графики на фиг.2 и фиг.3. Так, в частности, видно, что при внешней температуре, равной минус 20°С, минус 40°С топливный коэффициент имеет тенденцию к увеличению. При температуре в ресивере Тр=60°С греющая температура достигает от 120°С до 150°С и выше. При значении топливного коэффициента более μтн≥2,5 топливный насос считывается конкурентоспособной машиной и обеспечивает экономию топлива по сопоставлению с простой котельной в 1,5 и 1,6 раза.
Claims (1)
- Способ работы теплового насоса, включающий расширение воздуха с понижением его температуры ниже температуры окружающей среды, нагрев его от внешней среды, сжатие до начального давления и отвод тепла в питательном теплообменнике, отличающийся тем, что после теплообменника воздух с начальными параметрами подают в ресивер, в котором создают заданные давление и температуру, а процесс отвода тепла осуществляют при постоянной температуре в ресивере.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003120012/06A RU2273809C2 (ru) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | Способ работы теплового насоса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003120012/06A RU2273809C2 (ru) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | Способ работы теплового насоса |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003120012A RU2003120012A (ru) | 2004-12-27 |
RU2273809C2 true RU2273809C2 (ru) | 2006-04-10 |
Family
ID=36459303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003120012/06A RU2273809C2 (ru) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | Способ работы теплового насоса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2273809C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018106207A1 (ru) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Александр Федорович НЕМЧИН | Способ и тепловой насос для утилизации тепловой энергии |
-
2003
- 2003-07-01 RU RU2003120012/06A patent/RU2273809C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018106207A1 (ru) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | Александр Федорович НЕМЧИН | Способ и тепловой насос для утилизации тепловой энергии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10965191B2 (en) | Thermodynamic system for storing/producing electrical energy | |
JP5681711B2 (ja) | 1または2以上の工業プロセスでの熱流出物処理方法および装置 | |
CA2821108C (en) | Energy storage system and method for energy storage | |
WO2017027480A1 (en) | Heat engine system including an integrated cooling circuit | |
CN102650235A (zh) | 具有三边闪蒸循环的燃气轮机中间冷却器 | |
CN105042952A (zh) | 用于控制以兰金循环工作的闭合回路的设备及使用该设备的方法 | |
CA2997573C (en) | Orc for transforming waste heat from a heat source into mechanical energy and compressor installation making use of such an orc | |
CN104975894A (zh) | 排热回收装置及排热回收方法 | |
Chen et al. | Experimental study on two-stage ejector refrigeration system driven by two heat sources | |
Wu et al. | Performance investigation of a bi-functional integration system for power and heat supply | |
US10774721B2 (en) | Waste heat recovery apparatus and control method therefor | |
RU2273809C2 (ru) | Способ работы теплового насоса | |
EP3256700B1 (en) | Method for energy storage | |
EP3103975B1 (en) | Waste heat recovery system | |
CN104696029B (zh) | 有机朗肯循环系统及其运转模式的切换方法 | |
Tomarov et al. | Combined cycle power unit with a binary system based on waste geothermal brine at Mutnovsk geothermal power plant | |
US20200277881A1 (en) | System and process for transforming thermal energy into kinetic energy | |
Li et al. | Preliminary dynamic tests of a CO2 transcritical power cycle for waste heat recovery from diesel engine | |
CN219220539U (zh) | 有机朗肯循环系统 | |
RU2248509C2 (ru) | Способ получения горячего воздуха | |
RU2364796C1 (ru) | Способ теплоснабжения и устройство теплоснабжения | |
RU2674108C1 (ru) | Теплофикационная паротурбинная установка | |
US10233788B1 (en) | Method and apparatus utilizing thermally conductive pumps for conversion of thermal energy to mechanical energy | |
RU152295U1 (ru) | Криогенная двигательная установка (варианты) | |
Cenuşă et al. | Energetic analysis of the subcritical low-temperature ORC by imposing the hot source outlet temperature |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100702 |