RU2354897C1

RU2354897C1 - Method for heat pump operation

Info

Publication number: RU2354897C1
Application number: RU2007142682/06A
Authority: RU
Inventors: Денис Анатольевич Савельев (RU); Денис Анатольевич Савельев; Дмитрий Анатольевич Мишин (RU); Дмитрий Анатольевич Мишин; Виктор Николаевич Сюткин (RU); Виктор Николаевич Сюткин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии"
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-05-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: method for operation of heat pump may be used in refrigerating equipment and in heat pump sets for heat and cold supply to consumer. Mentioned technical problems are solved by method of heat pump operation, which includes serially realised processes of working medium compression and expansion with its transition from compression chamber to expansion chamber and back with heat removal after compression process and heat supply after expansion process, at that compliance of pressure value in the end of expansion process to pressure value in the beginning of compression process is maintained by means of additional working medium supply to expansion chamber, in which expansion process is realised in at least two expansion chambers, and supply of additional working medium in expansion chambers is realised by means of its transfer directly from one expansion chamber to the other.

EFFECT: increased efficiency parametres of heat pump.

1 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в теплонасосных устройствах для снабжения потребителя теплом и холодом.The invention relates to refrigeration and can be used in heat pump devices to supply consumers with heat and cold.

Известен способ работы тепловой машины (Патент РФ №2077004, F03G), включающий последовательно осуществляемые процессы сжатия и расширения рабочего тела с переходом его из камеры сжатия в камеру расширения и обратно с отводом тепла после процесса сжатия и подводом тепла после процесса расширения, причем соответствие величины давления в конце процесса расширения величине давления в начале процесса сжатия поддерживают путем подачи в камеру расширения дополнительного рабочего телаA known method of operation of a heat engine (RF Patent No. 2077004, F03G), which includes sequentially performed processes of compression and expansion of the working fluid with its transition from the compression chamber to the expansion chamber and vice versa with heat removal after the compression process and heat supply after the expansion process, the correspondence being the pressure at the end of the expansion process, the pressure at the beginning of the compression process is supported by supplying an additional working fluid to the expansion chamber

Недостатком данного способа является то, что дополнительное рабочее тело проходит через теплообменник с низким температурным потенциалом, в котором к нему подводится теплота. Это повышает температуру рабочего тела на входе в теплообменник с низким температурным потенциалом, а следовательно, уменьшает перепад температур между рабочим телом и теплоносителем и увеличивает массовый расход рабочего тела через теплообменник. В результате увеличиваются термические и газодинамические потери в теплообменнике и снижается эффективность тепловой машины, причем эти потери возрастают с увеличением отношения температур в теплообменниках, так как при этом увеличивается количество дополнительного рабочего тела.The disadvantage of this method is that the additional working fluid passes through a heat exchanger with a low temperature potential, in which heat is supplied to it. This increases the temperature of the working fluid at the inlet to the heat exchanger with a low temperature potential, and therefore, reduces the temperature difference between the working fluid and the coolant and increases the mass flow of the working fluid through the heat exchanger. As a result, the thermal and gas-dynamic losses in the heat exchanger increase and the efficiency of the heat engine decreases, and these losses increase with an increase in the temperature ratio in the heat exchangers, since the number of additional working fluid increases.

Проблемами, решаемыми данным изобретением, являются повышение эффективных показателей теплового насоса.The problems solved by this invention are to increase the effective performance of the heat pump.

Указанные технические проблемы решаются способом работы теплового насоса, включающим последовательно осуществляемые процессы сжатия и расширения рабочего тела с переходом его из камеры сжатия в камеру расширения и обратно с отводом тепла после процесса сжатия и подводом тепла после процесса расширения, причем соответствие величины давления в конце процесса расширения величине давления в начале процесса сжатия поддерживают путем подачи в камеру расширения дополнительного рабочего тела, отличающимся тем, что процесс расширения производят по меньшей мере в двух камерах расширения, а подачу дополнительного рабочего тела в камеры расширения осуществляют путем перехода его непосредственно из одной камеры расширения в другую.These technical problems are solved by the method of operation of the heat pump, which includes sequentially the processes of compression and expansion of the working fluid with its transition from the compression chamber to the expansion chamber and back with heat removal after the compression process and heat supply after the expansion process, moreover, the pressure value corresponds to the end of the expansion process the pressure at the beginning of the compression process is supported by feeding an additional working fluid into the expansion chamber, characterized in that the expansion process drive in at least two expansion chambers, and the supply of additional working fluid in the expansion chamber is carried out by transferring it directly from one expansion chamber to another.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема теплового насоса.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a heat pump.

Способ работы теплового насоса осуществляется следующим образом.The method of operation of the heat pump is as follows.

Рабочее тело сжимается в камере 1 сжатия. После сжатия рабочее тело переходит поочередно в камеры 2 и 3 расширения через автоклапан 4, теплообменник 5, регенератор 6 и управляемые клапаны 7 и 8. После процесса расширения рабочее тело переходит в камеру 1 сжатия через управляемые клапаны 9 и 10, теплообменник 11, регенератор 6 и автоклапан 12. Объем теплообменников значительно больше объемов камер сжатия и расширения и давление в них в процессе работы изменяется незначительно. Следовательно, количество камер расширения не зависит от количества камер сжатия. Камеры 2 и 3 расширения работают в противофазе, то есть окончание процесса расширения в камере 2 расширения совпадает по времени с выпуском рабочего тела из камеры 3 расширения. Соотношение между максимальными объемами камеры 1 сжатия и камер 2 и 3 расширения установлено из учета минимального отношения температур в начале процесса сжатия и в конце процесса расширения. При увеличении отношения температур максимальный объем камер 2 и 3 расширения становится больше объема рабочего тела в конце процесса расширения и рабочее тело переходит из одной камеры расширения в другую через автоклапаны 13 и 14 при давлении, соответствующем давлению рабочего тела в начале процесса сжатия, исключая таким образом скачки давления при подсоединении камеры расширения к теплообменникам. Таким образом, дополнительное рабочее тело переходит непосредственно из одной камеры в другую с минимальными газодинамическими потерями, а рабочее тело после расширения поступает в теплообменник при температуре, равной его температуре в конце процесса расширения, то есть при максимально возможном перепаде температур между рабочим телом и теплоносителем, что повышает КПД теплообменника. Все это повышает эффективные показатели теплового насоса.The working fluid is compressed in the compression chamber 1. After compression, the working fluid passes alternately to the expansion chambers 2 and 3 through the autoclave 4, the heat exchanger 5, the regenerator 6 and the controlled valves 7 and 8. After the expansion process, the working fluid passes into the compression chamber 1 through the controlled valves 9 and 10, the heat exchanger 11, and the regenerator 6 and auto-valve 12. The volume of heat exchangers is much larger than the volumes of compression and expansion chambers and the pressure in them varies insignificantly during operation. Therefore, the number of expansion chambers is independent of the number of compression chambers. The expansion chambers 2 and 3 operate in antiphase, that is, the end of the expansion process in the expansion chamber 2 coincides in time with the release of the working fluid from the expansion chamber 3. The ratio between the maximum volumes of the compression chamber 1 and the expansion chambers 2 and 3 is established taking into account the minimum temperature ratio at the beginning of the compression process and at the end of the expansion process. As the temperature ratio increases, the maximum volume of expansion chambers 2 and 3 becomes larger than the volume of the working fluid at the end of the expansion process and the working fluid passes from one expansion chamber to another through automatic valves 13 and 14 at a pressure corresponding to the pressure of the working fluid at the beginning of the compression process, thus eliminating pressure surges when connecting the expansion chamber to heat exchangers. Thus, the additional working fluid passes directly from one chamber to another with minimal gasdynamic losses, and the working fluid after expansion enters the heat exchanger at a temperature equal to its temperature at the end of the expansion process, that is, at the maximum possible temperature difference between the working fluid and the coolant, which increases the efficiency of the heat exchanger. All this increases the effective performance of the heat pump.

Claims

The method of operation of the heat pump, including sequentially carried out the processes of compression and expansion of the working fluid with its transition from the compression chamber to the expansion chamber and vice versa with heat removal after the compression process and heat supply after the expansion process, moreover, the pressure value at the end of the expansion process corresponds to the pressure value at the beginning the compression process is supported by supplying an additional working fluid to the expansion chamber, characterized in that the expansion process is carried out in at least two expansion chambers eniya and supply additional working fluid in the expansion chamber is carried out by passing it directly from one chamber to the other expansion.