RU2485419C2 - Heat and cold supply method - Google Patents
Heat and cold supply method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485419C2 RU2485419C2 RU2008114750/06A RU2008114750A RU2485419C2 RU 2485419 C2 RU2485419 C2 RU 2485419C2 RU 2008114750/06 A RU2008114750/06 A RU 2008114750/06A RU 2008114750 A RU2008114750 A RU 2008114750A RU 2485419 C2 RU2485419 C2 RU 2485419C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refrigerant
- vapor
- heat
- compression
- vortex
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплонасосной и холодильной парокомпрессионной технологии и технике с использованием обратных круговых циклов функционирования, близких к циклу Карно (например, изобарный цикл Джоуля), где в качестве рабочего тела применяются жидкие хладагенты с изменением пропорций содержания в них жидкостной и паровой фаз в рабочем герметически замкнутом цикле под действием внешней работы (эксергии).The invention relates to a heat pump and refrigeration vapor compression technology and equipment using reverse circular cycles of operation close to the Carnot cycle (for example, the Joule isobar cycle), where liquid refrigerants are used as a working fluid with a change in the proportions of the contents of the liquid and vapor phases in the working hermetically closed cycle under the influence of external work (exergy).
Задачей настоящего изобретения является снижение расхода подводимой извне работы (эксергии) для привода системы теплохладоснабжения с одновременным увеличением доли полезной функции охлаждения в цикле за счет введения энергоэкономичных аддитивных внутрицикловых режимов теплообмена, сжатия, расширения и плавного разделения хладагента на паровую и жидкостную фазы до направления их на выполнение полезных функций в компрессоре и испарителе с упрощением регулирования указанных процессов, а также более глубоком переохлаждении жидкостной фазы и снижении негативного воздействия дроссельного эффекта.The objective of the present invention is to reduce the flow of externally supplied work (exergy) for driving a heat and cooling supply system while increasing the share of the useful cooling function in the cycle by introducing energy-efficient additive in-cycle modes of heat transfer, compression, expansion, and smooth separation of the refrigerant into vapor and liquid phases before they are directed to performance of useful functions in the compressor and evaporator with simplification of regulation of these processes, as well as deeper liquid subcooling phase and reducing the negative impact of the throttle effect.
Уровень технологии и техникиThe level of technology and technology
Известны способы теплохладоснабжения, заключающиеся в непрерывном сжатии и перегреве паров хладагента за счет подведенной извне работы (эксергии) с соответствующим повышением их температуры в герметически замкнутом холодильном контуре, отборе от них избыточного тепла конденсации в окружающую среду воздухом или водой до обеспечения сжижения подавляющей части паровой фазы хладагента с некоторым переохлаждением, дросселировании (изоэнтальпийном расширении) жидкого хладагента в охлаждающие устройства - испарители, испарении хладагента при поглощении им тепла от любого обрабатываемого вещества в окружающей среде (см. Фиг.1). (Г.Хайнрих, Х.Найорк, В.Нестлер. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения. М., Стройиздат, 1985 г., с.45-56, 100-106).Known methods of heat and cold supply, which consist in continuous compression and overheating of refrigerant vapors due to external work (exergy) with a corresponding increase in their temperature in a hermetically sealed refrigeration circuit, removal of excess heat of condensation from the air or water from them to ensure liquefaction of the vast majority of the vapor phase refrigerant with some subcooling, throttling (isentalpic expansion) of the liquid refrigerant into cooling devices - evaporators, evaporations of the refrigerant and when it absorbs heat from any processed substance in the environment (see Figure 1). (G.Heinrich, H.Nyork, V.Nestler. Heat pump installations for heating and hot water supply. M., Stroyizdat, 1985, p. 45-56, 100-106).
Наиболее близким к изобретению по свой сущности является способ и устройство парокомпрессионного хладоснабжения, включающие сжатие хладагента, его охлаждение путем отвода тепла в окружающую среду, ступенчатое расширение до промежуточного давления, превышающего давление испарения, совмещенное с переохлаждением обратным потоком низкотемпературного агента и реализацией полученного холода, в котором расширение ведут ступенчато с одновременным отбором пара при промежуточных давлениях и направлением этого пара на соответствующее сжатие (фиг.2), (авторское свидетельство СССР №1774142, Кл. F25B 29/00, 1/00, 1992).Closest to the invention in essence is a method and device of vapor compression cold supply, including compression of the refrigerant, its cooling by heat removal to the environment, stepwise expansion to an intermediate pressure exceeding the evaporation pressure, combined with supercooling with the return flow of a low-temperature agent and realization of the resulting cold, in where the expansion is carried out stepwise with the simultaneous selection of steam at intermediate pressures and the direction of this steam to the corresponding compressed e (2) (USSR Inventor's Certificate №1774142, Cl. F25B 29/00, 1/00, 1992).
К недостаткам указанных способов следует отнести неустраняемый в них процесс перегрева паров хладагента с высоким расходом подводимой извне удельной энергии на сжатие (компримирование) пара, усложнение процессов сжатия за счет применения их ступенчатости с различными давлениями паров при подаче в компрессор, требующими дополнительного применения регулирования сжатия и охлаждения при различных постоянно меняющихся величинах температур и давлений хладагента в ступенях, а также усложнение конструкции компрессора за счет введения в различных местах компрессора разновеликих полостей всасывания для ступенчато различающихся начальных давлений хладагента в едином цикле, существенный объем дросселирования жидкой фазы, снижающий тем самым полезную долю процесса охлаждения в круговом цикле.The disadvantages of these methods include the unrecoverable process of overheating of refrigerant vapors with a high consumption of specific energy supplied from the outside for compression (compression) of the vapor, the complexity of the compression processes due to the use of their staging with different vapor pressures when supplied to the compressor, requiring additional application of compression control and cooling at various constantly changing temperatures and pressures of the refrigerant in the steps, as well as the complexity of the compressor design due to the introduction of in different places of the compressor with different suction cavities for stepwise different initial refrigerant pressures in a single cycle, a significant amount of throttling of the liquid phase, thereby reducing the useful fraction of the cooling process in a circular cycle.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Предлагаемый способ основан на использовании фактора аддитивности, представляющего собой зависимость значения какого-либо параметра агента от его массы, или состава, при этом реализуется способ преобразования энергии, приложенной к неоднородной системе, различные части которой противоположным образом изменяют свое состояние.The proposed method is based on the use of the additivity factor, which is the dependence of the value of an agent parameter on its mass or composition, and a method of converting energy applied to an inhomogeneous system, various parts of which oppose their state, is implemented.
Последовательность действий при реализации предлагаемого способа (алгоритм) состоит в следующем (см. фиг.3):The sequence of actions when implementing the proposed method (algorithm) is as follows (see figure 3):
1. Сухие насыщенные пары хладагента, поступающие двумя различными потоками из вихревого двухкамерного парогенератора и испарителя, увлажняют мелкодисперсным жидким хладагентом непосредственно при входе их во всасывающий патрубок компрессора. Поэтому на T-S диаграмме точка 1 перед началом увлажнения и сжатия паров хладагента остается без изменений.1. Dry saturated refrigerant vapors coming in two different streams from a two-chamber vortex steam generator and evaporator are moistened with finely divided liquid refrigerant immediately upon their entry into the compressor suction pipe. Therefore, in the T-S diagram,
2. Влажность сжимаемого по изоэнтропе пара при входе в компрессор регулируют подачей мелкодисперсного хладагента по температуре выхода сухого насыщенного пара из компрессора, незначительно отличающейся от температуры конденсации, поэтому сжатие начинают после увлажнения - от точки 1а на Т-S диаграмме.2. The humidity of the vapor compressed by the isentropic at the compressor inlet is controlled by the supply of finely divided refrigerant according to the outlet temperature of the dry saturated steam from the compressor, which slightly differs from the condensation temperature, therefore compression begins after wetting - from
3. Процесс передачи тепла от конденсирующегося пара стороннему теплоносителю в конденсаторе (с отдачей скрытого тепла конденсации) стабилизируют и интенсифицируют на всем протяжении от точки 2' на T-S диаграмме вследствие пренебрежимо малого перегрева паров и повышения коэффициента теплоотдачи к внешнему теплоприемнику.3. The process of heat transfer from the condensing steam to a third-party coolant in the condenser (with the return of latent condensation heat) is stabilized and intensified throughout from point 2 'on the T-S diagram due to negligible vapor overheating and an increase in the heat transfer coefficient to the external heat sink.
4. Несконденсировавшиеся пары хладагента, распределенные в жидкой фазе в виде микропузырьков, интенсивно отделяют (сепарируют) в вихревом двухкамерном парогенераторе с теплообменной рубашкой за счет перепада давлений конденсации и всасывания, обеспечивающего относительный перегрев парожидкостной смеси, что представляет собой аддитивную составляющую парокомпрессионного цикла теплохладоснабжения по массе паровой фазы хладагента. При пароотборе происходит также сопутствующее ему переохлаждение жидкостной фазы хладагента по левой пограничной линии в T-S диаграмме с понижением почти до температуры ее в испарителе.4. Non-condensing refrigerant vapors distributed in the liquid phase in the form of microbubbles are intensively separated (separated) in a vortex two-chamber steam generator with a heat-exchange jacket due to the difference in condensation and suction pressures, which ensures relative overheating of the vapor-liquid mixture, which is an additive component of the heat and vapor compression cycle refrigerant vapor phase. During steam extraction, the accompanying supercooling of the liquid phase of the refrigerant occurs along the left boundary line in the T-S diagram with a decrease almost to its temperature in the evaporator.
5. Небольшую долю переохлажденного жидкого хладагента (до 5-8% циркулирующего в рабочем контуре без ресиверов) применяют под давлением конденсации для мелкодисперсного распыления и увлажнения сухих паров низкого давления, поступающих к всасывающему патрубку компрессора, что представляет собой аддитивную составляющую парокомпрессионного цикла теплохладоснабжения в части использования жидкостной фазы хладагента.5. A small fraction of the supercooled liquid refrigerant (up to 5-8% circulating in the working circuit without receivers) is used under condensation pressure to finely disperse and moisten dry low-pressure vapors entering the compressor suction pipe, which is an additive component of the vapor-compression heat-supply cycle in part use of the liquid phase of the refrigerant.
6. Переохлажденный жидкий хладагент, выходящий после вихревого двухкамерного парогенератора с теплообменной рубашкой с состоянием, соответствующим точке 3 в T-S диаграмме (фиг.3), направляют на дросселирование. Потери при дросселировании, возникающие вследствие выделения паров внутри жидкого хладагента и препятствующие эффективной работе испарителя, будут минимальными вследствие ранее осуществленного интенсивного пароотбора из всего объема хладагента с одновременным переохлаждением жидкой фазы при вихревом центробежном разделении (сепарировании).6. The supercooled liquid refrigerant leaving the vortex two-chamber steam generator with a heat exchange jacket with the state corresponding to
7. Жидкий хладагент в испарителе после предварительного полного удаления (сепарирования) паров и переохлаждения обладает повышенной удельной тепловоспринимающей способностью в точке 4 T-S диаграммы (фиг.3), что сопровождается количественным снижением его циркулирования в цикле при заданной холодопроизводительности и выражается в соответствующем снижении удельного потребления внешней работы на осуществление замкнутого цикла.7. The liquid refrigerant in the evaporator after preliminary complete removal (separation) of vapors and supercooling has an increased specific heat transfer capacity at
Сама система, в которой осуществляется цикл, является синергетической, так как представляет собой открытую динамическую систему, обменивающуюся с окружающей средой энергией без достижения с ней теплового равновесия. Пространственно-временное состояние рассматриваемой здесь синергетической системы полностью определяется параметрами порядка и подчинено им. При этом незначительная причина в такой системе, заключающаяся в изменении какого-либо параметра, может вызвать значительный эффект в системе в целом, называемый сверхсуммарным синергетическим эффектом.The system itself, in which the cycle is carried out, is synergistic, as it is an open dynamic system that exchanges energy with the environment without reaching thermal equilibrium with it. The spatio-temporal state of the synergetic system considered here is completely determined by the order parameters and is subordinate to them. At the same time, an insignificant reason in such a system, which consists in changing a parameter, can cause a significant effect in the system as a whole, called the super-total synergetic effect.
В предлагаемом способе синергетический эффект базируется на том, что часть массы и энергии циркулирующего хладагента (незначительная причина) используют с применением его фазовых превращений и некоторым перераспределением температурной движущей силы и давления в качестве интенсивной составляющей пространственной неоднородности одного объекта (компрессора), вызванной источником эксергии (механической работы), чем создают искусственную неоднородность в других объектах (конденсаторе, переохладителе, испарителе, самом хладагенте с изменением его теплоемкости) внутри замкнутого обратного цикла энерготрансформации, повышая тем самым его эффективность в целом, что свидетельствует о появлении сверхсуммарного результата и наглядно отражено при сопоставлении известных способов на T-S диаграмме с предлагаемым (фиг.1, 2, 3).In the proposed method, the synergistic effect is based on the fact that part of the mass and energy of the circulating refrigerant (an insignificant reason) is used with the use of its phase transformations and some redistribution of the temperature driving force and pressure as an intensive component of the spatial inhomogeneity of one object (compressor) caused by an exergy source ( mechanical work), which creates artificial heterogeneity in other objects (condenser, subcooler, evaporator, refrigerant itself with eneniem its specific heat) within the closed loop reverse energotransformatsii, thereby increasing its overall efficiency, which indicates the appearance sverhsummarnogo result and clearly reflected the known methods when compared to T-S diagram proposed (1, 2, 3).
Круговая причинность в предлагаемом способе и устройстве не только определяет поведение отдельных частей системы, но и сами эти отдельные части, в свою очередь, определяют действие параметров порядка.Circular causality in the proposed method and device not only determines the behavior of individual parts of the system, but these individual parts themselves, in turn, determine the effect of order parameters.
Техническим результатом предлагаемого способа является заметное снижение удельного потребления внешней работы (эксергии) на единицу воспринимаемого хладагентом и переносимого тепла, рост коэффициента теплоотдачи при конденсации паров в насыщенном состоянии за счет минимизации их перегрева, интенсификация внутри цикла на принципах аддитивности тепломассообменных процессов, существенное увеличение теоретического коэффициента преобразования теплового насоса (или холодильного коэффициента);The technical result of the proposed method is a noticeable decrease in the specific consumption of external work (exergy) per unit of heat transfer and heat transfer perceived by the refrigerant, an increase in the heat transfer coefficient during condensation of vapors in a saturated state by minimizing their overheating, intensification inside the cycle based on the principles of additivity of heat and mass transfer processes, a significant increase in the theoretical coefficient conversion of the heat pump (or refrigeration coefficient);
Технический результат достигается за счет того, что в способе теплохладоснабжения, включающем сжатие паров хладагента, их охлаждение подводимым извне теплоносителем, расширение до промежуточного давления, превышающего давление испарения, совмещенное с переохлажденным потоком низкотемпературного агента и реализацию полученного холода в испарителе, сжиженный хладагент в замкнутом холодильном аддитивном цикле подают из конденсатора вначале в теплообменную рубашку вихревого двухкамерного парогенератора с теплообменной рубашкой, а из нее - в рабочую полость вихревого двухкамерного парогенератора с теплообменной рубашкой, в котором за счет остаточного давления конденсации, превышающего давление всасывания, хладагент разделяют в вихре на паровую и переохлажденную жидкостную фазы, причем сухую паровую фазу направляют вместе с парами хладагента из испарителя на сжатие в компрессор массового изготовления без внесения в него конструктивных изменений, небольшую долю переохлажденной жидкой фазы хладагента распыливают и подают в мелкодисперсном капельном состоянии во всасывающий тракт компрессора в количестве, обеспечивающем минимальный перегрев паров хладагента в конце сжатия, а основную часть переохлажденного потока жидкого хладагента выводят из вихревого двухкамерного парогенератора с теплообменной рубашкой и передают в испаритель.The technical result is achieved due to the fact that in the method of heat and cold supply, including compression of the refrigerant vapor, cooling it with an external heat carrier, expanding to an intermediate pressure exceeding the evaporation pressure combined with the supercooled stream of the low-temperature agent and realizing the resulting cold in the evaporator, liquefied refrigerant in a closed refrigeration the additive cycle is first fed from the condenser into the heat exchange jacket of the vortex two-chamber steam generator with the heat exchange jacket, and it into the working cavity of the vortex two-chamber steam generator with a heat-exchange jacket, in which, due to the residual condensation pressure exceeding the suction pressure, the refrigerant is separated in a vortex into the vapor and supercooled liquid phases, the dry vapor phase being sent together with the refrigerant vapor from the evaporator for compression to the compressor mass production without making structural changes to it, a small fraction of the supercooled liquid phase of the refrigerant is sprayed and served in a finely divided droplet state in the compressor suction path in an amount that ensures minimal superheating of the refrigerant vapor at the end of compression, and the main part of the supercooled liquid refrigerant stream is removed from the vortex two-chamber steam generator with a heat exchange jacket and transferred to the evaporator.
Положительный эффект при осуществлении данного способа выражается в приближении его к теоретическому термодинамическому холодильному (обратному) циклу Хазелдена в докритической области, имеющему более высокую термодинамическую эффективность по сравнению с другими обратными циклами (Лоренца, Ренкина, Стирлинга). Этот эффект обеспечивается за счет изменений в двух внутренних составляющих реализуемых процессов кругового цикла.A positive effect in the implementation of this method is expressed in bringing it closer to the theoretical thermodynamic refrigeration (reverse) Hazelden cycle in the subcritical region, which has higher thermodynamic efficiency compared to other inverse cycles (Lorentz, Rankin, Stirling). This effect is ensured by changes in the two internal components of the realized processes of the circular cycle.
Первая составляющая эффективности - минимизация перегрева паров хладагента в конце сжатия за счет насыщения их микрокаплями жидкого хладагента непосредственно перед моментом начала сжатия (в виде тумана - влажного пара) с незамедлительным испарением микрокапель жидкого хладагента в этом тумане при осуществлении процесса сжатия. При этом выделяемая теплота процесса компримирования поглощается испаряемой капельной жидкостью внутри самого хладагента при фазовом переходе, не допуская его перегрева, что дает экономию за счет увеличения доли процесса конденсации с уменьшением доли снятия перегрева паров в цикле. Подводимая со стороны энергия (эксергия) для привода компрессора расходуется исключительно на полезную работу, без излишних потерь работы на перегрев паров, которые увеличивают неоднородность системы сверх требуемой для цикла минимальной величины.The first component of efficiency is minimization of superheating of refrigerant vapors at the end of compression due to saturation of them with microdrops of liquid refrigerant immediately before the start of compression (in the form of fog - wet steam) with immediate evaporation of microdrops of liquid refrigerant in this fog during the compression process. In this case, the heat of the compression process that is emitted is absorbed by the vaporized droplet liquid inside the refrigerant during a phase transition, preventing it from overheating, which provides savings by increasing the proportion of the condensation process with a decrease in the proportion of the removal of vapor overheating in the cycle. The energy supplied from the side (exergy) to drive the compressor is spent exclusively on useful work, without unnecessary loss of work on vapor overheating, which increase the heterogeneity of the system in excess of the minimum value required for the cycle.
Вторая составляющая эффективности по способу - вихревое высокоинтенсивное разделение паровой и жидкостной фаз в сконденсированном хладагенте за счет энергии перепада давлений между входом и выходом компрессора с сопутствующим вихревому процессу глубоким переохлаждением жидкостной фазы вследствие более полного отделения из нее паров. При этом точка 3 на левой пограничной кривой T-S диаграммы перемещается вниз по изобаре (левой пограничной линии) с соответствующим снижением потерь на дросселирование жидкого хладагента по изоэнтальпе и одновременным увеличением полезной холодопроизводительности по линии изобары с изотермой на участке диаграммы 4-1. Снижение дросселирования означает значительное уменьшение доли паров в хладагенте перед его направлением в испаритель, что обеспечивает рост полезной доли поглощения тепла (холодопроизводительности цикла) в расчете на единицу массы циркулирующего хладагента.The second component of the efficiency of the method is the vortex high-intensity separation of the vapor and liquid phases in the condensed refrigerant due to the energy of the pressure difference between the inlet and outlet of the compressor with the accompanying vortex process of deep supercooling of the liquid phase due to more complete vapor separation from it. In this case,
Осуществление изобретения по способу теплохладоснабжения возможно с применением любых хладагентов в диапазоне их наилучших термодинамических характеристик (главным образом, температурных), а также при использовании в устройстве, реализующем теоретический обратный цикл Карно, массово выпускаемых промышленностью стандартных компрессоров, соответствующих особенностям их работы с конкретным хладагентом. Вихревой двухкамерный парогенератор с теплообменной рубашкой осуществляет широко известное физическое явление разделения фаз при закрутке внутри него парожидкостного потока без ограничений масштабного характера и работает с любым хладагентом без какого-либо внутреннего регулирования в диапазонах расчетных температур, давлений, производительности, свойственных конкретному круговому аддитивному термодинамическому циклу.The implementation of the invention by the method of heat and cold supply is possible using any refrigerants in the range of their best thermodynamic characteristics (mainly temperature), as well as using standard compressors mass-produced by the industry in a device that implements a theoretical Carnot reverse cycle, which correspond to the peculiarities of their operation with a specific refrigerant. A vortex two-chamber steam generator with a heat-exchange jacket implements the well-known physical phenomenon of phase separation when a vapor-liquid flow is twisted inside it without scale limitations and works with any refrigerant without any internal regulation in the ranges of design temperatures, pressures, and performance inherent to a particular circular additive thermodynamic cycle.
Пример 1Example 1
Теплонасосный парокомпрессионный цикл и установка для его осуществления (ТНУ). Рабочее вещество - хладон R22.Heat pump steam compression cycle and installation for its implementation (HPU). The working substance is Freon R22.
Все расчеты ведутся на единой базе исходных данных по тепловой мощности ТНУ Qo=100 кВт, температурам испарения +5°C и конденсации +50°C в идеальных обратных круговых докритических циклах с целью обеспечения полной сопоставимости результатов любого варианта (фиг 4). По аналогичным соображениям обеспечения идентичности особенности конкретной конструктивной реализации в каждом способе не учитываются.All calculations are based on a single source data base on the thermal power of HPI Q o = 100 kW, evaporation temperatures + 5 ° C and condensation + 50 ° C in ideal reverse circular subcritical cycles in order to ensure complete comparability of the results of any option (Fig. 4). For similar reasons of ensuring identity, the features of a particular constructive implementation are not taken into account in each method.
Подсчет осуществляется по трем вариантам способа и установки для его осуществления:Counting is carried out according to three variants of the method and installation for its implementation:
- вариант 1 - аналог (точки на диаграмме с индексом α);- option 1 - analogue (points on the diagram with index α);
- вариант 2 - прототип (точки на диаграмме с индексом β);- option 2 - prototype (points on the diagram with index β);
- вариант 3 - предлагаемое изобретение (точки на диаграмме с индексом γ).- option 3 - the invention (dots on the diagram with index γ).
Коэффициент преобразования ТНУ µ=qo: Al+1=qo:Iв+1;The conversion coefficient of the HPI µ = q o : Al + 1 = q o : I to +1;
Масса циркулирующего в системе хладагента m=Qo:qo кг/с;The mass of the refrigerant circulating in the system is m = Q o : q o kg / s;
Внутренний адиабатный к.п.д. сжатия паров ηi=0,8;Internal adiabatic efficiency vapor compression η i = 0.8;
Удельная внутренняя работа (с учетом ηi=0,8) компрессора Ik=(i'2-i1):ηi кДж/кг;Specific internal work (taking into account η i = 0,8) of the compressor I k = (i ' 2 -i 1 ): η i kJ / kg;
Мощность электродвигателя Nэд=Ik·m:0,9 кВт (с учетом к.п.д. электродвигателя и механической передачи 0,9).Electric motor power N ed = I k · m: 0.9 kW (taking into account the efficiency of the electric motor and the mechanical transmission of 0.9).
Для удобства при сравнении разных вариантов способов и устройств, исходные данные и результаты расчетов представлены в табл.1.For convenience, when comparing different variants of methods and devices, the initial data and calculation results are presented in Table 1.
По данным расчета видно, что в заявленном изобретении по сравнению с прототипом (при равной тепловой мощности ТНУ) коэффициент преобразования тепла идеального цикла увеличивается в 2,1 раза, масса циркулирующего в замкнутом контуре рабочего вещества R22 снижается на 20%, а мощность электропривода компрессора уменьшается в 2,3 раза. Указанные параметры достигаются при внутрицикловом перераспределении до 10% массы циркулирующего рабочего вещества. При этом главный термодинамический выигрыш образуется на участке отбора тепла от теплоисточника для теплового насоса.According to the calculation, it can be seen that in the claimed invention, in comparison with the prototype (with equal thermal power of the HPU), the heat transfer coefficient of the ideal cycle increases 2.1 times, the mass of the working substance R22 circulating in the closed circuit decreases by 20%, and the compressor electric drive power 2.3 times. The indicated parameters are achieved with an intracycle redistribution of up to 10% of the mass of the circulating working substance. In this case, the main thermodynamic gain is formed in the heat extraction section from the heat source for the heat pump.
Пример 2Example 2
Холодильный парокомпрессионный цикл и установка для его осуществления (КХУ). Рабочее вещество - аммиак R717.Refrigeration vapor compression cycle and installation for its implementation (KHU). The working substance is ammonia R717.
Все расчеты ведутся на единой базе исходных данных по холодильной мощности КХУ Qo=100 кВт, температурам испарения -7°C и конденсации +30°C в идеальных обратных круговых холодильных докритических циклах для обеспечения полной сопоставимости результатов любого варианта расчета (фиг.5). По аналогичным соображениям обеспечения идентичности особенности конструктивной реализации каждого способа не учитываются. Подсчет осуществляется по трем вариантам способа и установки для его осуществления:All calculations are based on a single source of data on the refrigerating capacity of the CCP Q o = 100 kW, evaporation temperatures -7 ° C and condensation + 30 ° C in ideal reverse circular refrigerating subcritical cycles to ensure complete comparability of the results of any calculation option (Fig. 5) . For similar reasons of ensuring identity, the features of the structural implementation of each method are not taken into account. The calculation is carried out in three variants of the method and installation for its implementation:
- вариант 1 - аналог (точки на диаграмме с индексом α);- option 1 - analogue (points on the diagram with index α);
- вариант 2 - прототип (точки на диаграмме с индексом β);- option 2 - prototype (points on the diagram with index β);
- вариант 3 - предлагаемое изобретение (точки на диаграмме с индексом γ).- option 3 - the invention (dots on the diagram with index γ).
Холодильный коэффициент идеальной установки ε=qo:Is=(i1-i4):(i2-i1);The refrigeration coefficient of the ideal installation ε = q o : I s = (i 1 -i 4 ) :( i 2 -i 1 );
Масса циркулирующего в системе хладагента m=Qo:qo кг/с;The mass of the refrigerant circulating in the system is m = Q o : q o kg / s;
Внутренний адиабатный к.п.д. сжатия паров ηi=0,8;Internal adiabatic efficiency vapor compression η i = 0.8;
Удельная внутренняя работа (с учетом ηi=0,8) компрессора Ik=(i'2-i1):ηi кДж/кг;Specific internal work (taking into account η i = 0,8) of the compressor I k = (i ' 2 -i 1 ): η i kJ / kg;
Мощность электродвигателя Nэд=Ik·m:0,9 кВт (с учетом к.п.д. электродвигателя и механической передачи 0,9).Electric motor power N ed = I k · m: 0.9 kW (taking into account the efficiency of the electric motor and the mechanical transmission of 0.9).
Для удобства при сравнении разных вариантов способов и устройств исходные данные и результаты расчетов представлены в табл.2.For convenience, when comparing different variants of methods and devices, the initial data and calculation results are presented in Table 2.
По данным расчета видно, что в заявленном изобретении по сравнению с прототипом (при равной холодильной мощности КХУ) холодильный коэффициент идеального цикла увеличивается в 2,85 раза, масса циркулирующего в замкнутом контуре рабочего вещества R717 снижается на 7%, а мощность электропривода компрессора уменьшается в 1,38 раза. Указанные параметры достигаются при внутрицикловом перераспределении до 10% массы циркулирующего рабочего вещества. При этом главный термодинамический выигрыш образуется на участке перегрева хладагента при его сжатии в компрессоре.According to the calculation, it can be seen that in the claimed invention, in comparison with the prototype (with equal refrigerating capacity of KHU), the refrigeration coefficient of the ideal cycle increases by 2.85 times, the mass of the working substance R717 circulating in the closed circuit decreases by 7%, and the compressor drive power decreases by 1.38 times. The indicated parameters are achieved with an intracycle redistribution of up to 10% of the mass of the circulating working substance. In this case, the main thermodynamic gain is formed in the area of overheating of the refrigerant when it is compressed in the compressor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114750/06A RU2485419C2 (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Heat and cold supply method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008114750/06A RU2485419C2 (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Heat and cold supply method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008114750A RU2008114750A (en) | 2009-10-27 |
| RU2485419C2 true RU2485419C2 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=41352444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008114750/06A RU2485419C2 (en) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Heat and cold supply method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2485419C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU419687A1 (en) * | 1972-05-29 | 1974-03-15 | Ю. М. Красильников | STEAM GENERATION METHOD |
| US4019343A (en) * | 1976-01-13 | 1977-04-26 | Roberts Edward S | Refrigeration system using enthalpy converting liquid turbines |
| SU1774142A1 (en) * | 1988-12-22 | 1992-11-07 | Mo I Khim Mash | Heat-condensation method |
| RU1776939C (en) * | 1990-07-27 | 1992-11-23 | Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности | Compression refracting machine |
| RU2199705C2 (en) * | 2000-03-31 | 2003-02-27 | Шляховецкий Валентин Михайлович | Method for operation and compression refrigerating plant with steam compression up to super-high parameters |
-
2008
- 2008-04-18 RU RU2008114750/06A patent/RU2485419C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU419687A1 (en) * | 1972-05-29 | 1974-03-15 | Ю. М. Красильников | STEAM GENERATION METHOD |
| US4019343A (en) * | 1976-01-13 | 1977-04-26 | Roberts Edward S | Refrigeration system using enthalpy converting liquid turbines |
| SU1774142A1 (en) * | 1988-12-22 | 1992-11-07 | Mo I Khim Mash | Heat-condensation method |
| RU1776939C (en) * | 1990-07-27 | 1992-11-23 | Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности | Compression refracting machine |
| RU2199705C2 (en) * | 2000-03-31 | 2003-02-27 | Шляховецкий Валентин Михайлович | Method for operation and compression refrigerating plant with steam compression up to super-high parameters |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РОЗЕНФЕЛЬД Л.М. и др. Холодильные машины и аппараты. - М.: Государственное издательство торговой литературы, 1960, с.202-204. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008114750A (en) | 2009-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bilir et al. | Performance improvement of the vapour compression refrigeration cycle by a two‐phase constant area ejector | |
| CN104110735B (en) | Air-conditioning and its control method | |
| US4481783A (en) | Hybrid heat pump | |
| WO2008143542A1 (en) | Method and device for converting thermal energy into electricity, high-potential heat and cold | |
| Luo et al. | Performance Analysis of High-temperature Two-stage Compression Heat Pump with Vapor Injection Dynamic Control. | |
| Cimsit | Thermodynamic performance analysis of the double effect absorption-vapour compression cascade refrigeration cycle | |
| CN212035759U (en) | Overlapping type air source ultra-high temperature instant sterilization device | |
| CN105371516B (en) | Carbon dioxide twin-stage cold-hot combined supply system | |
| RU2485419C2 (en) | Heat and cold supply method | |
| US10837682B2 (en) | Devices with hybrid vapour compression-adsorption cycle and method for implementation thereof | |
| CN214075081U (en) | Low-temperature evaporation device utilizing Carnot cycle principle | |
| Varghese et al. | Heat Recovery System in Domestic Refrigerator | |
| KR20090095744A (en) | Cooling cycle device | |
| CN112619185A (en) | Low-temperature evaporation device utilizing Carnot cycle principle | |
| CN201706769U (en) | Lithium bromide central air conditioner for fully recycling vaporization heat | |
| Kumar et al. | An experimental investigation on vapor compression refrigeration system cascaded with ejector refrigeration system | |
| Abd-Elhady et al. | Increasing the cooling rate of the vapor compression cycle by heating | |
| RU2773086C1 (en) | Method for converting thermal energy | |
| CN109282521A (en) | A kind of heat pump | |
| JP2004069276A (en) | Waste heat recovering cooling system | |
| RU2143651C1 (en) | Method and device for heat energy transformation | |
| KR101660123B1 (en) | A refrigeration-freeze system with dual series evaporator and vapor-liquid separator | |
| KR20180025568A (en) | Heat pump refrigerating mechine having hot and cold water generating apparatus | |
| RU2376535C2 (en) | Cold generation method | |
| Korstad | Energy-efficient high temperature heat pump systems for a spray-dryer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130620 |