Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Ефективність використання теплового насосу типу ґрунт – рідина потужністю 6 кВт
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ЗІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Звіт до лабораторної роботи
Предмет:
Фізика
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО”
ЗВІТ
з лабораторної роботи №7
з навчальної дисципліни “Основи фізики традиційних та альтернативних джерел енергії”
Тема:
Ефективність використання теплового насосу типу ґрунт – рідина потужністю 6 кВт
Варіант 6
Мета роботи: Вивчити принцип роботи теплонасосної установки. Опанувати методику визначення СОР та розрахунок горизонтального ґрунтового теплообмінника.
Теоретичні відомості:
Тепловий насос (ТН) – це технічний пристрій, що реалізує процес переносу низькотемпературного тепла, не придатного для прямого використання, на більш високий температурний рівень. ТН є трансформаторами теплоти, в яких за допомогою робочої рідини здійснюється зворотній термодинамічний цикл, для переносу теплової енергії з низького температурного рівня на більш високий.
Універсальним джерелом низькопотенціальної теплоти для України є ґрунт, який має постійну температуру упродовж року +8-12 ˚С, таким чином зберігає ефективну роботу ТН.
Контур ТН складається з конденсатору, розширювального клапану, випарника, компресора (у компресорних ТН) та терморегулятора, котрий здійснює управління процесом передачі теплової енергії. Як робоча рідина використовується холодоагент, котрий циркулює в контурі, за допомогою якого відбувається процес теплопередачі. Рідина має певні фізичні властивості та характеристики.
Робоче тіло (холодоагент) під високим тиском через розширювальний клапан попадає у випарник, де відбувається зменшення тиску – процес випаровування.
Робоче тіло відбирає теплоту у внутрішніх стінок випарника, а випарник в свою чергу відбирає тепло у ґрунтового контуру. Тому і отримується додаткова (безкоштовна) теплова енергія. Компресор вбирає холодоагент із випарника, стискає його, в наслідок чого температура робочого тіла підвищується, а далі виштовхує його в конденсатор. У конденсаторі, нагрітий у результаті стискування холодоагент відає тепло (температура близько 85-125 ˚С) опалювального контуру та переходить в рідкий стан (конденсується). Даний цикл повторюється постійно поки температура в будинку не досягне необхідної. Після чого терморегулятор вимикає ТН. Якщо температура в опалювальному контурі падає, тоді терморегулятор знову запускає ТН. Таким чином холодоагент у ТН робить зворотній цикл Карно.
При проектуванні систем опалення із застосуванням теплонасосних установок (далі ТНУ) необхідно враховувати оптимальний режим експлуатації та техніко – економічне обґрунтування потужності теплового насосу. Для ТНУ можливі такі режими експлуатації:
1. Моновалентний режим – тепловий насос повністю покриває сумарне опалювальне навантаження для опалення і гарячого водопостачання (ГВП).
2. Моноенергетичний режим – тепловий насос покриває суттєву частину опалювального навантаження і ГВП. Додатковий електричний нагрівач використовується для покриття пікових навантажень.
3. Бівалентно-паралельний режим – тепловий насос покриває більшу частку опалювального навантаження. Другий теплогенератор (наприклад газовий або твердопаливний котел) використовується для покриття пікових навантажень.
4. Бівалентно-альтернативний режим – тепловий насос і другий генератор ніколи не працюють одночасно. Замість цього, застосовується розподіл річної потреби в енергії рівними частками між ними.
Можливий режим, коли в ТНУ у бівалентно-паралельному режимі в тепловий насос вмонтований електричний нагрівач, при цьому покриваються пікові навантаження, а основним постачальником енергії є геліоколектор.
При проектуванні системи розподілення тепла теплонасосної установки необхідно спочатку задавати за можливості нижчу температуру в прямому трубопроводі. Зниження температури в прямому трубопроводі на 1 градус дає близько 2,5% заощадження електроенергії.
Хід виконання роботи:
Вихідні дані
Варіант
6
G, м3/год
0,88
t1, оС;
43,3
t2, оС
37,3
N, кВт
1,6
Тип ґрунту
Піщаний сухий
розрахунок корисного навантаження теплового насосу ;
?
тн
= ?∗?∗ср∗(?1− ?2)
формула розрахунку корисного навантаження теплового насосу
Для початку скорегуємо одиниці виміру, а саме витрати теплоносія в
м
3
/с:
?=
0,81
м
3
/?
3600?/год
≈0.000244м³/с
Наступний крок полягає в тому щоб визначити корисну теплову енергію (
?
тн
):
?
тн
=0.000244⋅1000⋅4187⋅
43,3−37,3
≈6129,768Вт
розрахунок СОР теплового насосу;
? =
?
тн
/?
Формула COP
Конвертація спожитої електричної енергії в Вт:
?=1,6∙1000=1600 Вт
?=
6129,768
1600
≈3,83
розрахунок ґрунтового теплообміного апарату;
?
гр
=
?
тн
– ?, Вт
Формула розрахунку ґрунтового теплообмінного апарату
?
гр
=6129,768−1600=4529,768Вт
Визначення площі ґрунтового теплообмінника:
/
?=
?
гр
?
=
4529,768
12
≈377,48м²
Висновок:
Під час лабораторної роботи було вивчено функціонування теплового насоса системи "ґрунт – рідина". Проведені розрахунки дозволили отримати значення кількості виробленої теплової енергії, коефіцієнта трансформації та визначити необхідну площу теплообмінника. За результатами дослідження було встановлено, що продуктивність теплового насоса значною мірою залежить від характеристик ґрунту, таких як його теплопровідність та вологість, а також від витрати теплоносія і температурних умов роботи системи. Зокрема, різні типи ґрунтів впливають на здатність системи ефективно передавати тепло, а оптимальні температурні параметри сприяють максимальному енергозбереженню.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора