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 16
Звіт з лабораторної роботи № 7 «Ефективність використання теплового насосу типу ґрунт – рідина потужністю 6 кВт:
1) короткі теоретичні відомості;
2) розрахунок корисного навантаження теплового насосу ;
3) розрахунок СОР теплового насосу;
4) розрахунок ґрунтового теплообміного апарату;
5) висновки з виконаної роботи.
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, стикає його, в наслідок чого температура робочого тіла підвищується, а далі виштовхує його в конденсатор (скраплювач). У скраплювачі, 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.
Важливою характеристикою ефективності ТН застосовується коефіцієнт перетворення або опалювальний коефіцієнт СОР (coefficient of performance), що дорівнює відношенню теплової енергії виробленої ТН до спожитої ним електричної:
ε = Qтн/N, (1)
де N – спожита електрична енергія; Qтн – вироблена тепловим насосом корисна теплова енергія;
/
Рис. Деталізований принцип дії теплового насосу [1].
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 сумарну опалювальне навантаження для опалення і гаряче 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.
Хід виконання лабораторної роботи
Вхідними даними для даного дослідження є витрата теплоносія в контурі G, м3/год, температура теплоносія на вході в контур t1, температура теплоносія на виході з контуру t2, спожита електрична енергія N, кВт.
//
1. Визначаємо вироблену тепловим насосом корисну теплову енергію
Qтн = G*ρ*ср(t1- t2), (2)
де Qтн – вироблена тепловим насосом корисна теплова енергія;
G – витрата теплоносія в контурі, м3/год;
ρ=1000 кг/м3 – густина теплоносія;
ср=4187 Дж/кг*оС – питома теплоємність води;
t1 – температура теплоносія на вході в контур, оС;
t2 – температура теплоносія на виході з контуру, оС.
Обраховуємо і маємо:
/
2. Визначаємо коефіцієнт трансформації тепла СОР
ε = Qтн/N, (1)
де N – спожита електрична енергія;
Qтн – вироблена тепловим насосом корисна теплова енергія.
Обчислюємо та отримуємо:
/
3. Визначення площі ґрунтового теплообмінника:
/
Qгр= QТН – N, Вт
де :
QТН – теплопродуктивність ТН, Вт;
N – споживана потужність ТН від мережі, Вт;
g – питома потужність ґрунтового колектора, ВТ/м2.
Беремо із таблиці №1 відповідно до заданого типу ґрунту – має бути глинистий-сухий, тому візьмемо середнє значення з проміжку 20-25, тобто 22,5.
Обчислюємо та отримуємо:
/
Маємо такі кінцеві результати:
Корисне навантаження теплового насосу
5443,1
Дж
СОР теплового насосу
3,56
Корисна теплова енергія насоса
3913,10
Вт
Площа теплообмінника
173,92
м2
Висновок:
В даній лабораторній роботі було вивчено принцип роботи теплонасосної установки. Опановано методику визначення СОР та розрахунку горизонтального ґрунтового теплообмінника. Визначено, що корисне навантаження теплового насосу за варіантом складає 5443,1 Дж, його СОР – 3,56. При розрахунку горизонтального ґрунтового теплообмінника визначено, що корисна теплова енергія насоса складає 3913,10 Вт і має площу 173,92 м2.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора