Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА НА ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТАХ R134A И R404A

Алдажуманов Ж.К. 1 Должиков С.А. 1 Ермоленко М.В. 1
1 ГУ им. Шакарима города Семей
1. Алимгазин А.Ш., Бахтиярова С.Г., Бергузинов А.Н. Экологические аспекты применения теплонасосных технологий для теплоснабжения различных объектов в Республике Казахстан // Вестник ПГУ. 2010. – №1. – с. 42-52.
2. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергический метод и его приложения. Под ред. В.М. Бродянского. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 288 с.
3. Николаев, Ю.Е., Бакшеев, А.Ю. Определение эффективности тепловых насосов, использующих теплоту обратной сетевой воды ТЭЦ // Промышленная энергетика. 2007. – № 9. – С. 14–17.
4. Бубялис Э., Шкема Р. Перспектива ретрофита R22 и энергетические характеристики теплового насоса на базе компрессора КХГ-14.-1 // Промышленная теплотехника, 2001.– Т.23, №1–2.– С. 79–83.

Актуальность работы. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет собой одну из актуальных проблем. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение новых энергосберегающих технологий и оборудования, использующих вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) и нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ) [1].

Теплонасосные установки (ТНУ), используя возобновляемую низкопотенциальную энергию окружающей среды и повышая ее потенциал до уровня, необходимого для теплоснабжения, затрачивают в 3–8 раз меньше первичной энергии, чем при сжигании топлива традиционными способами [1].

Повышение эффективности ТН за счет совершенствования их рабочих циклов и схем составляет основу современных исследований в области теплонасосных технологий. В целом термодинамическое совершенство обратных циклов ТН в значительной степени определяет технико-экономическую и экологическую эффективность теплонасосных технологий [2].

Цель работы. Определение эффективности работы теплового насоса в зависимости от начальной температуры низкопотенциального теплоносителя.

Для проведения исследований была разработана экспериментальная установка, позволяющая моделировать температуру низкопотенциального источника и мощность компрессоров. Полученные результаты эксперимента представлены в табл. 1.

Эксергетическое исследование теплонасосной системы, учитывающее их системные связи с внешним окружением, для широкого диапазона изменения рабочих параметров проводилось согласно методики [3, 4]. Результаты исследования представлены на графиках (рис. 1).

Из анализа рис. 1 видно, что для холодильных агентов R134a и R404a при увеличении температуры низкопотенциального источника эксергетические потери, происходящие в тепловом насосе уменьшаются. Однако для эксергетических потерь в испарителе наблюдается экстремумы функций, для агента R134a при температуре 16°C (до этой температуры наблюдается повышение потерь), а при 24°C для агента R404a (до этой температуры наблюдается понижение потерь). Это можно объяснить малым тепловым запасом низкопотенциального источника (для R134a) и особенностью фазового перехода холодильного агента R404a. Исходя из этого следует, что R134a выгодно использовать при температурах низкопотенциального источника выше 16°C, а R404a – до температуры 24°C.

На основании полученных данных были построены графики суммарных эксергетических потерь и после математической обработки были получены аналитические зависимости суммарных эксергетических потерь от температуры низкопотенциального источника (рис. 2).

Номер режима

Тепловая нагрузка QТМ, кВт

tн1, оC

tн2, оC

tв1, оC

tв2, оC

t0, оC

1

1,75

8

3

60

65

18

2

1,75

24

19

60

65

18

3

1,75

40

35

60

65

18

teh1.tiff

Рис. 1. Потери эксергии в тепловом насосе на R134a и R404a

teh2.tiff

Рис. 2. Сумма эксергетических потерь в тепловом насосе на R134a и R404a

Заключение

В результате проведенных исследований было установлено: при повышении температуры теплоносителя эксергетические потери в тепловом насосе уменьшаются; для наиболее эффективной работы теплового насоса необходимо использовать более высокую температуру низкопотенциального источника теплоты; холодильный агент R404a целесообразно использовать при температуре низкопотенциального источника до 24°C, а R134a – для температуры низкопотенциального источника выше 24°C.


Библиографическая ссылка

Алдажуманов Ж.К., Должиков С.А., Ермоленко М.В. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА НА ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТАХ R134A И R404A // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=11991 (дата обращения: 07.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074