22. Тепловой насос. Определение его эффективности.

Основной элемент компрессор или абсорбционная машина.

Испарение холодильного в испарители происходит за счёт теплоты получаемой от холодной воды, и энергии подводимой к компрессору. В конденсаторе холодильный агент отдаёт часть теплоты воде из системы отопления. Температура получаемая равна 45-48 градусов при t воды 6 градусов.

Эффективность холодильной установка оценивается холодильным коэффициентом. Это отношение количества теплоты, отнятое за цикл от холодильной камеры, к затраченной в цикле работе:

где - количество теплоты из окружающей среды.

- расход электроэнергии.

Тепловые насосы. Большие перспек­тивы в качестве источников холода и теп­лоты низкого и даже среднего (до 300 °С) потенциала имеют тепловые на­сосы. Основным элементом теплонасос-ной установки является компрессор или абсорбционная машина.

На рис. 23.12 приведена схема тепло­вого насоса для отопления здания. Эле­менты схемы: компрессор К, конденсатор КД, регулирующий вентиль РВ и испари­тель И составляют обычную компресси­онную холодильную установку. Испаре­ние холодильного агента в испарителе происходит за счет теплоты, получаемой от холодной воды, и энергии, подводимой к компрессору.

Насосом H1 вода, служащая источ­ником низкопотенциальной теплоты, по­дается в испаритель. В конденсаторе хо­лодильный агент отдает часть своей теп­лоты воде из системы отопления СО. Циркуляция подогретой воды осуще­ствляется насосом Н2. Промышленно­стью выпускается тепловой насос НТ-80, предназначенный для тепло-, хладо-и теплохладоснабжения различных объектов. В режиме теплоснабжения на­сос обеспечивает получение горячей во­ды с температурой 45—48 °С при темпе­ратуре низкопотенциального теплоноси­теля не ниже 6 °С; в режиме хла-доснабжения — получение холода с тем­пературой до —25 °С при охлаждении конденсатора водой с температурой не выше 30 °С. В качестве источника низ­копотенциальной теплоты в тепловом насосе используют водопроводную, арте­зианскую и термальную воду с темпера­турой от 10 до 40 °С. Хладагентом в установке является хладон Ф-12. Теп-лопроизводительность при температуре кипения t_И = 6°С и температуре конден­сации t_к = 61 °С составляет 130 кВт. Хо-лодопроизводительность при температу­ре кипения t_И = 5°С и температуре кон­денсации t_К = 35°С составляет 150 кВт.

24. Основы теплофикации. Оценка эффективности тэц.

Имеется, однако, воз­можность повысить эффективность паро­силовой установки путем увеличения, а не уменьшения давления и температу­ры за турбиной до такой величины, что­бы отбросную теплоту (которая состав­ляет более половины всего количества теплоты, затраченной в цикле) можно было использовать для отопления, горя­чего водоснабжения и различных техно­логических процессов (рис. 6.12). С этой целью охлаждающая вода, нагретая в конденсаторе К, не выбрасывается в водоем, как в чисто конденсационном цикле, а прогоняется через отопительные приборы теплового потребителя ТП и, охлаждаясь в них, отдает полученную в конденсаторе теплоту. В результате станция, работающая по такой схеме, одновременно вырабатывает и электри­ческую энергию, и теплоту. Такая станц ия называется теплоэлектроцентралью (ТЭЦ).

Охлаждающую воду можно исполь­зовать для отопления лишь при том усло­вии, что ее температура не ниже 70— 100 °С. Температура пара в конденсато­ре (подогревателе) К должна быть хотя бы на 10—15 °С выше. В большинстве случаев она получается больше 100 °С, а давление насыщенного пара p2 при этой температуре выше атмосферного. Поэтому турбины, работающие по такой схеме, называются турбинами с противо­давлением.

Итак, давление за турбиной с про­тиводавлением получается обычно не ме­нее 0,1—0,15 МПа вместо около 4 кПа за конденсационной турбиной, что, ко­нечно, приводит к уменьшению работы пара в турбине и соответствующему уве­личению количества отбросной теплоты. Это видно на рис. 6.13, где полезно ис­пользованная теплота q_ц в конденсаци­онном цикле изображается площадью /-2'-3'-4'-5-6, а при противодавлении — площадью 1-2-3-4-5-6. Площадь 2-2'-3'-4 дает уменьшение полезной работы из-за повышения давления за турбиной с р'_г до р₂.

Т ермический КПД установки с про­тиводавлением получается ниже, чем конденсационной установки, т. е. в элек­троэнергию превращается меньшая часть теплоты топлива. Зато общая сте­пень использования этой теплоты стано­вится значительно большей, чем в кон­денсационной установке. В идеальном цикле с противодавлением теплота, за­траченная в котлоагрегате на получение пара (площадь 1-7-8-4-5-6), полностью используется потребителями. Часть ее (площадь 1-2-4-5-6) превращается в ме­ханическую или электрическую энергию, а часть (площадь 2-7-8-4) отдается теп­ловому потребителю в виде теплоты пара или горячей воды.

При установке турбины с противо­ давлением каждый килограмм пара со­ вершает полезную работу /_тех = h1| — h2 и отдает тепловому потребителю количество теплоты qт.n = h2 — h'2. Мощность установки по выработке электроэнергии N₀ =(h1—h2) D и ее тепловая мощность Q_T.п = (h₂ — h'2) D пропорциональны расходу пара D, т. е. жестко связаны. Это неудобно на практике, ибо графики потребности в электроэнергии и теплоте почти никогда не совпадают.

Чтобы избавиться от такой жесткой связи, на станциях широко применяют турбины с регулируемым проме­жуточным отбором пара (рис. 6.14). Такая турбина состоит из двух частей: части высокого давления (ЧВД), в которой пар расширяется от давления р\ до давления р_отб необходи­мого для теплового потребителя, и части низкого давления (ЧНД), где пар рас­ширяется до давления р2 в конденсаторе. Через ЧВД проходит весь пар, выраба­тываемый котлоагрегатом. Часть его D_OTб (при давление р_отб) отбирается и поступ ает к тепловому потребителю ТП. Остальной пар в количестве D_K проходит через ЧНД в конденсатор К. Регулируя соотношения между D_OTб иD_к, можно независимо менять как тепловую, так и электрическую нагрузки турбины с промежуточным отбором, чем и объяс­няется их широкое распространение на ТЭЦ. При необходимости предусматри­ваются два и более регулируемых отбора с разными параметрами пара.