Тепловой насос с теплообменными аппаратами с переменной площадью поверхности теплообмена
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
375 1
Ultima descărcare din IBN:
2019-01-14 15:35
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.577 (12)
Energie pneumatică, mașini și scule. Refrigerare (42)
SM ISO690:2012
ШИТ, М.; ГОНЧАРОВ, Олег; ЖУРАВЛЕВ, А.А.; БУРЧИУ, В.И.; ТИМЧЕНКО, Д.. Тепловой насос с теплообменными аппаратами с переменной площадью поверхности теплообмена. In: Problemele Energeticii Regionale. 2018, nr. 3(38), pp. 52-61. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.2222344
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 3(38) / 2018 / ISSN 1857-0070

Тепловой насос с теплообменными аппаратами с переменной площадью поверхности теплообмена

Heat Pump Utilizing Heat Exchangers with Variable Heat Transfer Surface

Pompa de căldură cu schimbătoarele de căldură cu suprafața variabilă de schimb de căldură


CZU: 621.577
DOI: 10.5281/zenodo.2222344
Pag. 52-61

Шит М.1, Гончаров Олег2, Журавлев А.А.1, Бурчиу В.И.1, Тимченко Д.1
 
1 Институт энергетики,
2 Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова
 
Disponibil în IBN: 28 decembrie 2018


Rezumat

Работа посвящена разработке схемы теплового насоса предназначенного, в основном, для систем теплоснабжения с использованием качественного закона регулирования режима подачи теплоты (с постоянным расходом теплоносителя).  С этой целью рассматривается тепловой насос типа «воздух-вода», использующий диоксид углерода в качестве хладагента и имеющий газовый привод компрессора (газопоршневую установку). Целью работы является разработка схемы, в которой положение рабочей точки компрессора теплового насоса не зависит от колебаний расхода хладагента, а также использующей  теплоту, вырабатываемую газовым двигателем – приводом компрессора теплового насоса. Поставленная цель достигается за счет выполнения теплообменников теплового насоса с регулируемой площадью поверхности теплообмена. При этом площадь поверхности теплообмена регулируется за счет установки промежуточной теплопроводящей гильзы между контурами хладагента и теплового агента. Промежуточная гильза перемещается за счет использования, например, электрического шагового привода. Установлены условия, при которых гильзу можно рассматривать в качестве термически тонкого тела. Для повышения СОР теплового насоса (ТН) применен теплообменник, установленный на выходе эжектора, используемого в ТН. В теплообменнике рабочее тело подогревается за счет использования сбросной теплоты газопоршневой установки (ГПУ). Для повышения тепловой мощности испарителя при тепловых графиках с повышенной температурой обратной сетевой воды, в схему ТН включен охладитель хладагента, использующий наружный воздух. Проведенный анализ уравнений статики и динамики теплообменного аппарата с переменной поверхностью теплообмена показал, что в ряде случаев кривые зависимостей температуры стенки теплообменника и температуры нагреваемого теплоносителя можно (для целей управления) аппроксимировать прямыми линиями, что позволило упростить синтез системы регулирования. Показано, что в контуре регулирования температуры достаточно использование ПИ- регулятора, а для компенсации пульсаций расхода необходимо использовать комбинированную систему управления..  

The paper presents deal with the heat pump designed mainly for heat supply systems using the qualitative law of regulation of the heat supply mode (constant flow rate of the heat carrier). For this purpose, an air-to-water heat pump with carbon dioxide as a refrigerant and compressor driven be gas piston unit is used. The aim of the work is to develop a scheme in which the position of the operating point of the heat pump compressor does not depend on fluctuations in the refrigerant flow rate, as well as using the heat produced by the gas engine - driven by the heat pump compressor. This goal achieves by elaboration of internal heat exchangers with an adjustable heat exchange surface area. The heat ex-change surface area regulates by installing of an intermediate heat-conducting cylindrical element be-tween the refrigerant and thermal agent circuits. The intermediate cylindrical element moved by using, for example, an electric stepper drive. The conditions, under which the sleeve can be considered as a thermally thin body. To increase the COP of the heat pump (HP), the additional heat exchanger, installed at the outlet of the ejector used in the pump has been used. It is. In the heat exchanger, the working fluid has been heated by using the waste heat of the gas piston unit (GPU. It had been shown that in the temperature control loop the PI controller may be used, and to compensate for the flow rate pulsations, it is necessary to use a combined control system.

Se examinează pompă de căldură casre olosește legea calitativă de reglare a regimului de alimentare (cu debit constant). Pompă de căldură aer-apă, folosește dioxidul de carbon ca agent de răcire cu acționarea compresorului prin arderea gazului. Scopul lucrării este de a dezvolta o schemă în care poziția punctului de funcționare al compresorului pompei de căldură nu depinde de fluctuațiile debitului agentului de răcire și de căldura produsă de motorul de gaze pentru acționarea compresorului. Acest obiectiv este realizat prin utilizarea schimbătoarelor de căldură cu suprafață de schimb de căldură reglabilă. Aria suprafeței este reglată urmare a utilizării unui manșon intermediar pentru de transfer de căldură între circuitele agentului frigorific și agentului termic. Manșonul este deplasat, de exemplu, prin acționare electrică pas cu pas. S-au stabilit condițiile în care manșonul poate fi considerat ca un corp termic subțire. Pentru majorarea COP-ului se utilizează schimbătorul de căldură, instalat la ieșirea ejectorului. În schimbătorul de căldură, fluidul de lucru este încăzit de căldura reziduală a unității de gaz cu piston. Majora puterii termice a vaporizatorului la temperatura ridicată a apei din rețeaua de retur, se face prin includerea în circuitul PT a răcitorului agentului frigorific care utilizează aerul exterior. S-a stabilit, că curbele evoluției temperaturilor peretelui schimbătorului de căldură și agentului de răcire încălzit pot fi aproximate prin linii drepte, ceea ce simplifică sinteza sistemului de reglare. Pentru reglareа temperaturii este suficient de folosit controlerul PI, iar pentru a compensa pulsațiile debitului este necesar să se utilizeze un sistem de control combinat cu elemente de predicție.

Cuvinte-cheie
теплообменник, переменная площадь поверхности теплообмена, система управления, тепловой насос., математическая модель