Парожидкостные компрессионные трансформаторы теплоты с регенеративным теплообменным аппаратом

1.

МИНОБРНАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. ЛЕНИНА»
Банникова С.А.
Лекция 3
Парожидкостные компрессионные
трансформаторы теплоты с регенеративным
теплообменным аппаратом
Иваново 2020

2.

Принципиальная схема парокомпрессионного
трансформатора теплоты
tв1
tв2
3
4
2
1
tн2
tн1
1 – испаритель; 2 – компрессор;
3 – конденсатор; 4 – дроссельное устройство (терморегулирующий вентиль)

3.

Установка работает следующим образом:
Тепло от теплоотдатчика подводится к рабочему агенту в
испарителе. В результате подвода теплоты от теплоотдатчика в
испарителе кипит рабочий агент при температуре t0 и
давлении P0. Далее рабочий агент поступает в компрессор, где
сжимается до давления Pк . Температура пара при этом
повышается t0 до tк. Из компрессора пар поступает в
конденсатор, где в результате отвода тепла теплоприемнику
пар охлаждается и конденсируется. После конденсатора
жидкий рабочий агент поступает в дроссельное устройство,
где в результате процесса дросселирования давление рабочего
агента понижается с Pк до Pо и снижается его температура.
Далее рабочий агент снова поступает в испаритель и все
процессы повторяются.

4.

Принципиальная схема парокомпрессионного
трансформатора теплоты с регенеративным
теплообменным аппаратом
tв1
4
5
tв2
3
2
1
tн2
tн2
1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – конденсатор; 4 – регенеративный
теплообменный аппарат; 5 – дроссельное устройство (терморегулирующий
вентиль)

5.

Регенеративный теплоообменный аппарат (РТА) позволяет
организовать внутренний теплообмен между потоками рабочего агента
(рабочего тела). Теплообмен происходит между рабочим агентом
Установка работает следующим образом: Тепло от теплоотдатчика
подводится к рабочему агенту в испарителе. В результате подвода теплоты
в испарителе кипит рабочий агент при температуре t0 и давлении P0. Далее
рабочий агент поступает в регенеративный теплообменный аппарат, где
перегревается и превращается в перегретый пар. Далее он поступает в
компрессор, где сжимается до давления Pк . Температура пара при этом
повышается t0 до tк. Из компрессора пар поступает в конденсатор, где в
результате отвода тепла теплоприемнику пар охлаждается и
конденсируется. После конденсатора жидкий рабочий агент поступает в
регенеративный теплообменный аппарат и дополнительно охлаждается, а
затем в дроссельное устройство, где в результате процесса
дросселирования давление рабочего агента понижается с Pк до Pо и
снижается его температура. Далее рабочий агент снова поступает в
испаритель и все процессы повторяются.

6.

Таким образом, в регенеративном теплообменном
аппарате теплообмен происходит между рабочим
агентом, поступающим из испарителя и рабочим
агентом, поступающим из конденсатора. При этом
рабочий агент после процесса кипения в
испарителе имеет более низкую температуру, а
после конденсатора более высокую.
Температурный график работы РТА выглядит
следующим образом:
T
tк
t4
t1
t0
Температурный график работы
РТА
Назначение регенеративного теплообменного аппарата:
1. Повышение надежности работы компрессора за счет исключения попадания
капельной влаги в компрессор;
2. Увеличение холодопроизводительности;
3. Отделение масла от рабочего агента.
F

7.

Основные термодинамические процессы в
диаграмме lg P -h
lg P
h

8.

Основные термодинамические процессы в диаграмме lg P -h
Изобарный процесс
lg P
P = const
P = const
P = const
h

9.

Основные термодинамические процессы в диаграмме lg P -h
Изотермический процесс
lg P
t = const
h

10.

Основные термодинамические процессы в диаграмме lg P -h
Изобарный и изотермический процессы
lg P
P = const
P = const; t = const
P = const
h

11.

Основные термодинамические процессы в диаграмме lg P -h
Изохорный процесс
lg P
h

12.

Основные термодинамические процессы в диаграмме lg P -h
Адиабатный процесс
lg P
h

13.

Расчет парокомпрессионного трансформатора
теплоты с регенеративным теплообменным
аппаратом
.
.
4 3
4
tв1
tв2
3
.2
5
2
.
1
.6
tн1
tн2
5
.1
1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – конденсатор; 4 – регенеративный
теплообменный аппарат; 5 – терморегулирующий вентиль

14.

1. Определение границ цикла (температур кипения и конденсации рабочего агента):
• Температура кипения рабочего агента
T
степень охлаждения теплоносителя небольшая:
tн1
t н 2 t н1
t0
t0
2
tн2
t0
Δt0 = 4…6 оС
Степень охлаждения большая: t 0 t н 2 t 0
• Температура конденсации рабочего агента
степень нагрева теплоносителя небольшая:
tв 2 tв1
tк
t к
2
F
Температурный график работы испарителя
T
tк
tв2
tв1
Δtк = 4…6 оС
степень охлаждения большая: t к t в 2 t к
F
Температурный график работы конденсатора
2. Построение цикла работы установки:
Температура рабочего агента после процесса перегрева в регенеративном теплообменном
аппарате:
t1 t0 t пер
Δtпер – степень перегрева рабочего агента в РТА.
Для холодильных машин Δtпер = 10…15 оС, Для ТНУ Δtпер = 5…7 оС

15.

Последовательность построения цикла
парокомпрессионного трансформатора теплоты
с регенеративным теплообменным аппаратом
lg P
..
tк →Pк
43
t1 = tпер.
t0 →P0
.3п 2a.
.h . 1
∆ пер.
h

16.

Последовательность построения цикла
парокомпрессионного трансформатора теплоты
с регенеративным теплообменным аппаратом
lg P
..
.
5
.3п 2a. .2
tк →Pк
43
t1 = tпер.
t0 →P0
6
..1
h

17.

Парокомпрессионный трансформатор
теплоты с регенеративным теплообменным
аппаратом
lg P
....
.
43
5
’
t
4 3к
.
.
4
5
.t
1
5
’
и
.t
6
’’
и
..
....
3п
6
.
2
1
tк’’
.
3
.
2
2
1
h

18.

3. Определение удельных нагрузок на элементы установки:
Удельная нагрузка на испаритель, кДж/кг: q0 h6 h5
Удельная нагрузка на конденсатор, кДж/кг: qк h2 h3
Удельная нагрузка на регенеративный теплообменный аппарат, кДж/кг: q РТА h1 h6 h3 h4
Удельная работа сжатия, кДж/кг: lсж h2 h1
4.
Определение массового расхода рабочего агента, кг/с G ра
Qо Qк
L
qо qк lсж
5. Определение полных нагрузок на элементы установки:
Полная нагрузка на испаритель, кВт: Qо qо G ра
Полная нагрузка на конденсатор, кВт: Qк qк G ра
Полная нагрузка на регенеративный теплообменный аппарат, кВт:
Полная работа сжатия ,кВт:
L lсж G ра
6. Коэффициент трансформации (для ТНУ): к тр
7. Холодильный коэффициент(для ХМ): Qо
L
Qк
L
QРТА qРТА G ра

19.

Основные методы регулирования
компрессионных ТТ
1. Изменение количества одновременно
работающих агрегатов;
2. Изменение длительности работы установки
путем ее периодического включения и
выключения;
3. Изменение производительности компрессора
(как правило изменением частоты
вращения);
4. Изменение расхода рабочего агента в
установке.

20.

Многоступечатые ТТ ( на примере
двухступенчатой компрессионной ТНУ)

21.

Каскадные ТТ ( на примере
рефрижераторной установки)

22.

Автор Банникова С.А., старший преподаватель кафедры ПТЭ ИГЭУ, Иваново, 2020