Моделирование и экспериментальное исследование теплонасосных установок на низкокипящих рабочих телах

• Автор: Ермаков, Андрей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Список основных обозначений

Глава 1. Физические основы работы и классификация парокомпрессионных ТНУ

1.1. Обзор развития парокомпрессионных теплонасосных установок

1.2. Сравнительный анализ эффективности различных источников теплоснабжения

1.3. Источники низкопотенциальной теплоты

1.4. Обзор применения ТНУ за рубежом и в России

1.5. Рабочие тела ПТНУ, обзор, перспективы развития

Глава 2. Математическая модель парокомпрессионной ТНУ

2.1. Анализ существующих математических моделей

2.2. Методики расчета основных теплообменных аппаратов в составе ТНУ

2.2.1. Методика расчета испарителя теплонасосной установки

2.2.2. Методика расчета кондесатора теплонасосной установки
2.2.3. Методика расчета рекуператора теплонасосной установки
2.3. Математическая модель ПТНУ в программном комплексе «Поток»
2.3.1. Математическая модель термогазодинамических процессов использующихся 80 в программном комплексе «Поток».
2.3.2. Расчет термодинамических параметров газообразного рабочего тела по 87 аппроксимационным уравнениям.
2.3.3. Особенности вычисления термодинамических параметров для смеси 90 жидкого и газообразного рабочих тел в программном комплексе «Поток».
2.4. Вычислительная модель в программном комплексе «Поток».
Глава 3. Разработка стенда для экспериментальных исследований парокомпрессионных 107 ТНУ.
3.1. Описание экспериментального стенда
3.2. Система измерений экспериментального стенда
3.3. Методика проведения экспериментальных исследований
3.4. Оценка погрешности измерений на экспериментальном стенде
Глава 4. Результаты аналитических и экспериментальных исследований ПТНУ
4.1. Анализ и сравнение результатов экспериментальных и расчетных исследований
4.2. Технико-экономический анализ существующих способов теплоснабжения с 139 помощью малых энергетических установок.
4.3. Разработка рекомендаций на проектирование парокомпрессионных ТНУ

Основные выводы и результаты
Список используемой литературы
Приложение 1. Результаты расчета теплотехнических параметров теплонасосной установки. Приложение 2. Результаты расчета теплотехнических параметров ТНУ в программном комплексе «Поток».
Приложение 3. Протоколы с результатами экспериментов.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
С> - тепловой поток, Вт
1 - удельная работа, Вт/кг
q - удельный тепловой поток, Вт/кг
I - температура, 0 С Т - температура, К в - массовый расход, кг/с V/ - скорость, м/с Ь - энтальпия, Дж/кг р - плотность, кг/м3 о - удельный объем, м3/кг;
Б - наружный диаметр, м б - внутренний диаметр, м п - частота вращения, 1/с а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К)
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(мК)
(3 - коэффициент температурного расширения, 1/К Б - площадь, м2
ср - удельная теплоемкость, Дж/кг-К
§ - ускорение свободного падения, м/с2
ц - динамический коэффициент вязкости, (Нс)/м2
V - кинематический коэффициент вязкости, м2/с
р - давление, Па
8 - толщина стенки, м
т - время, м
Безразмерные комплексы цс
Рг = —-- число Прандтля;

Nи = ~^~ число Нуссельта;

отличаться друг от друга на бесконечно малую величину, так как разность температур необходима для осуществления теплообмена. [3]
Точно так же обмен работой между холодильным агентом и окружающей средой должен происходить при бесконечно малой разности давлений.
Расчет цикла теплонасосных установок
В изотермическом процессе 4-1 (см. Рис. 2.1.1) каждый килограмм циркулирующего холодильного агента получает от охлаждаемого тела теплоту до, которая называется удельной массовой холодопроизводительностыо холодильного агента, измеряется площадью а-4-1-Ь и выражается равенством
<7о=7„(ЗД (2.1.1)
В адиабатическом процессе 1-2 при затрате работы 1К холодильный агент сжимается и его температура повышается от Т„ до Тос_ В изотермическом процессе 2- 3 каждый килограмм циркулирующего холодильного агента отдает окружающей среде теплоту д, измеряемую площадью а-З-2-Ь:
Ч=Т0.М) (2.1.2)
В заключительном адиабатическом процессе 3- 4 холодильный агент расширяется с получением работы р, в результате температура его понижается с Т0.с до Т„.
Работа цикла / превращается в теплоту, подводимую к холодильному агенту, и определяется как разность работ: работы 1К, затраченной на сжатие холодильного агента, и работы 1Р, полученной при его расширении:
/=/,-/„ (2.1.3)
В соответствии с первым началом термодинамики сумма энергии, подведенной к холодильному агенту, должна быть равна сумме энергии, отведенной от него: д = с0 +1. (2.1.4)
Отсюда