Совершенствование методики расчета первичного контура систем теплоснабжения, использующих низкопотенциальную теплоту грунта

• Автор: Кротов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРИМЕНЕНИЯ И РАСЧЕТ А ВЕРТИКАЛЬНЫХ ГРУНТОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ПЕРВИЧНОГО КОНТУРА.
1.1. Технические характеристики теплонасосных установок, влияющие на работу первичного контура.

1.2. Анализ существующих методик расчета вертикальных

грунтовых теплообменников первичного контура.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ПЕРВИЧНОГО КОНТУРА

2.1. Численная модель процессов тепломассообмена в массиве рунта

2.1.1. Построение расчетной сетки.

2.1.2. Общий алгоритм расчет

2.1.3. Граничные условия

2.2. Численная модель процессов теплообмена в вертикальном грунтовом теплообменнике.
2.3. Компьютерная реализация математической модели.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ПОДТВЕРЖДЕНИЮ АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
3.1. Описание экспериментальной установки
3.2. Измерение тсплофизических свойств грунта
3.3. Приведение экспериментальных исследований и анализ их
результатов
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРВИЧНОГО КОНТУРА.
4.1. Влияние эксплуатационных режимов, тенлофизических характеристик грунта и конструктивных особенностей вертикальных грунтовых теплообменников на теплопроизводительность первичного
контура .
4.1.1. Планирование численного эксперимента.
4.1.2. Анализ результатов численного эксперимента.
4.1.3. Определение экономически целесообразных
конструктивных характеристик вертикальных грунтовых теплообменников.
4.1.4. Оценка экономической эффективности системы теплоснабжения, использующей низкопотенциальную теплоту фунта.
4.2. Восстановление температуры фунта и взаимное влияние
теплообменников при фупповой установке.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


ПГТУ (Пермь, , , и г. Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в работах, в том числе в 3 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК России. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиофафического списка и приложений. Общий объем работы 7 страниц, в том числе: 2 страницы - основной текст, содержащий таблиц на страницах, рисунков на страницах, библиофафический список литературы из 7 наименований на страницах, 1 приложение на страницах. ГЛАВА 1. Систему теплоснабжения (рис. Тепловой насос - устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Первичный контур — осуществляет' перенос низкопотенциальной теплоты от грунта к испарителю теплового насоса. Первичный контур состоит из грунтовых теплообменников, циркуляционного насоса и системы трубопроводов. Вторичный контур - осуществляет передачу теплоты от теплового насоса к потребителю в качестве которого, как правило, выступают системы отопления или ГВС. Все три элемента взаимосвязаны между собой, и характеристики каждого из них влияют на эффективность всей системы. Комплексная рационализация возможна только при устранении информационной неопределенности вокруг работы грунтовых теплообменников. Однако при исследовании работы ВГТ необходимо учитывать их взаимосвязь с другими элементами СТ. Особое внимание следует уделить требуемому перепаду температур теплоносителя в испарителе теплового насоса, т. Данная ситуация может возникнуть и при высоком линейном тепловом потоке ВГТ в результате чрезмерного увеличения расхода теплоносителя. Рис. Схема системы теплоснабжения, использующей низкопотенциальную теплоту грунта: 1 - первичный контур; 2 - тепловой насос; 3 -вторичный контур; 4 — ВГТ; 5 - система отопления; 6 - бак аккумулятор; 7 -система горячего водоснабжения; 8 - испаритель теплового насоса; 9 -конденсатор теплового насоса. Анализ выпускаемых водо водяных тепловых насосов, таких как FHP, Viessmann, ClimateMaster, Nukleon, Ochsner, Nibe, Vector, Vaillant, Yuvicom и др. В некоторых работах [4,] приводятся оптимальные значения расхода теплоносителя, которые находятся в области 0,5-0,6 кг/с. Расчетный линейный тепловой поток в данных исследованиях при длительной эксплуатации теплообменника составил около Вт/м. Несложно подсчитать, что при длине теплообменника 0 м. С и на 2,6 °С при длине 0 м, что недостаточно для стабильной работы большинства тепловых насосов. ВГТ. Таким образом, если от теплообменника требуется нагрев теплоносителя как минимум на 3-5 °С, то определение фиксированного значения оптимального расхода невозможно, т. ВГТ. Другим важным фактором, влияющим на эффективность систем теплоснабжения, использующих низкопотенциальную теплоту грунта, является температура теплоносителя на входе в грунтовый теплообменник. При понижении этой температуры возрастает интенсивность теплообмена между грунтовым массивом и ВГТ, но при этом уменьшается коэффициент преобразования (КОП) теплового насоса. Как известно, значение КОГІ зависит не только от температуры испарения хладагента, но и от температуры конденсации, поэтому при использовании тепловых насосов в качестве источника теплоты целесообразно применять низкотемпературные системы отопления. Как правило, 'температура подающего теплоносителя в таких системах определяется исходя из теплотехнического расчета. Однако в дальнейшем мы будем ориентироваться на значение в °С, т. При использовании тепловых насосов для нужд ГВС также необходим нагрев воды до температуры °С. Понижение температуры подачи теплоносителя в системе отопления ниже °С влечёт увеличение КОП теплового насоса. Зная требуемую температуру теплоносителя на выходе из конденсатора, можно определить зависимость КОП от температуры теплоносителя на входе в испаритель. Как правило, такие данные представляются производителем тепловых насосов и лежат в одном диапазоне (рис.