Разработка автономного электроснабжения для теплонасосной установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
оды по главе 2
Рассмотрены физические процессы ТНУ на основе обратного цикла Карно для выработки тепла и на основе прямого цикла Карно для выработки холода.
Приведены параметры ТНУ и диапазоны их применения.
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТНУ
3.1 Расчет тепловой нагрузки системы отопления
Расчет тепловой нагрузки системы отопления Q0 объекта (жилого дома, административного здания и т.д.) исходя из общей площади S объекта и удельной тепловой нагрузки q на единицу площади, проводится по соотношению:
(3.1)
где , ,
Величина q определяется нормативными документами на объект.
3.2 Уравнение теплового баланса системы отопления
В соответствии с [4,5] уравнение теплового баланса системы отопления может быть представлено в виде
(3.2)
где Q0 - тепловая нагрузка системы отопления, ;
e - удельная безразмерная тепловая нагрузка отопления;
G0 - расход воды на отопление, ;
с - теплоемкость воды, ; своды=4,2 ;
tсв - температура воды перед системой отопления, С;
tвп - температура воздуха в отапливаемом помещение.
Анализ выражения (3.2) показывает [5], что при изменении температуры tвп в результате изменения температуры окружающего воздуха tов и изменения температуры воды tсв на входе в систему отопления поддержание постоянства Q0=const может быть обеспечено изменением G0, то есть путем изменения расхода воды G0.
Для сохранения неизменной тепловой нагрузки Q0 при снижении температуры tсв воды на входе системы расход воды на отопление должен быть увеличен на ?G0, (G0+?G0), а при увеличение температуры tсв - уменьшен на ?G0, (G0-?G0).
Следовательно, автоматическое поддержание постоянства температуры воздуха tвп внутри отапливаемого помещения может быть обеспечено системой автоматического регулирования расхода воды, содержащей датчики температуры tвп воздуха в отапливаемом помещении; датчики температуры tсв воды на входе системы отопления; теплосчетчик, состоящий из расходомера и тепловычислителя.
Одновременно может быть установлен ручной регулятор расхода воды для случая выхода из строя системы автоматического регулирования расхода воды.
Для выбора датчиков приведем ориентировочные диапазоны изменения: tвп=(18-22)С; температуры наружного воздуха tов=-(40)…+(40)С, температуры воды tсв перед системой отопления +(50-115)С.
Из (3.2) может быть рассчитан расход воды на отопление G0, поступающий от ТНУ
.(3.3)
3.3 Расчет мощности компрессора
Расчет мощности компрессора Nk, потребляемой им для производства количества тепла Q0, проводится исходя из следующих соображений.
Эффективность работы теплового насоса характеризуется коэффициентом преобразования ? представляющий собой отношение тепловой нагрузки системы отопления Q0, полученной от конденсатора ТНУ, к электрической мощности привода компрессора Nпр, затраченной им для производства количества тепла Q0, и выраженный в тепловых единицах (или в электрических)
(3.4)
(3.5)
? в диапазоне от 3 до 7.
.4 Расчет общей мощности привода компрессора
(3.6)
где Nk - мощность, затраченная на сжатие газа;
Nм1 - мощность, затрачиваемая на механические потери в компрессоре, слагается из потерь мощности в опорах скольжения или качения, в местах трения в уплотнительных устройствах и у поршня;
Потери мощности Nм1 учитываются механическим КПД ?м1, который колеблется в пределах 0,9…0,93 для вертикальных компрессоров; 0,88…0,92 для горизонтальных компрессоров и 0,8…0,85 для небольших горизонтальных компрессоров.
Потери мощности в передаче Nм2 учитываются механическим КПД ?м2, который равен 0,9…0,95 для ременной передачи и 0,85…0,92 для зубчатой;
Мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных механизмов Nвсп, определяется в зависимости от типа механизма и учитывается КПД ?всп.
Мощность привода выбирают с запасом на 10…12% мощности компрессора.
Найденное Nпр. является параметром для выбора компрессора, а так же для выбора суммарной электрической нагрузки Nтну.
Это значение Nтну нужно для проектирования автономного электроснабжения от ФП и ТП.
3.5 Выводы по главе 3
Составлена математическая модель ТНУ с автономным электроснабжением.
Приведено уравнение теплового баланса системы отопления для расчета мощности компрессора и общей мощности его привода.
4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТНУ С АВТОНОМНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ
4.1 Структурная схема ТНУ
Теплонасосная установка (рис.4.1) состоит из трех контуров: питательного, основного и отопительного.
На рисунке рис 4.1 обозначены:- питательный контур.
ГН1 - глубинный насос закачки грунтовой воды.
ДУ1 - датчик верхнего уровня воды в скважине С1 и датчик ДТ1 ее температуры t1.
ДУ2 - датчик нижнего уровня воды и датчик ДТ2 ее температуры t2.- высота извлекаемого столба жидкости в скважине С1.
ДД1, ДТ3, ДР1 - соответственно датчики на входе питательного контура: давления Р1, температуры t3 и расхода Q1.
ДТ4 - датчик температуры воды t4 на выходе питательного контура при закачке обратной воды по трубопроводам обратной воды ТОВ в две скважины: C1 - из которой производилась закачка воды в питательный контур насосом ГН1; С2 - специальная скважина для поддержания уровня грунтовых вод H и восстановления в обеих скважинах первоначальных температур, т.к. температура t4 после взаимодействия питательного контур?/p>