Разработка системы теплоснабжения административного здания с применением теплового насоса
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
о случая источником теплоты служит технологический конденсат завода, который не возвращается на ТЭЦ-1, а сбрасывается в канализацию.
2.6 Тепловой расчет теплонасосной установки
Для данного здания выбираем тепловой насос фирмы STIEBEL ELTRON (Германия) марки WPL 604. Произведем его расчет.
- теплопроизводительность,
- температура теплоотдатчика (конденсата) на входе в испаритель,
- температура теплоотдатчика (конденсата) на выходе из испарителя,
- температура теплоприемника на входе в конденсатор,
- температура теплоприемника на выходе из конденсатора,
- разность температур между греющей и охлаждающей средой в испарителе,
- в конденсаторе,
- в охладителе.
Рисунок 2.4 - Принципиальная схема теплонасосной установки
Рисунок 2.5 - Диаграмма цикла теплонасосной установки
1.Температура испарения
, (2.1)
.
2.Температура конденсации
, (2.2)
.
3.КПД компрессора
,
, (2.3)
.
4.Значения параметров в характерных точках
, (2.4)
, (2.5)
,
, (2.6)
.
Таблица 2.2 Значения параметров в характерных точках процесса
Точки122?345341051009559340,863,03,03,00,860,0250,0064214524483502852851,701,721,701,441,281,385.Удельная холодопроизводительность
, (2.7)
.
6.Тепло, отводимое от конденсатора
, (2.8)
.
7.Тепло, отводимое от охладителя
, (2.9)
.
8.Баланс
, (2.10)
,
.
9.Массовый расход рабочего агента
, (2.11)
.
10. Объемная производительность компрессора
, (2.12)
.
11. Расчетная тепловая нагрузка испарителя
, (2.13)
.
12. Расчетная тепловая нагрузка охладителя
, (2.14)
.
13. Удельная работа компрессора
, (2.15)
.
14. Удельный расход электроэнергии на единицу выработанного тепла
, (2.16)
.
15. Электрическая мощность компрессора
, (2.17)
.
16. Коэффициент трансформации
, (2.18)
.
17. Средняя температура низкотемпературного теплоотдатчика
, (2.19)
.
18. Средняя температура полученного тепла
, (2.20)
.
19. Коэффициент работоспособности тепла
, (2.21)
.
20. Эксергетический КПД установки
, (2.22)
.
3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
3.1 Расчет испарителя
В качестве испарителя выберем теплообменник с U-образными трубами. В кожухотрубчатых аппаратах этой конструкции обеспечивается свободное удлинение труб, что исключает возможность возникновения температурных напряжений.
Рисунок 3.1 - Теплообменник с U-образными трубами
Такие аппараты (рис. 3.1) состоят из кожуха 2 и трубного пучка, имеющего одну трубную решетку 3 и U-образные трубы 1. Трубная решетка вместе с распределительной камерой 4 крепится к кожуху аппарата на фланце.
Для обеспечения раздельного ввода и вывода циркулирующего по трубам теплоносителя в распределительной камере предусмотрена перегородка 5.
Теплообменники типа У являются двухходовыми по трубному пространству и одно- или двухходовыми по межтрубному пространству. В последнем случае в аппарате установлена продольная перегородка, извлекаемая из кожуха вместе с трубным пучком. Для исключения перетекания теплоносителя в зазорах между кожухом аппарата и перегородкой у стенки кожуха устанавливают гибкие металлические пластины или прокладку из прорезиненного асбестового шнура, уложенную в паз перегородки.
В аппаратах типа У обеспечивается свободное температурное удлинение труб: каждая труба может расширяться независимо от кожуха и соседних труб. Разность температур стенок труб по ходам в этих аппаратах не должна превышать 100С. В противном случае могут возникнуть опасные температурные напряжения в трубной решетке вследствие температурного скачка на линии стыка двух ее частей.
Преимущество конструкции аппарата типа У - возможность периодического извлечения трубного пучка для очистки наружной поверхности труб или полной замены пучка. Однако следует отметить, что наружная поверхность труб в этих аппаратах неудобна для механической очистки.
Поскольку механическая очистка внутренней поверхности труб в аппаратах типа У практически невозможна, в трубное пространство таких аппаратов следует направлять среду, не образующих отложений, которые требуют механической очистки.
Внутреннюю поверхность труб в этих аппаратах очищают водой, водяным паром, горячими нефтепродуктами или химическими реагентами. Иногда используют гидромеханический способ (подача в трубное пространство потока жидкости, содержащей абразивный материал, твердые шары и др.).
Один из наиболее распространенных дефектов кожухотрубчатого теплообменника типа У - нарушение герметичности узла соединения труб с трубной решеткой из-за весьма значительных изгибающих напряжений, возникающих от массы труб и протекающей в них среды. В связи с этим теплообменные аппараты типа У диаметром от 800мм и более для удобства монтажа и уменьшения изгибающих напряжений в трубном пучке снабжают роликовыми опорами.
Произведем тепловой расчет испарителя - U-образного теплообменника горизонтального типа.
1.Исходные данные к расчету:
давление греющего конденсата ,
те?/p>