Файл: 1 Основные области применения 3 2 Пропиленгликоль как антифриз для отопления 4.docx

Расчет теплонасосной установки с этиленгликолем в качестве промежуточного хладоносителя в испарителе ТНУ

На рисунке 1 представлена схема парокомпрессионной одноступенчатой теплонасосной установки с использованием этиленгликоля в качестве промежуточного хладоносителя.

Схема состоит из компрессора, двух конденсаторов, испарителя, регенеративного теплообменника (переохладителя) и «водо-водяного» теплообменника [4].

Жидкий хладагент поступает в испаритель И, где происходит его испарение за счет подвода низкотемпературной теплоты хладаносителя – водного раствора этиленгликоля. Образующийся насыщенный пар поступает в регенеративный теплообменник РТ, где перегревается за счет охлаждения конденсата, поступающего из конденсатора К.

Затем сухой перегретый пар холодильного агента сжимается компрессором КМ до давления Р_к, которому соответствует более высокая температура t₂' выше температуры конденсации t_к и поступает в конденсатор, где хладагент конденсируется, и вода, предназначенная на горячее водоснабжение нагревается от температуры равной 5 ; до температуры равной 65 ; и поступает потребителю.

Из регенеративного теплообменника РТ охлажденный конденсат хладагента поступает в регулирующий вентиль РВ, где происходит снижение давления и температуры хладагента до исходных параметров до температуры испарения Т0 и давления Р0 и цикл повторяется.


К1 – конденсатор для обеспечения нагрузки на отопление; К2 – конденсатор для обеспечения нагрузки на горячее водоснабжение (ГВС); РТ – регенеративный теплообменник; КМ – компрессор; И – испаритель; РВ – регулирующий вентиль; БГ – башенная градирня

Рисунок 1 – Схема парокомпрессионной одноступенчатой теплонасосной установки с использованием этиленгликоля в качестве промежуточного хладоносителя

Параметры водного раствора этиленгликоля:

---

объемная концентрация – 52 %:

температура замерзания – -13 ;

температура кипения 197,3 ;

температура:

на входе в испаритель ТНУ t_н1 = 32,7 ;

на выходе из испарителя ТНУ t_н2 = 22,5 ;

Температура циркуляционной (оборотной) воды:

на входе в «водо-водяной» теплообменник t_н1'= 5+32,7=37,7 ;

на выходе из «водо-водяного» теплообменника t_н2'= 5+22,5=27,5 .

В таблице 3 приведены параметры холодильного агента фреона-600а (хладона R600а).
Таблица 3 – Параметры холодильного агента фреона-600а (хладона R600а) в характерных точках процессов

Номер точки	Температура ;	Давление	Энтропия	Энтальпия	Удельный объем	Степень сухости
1´	tо = 17,5	Ро = 0,285	­	585	-	1
1	tвс = 47,5	Ро = 0,285	S1=S2=2,48	620	0,175	-
2	t2 = 113	Рк = 2,0	S1=S2=2,48	715	-	-
2´	t2’ = 121	Рк = 2,0	­	739	-	-
3´	tк = 100	Рк = 2,0	­	465	-	0
3	tрт = 87	Рк = 2,0	­	430	-	-
4	tо = 17.5	Ро = 0,285	­	430	-	-

---

Положение характерных точек процессов 1, 1', 2, 3', 3, 4 в ТНУ определяется процессами, из которых состоит цикл одноступенчатой теплонасосной установки (рисунок 2):

4-1' – испарение хладагента в испарителе И при и ;

1'-1 – перегрев паров хладагента в регенеративном теплообменнике РТ (переохладителе ПО) на всасе компрессора КМ при ;

1-2 – адиабатное сжатие паров хладагента в компрессоре до давления ;

2-3' – отвод теплоты от хладагента в конденсаторы К1 и К2 при и ;

3'-3 – переохлаждение жидкого хладоагента в регенеративном теплообменнике РТ (ПО) до при Р_к;

3-4 – дросселирование жидкого хладоагента до давления в регулирующем вентиле РВ.
Тепловой баланс парокомпрессионной одноступенчатой теплонасосной установки и определение удельных тепловых нагрузок

Удельная тепловая нагрузка испарителя

кДж/кг.

Удельная тепловая нагрузка конденсатора

кДж/кг.

Удельная тепловая нагрузка регенеративного теплообменника

кДж/кг.


Рисунок 2 – Расход одноступенчатого паракомпрессионного трансформатора теплоты в lgP-h диаграмме


Теплота перегрева паров холодильного агента перед компрессором

---

кДж/кг.

Удельная внутренняя работа компрессора

кДж/кг.

Тепловой (энергетический) баланс установки:



Расход холодильного агента:

полный (суммарный на конденсаторы К1 и К2)



где , – соответственно расход холодильного агента на первый и второй конденсаторы.

Тепловые нагрузки на конденсаторы К2 и К1соответственно равны:

= 0,714 МВт; Q_от=7,516-0,714=6,802 МВт,

тогда доля тепловой нагрузки на отопление (конденсатор К1) составит

= 0,9.

Расход холодильного агента на первый конденсатор К1

кг/с,

расход холодильного агента на второй конденсатор К2

кг/с.

Объемная производительность компрессора

.

Тепловые нагрузки:

Испарителя

;

на первый конденсатор К1

;

на второй конденсатор К2

;

суммарная тепловая нагрузка

;

регенеративного теплообменника

.

Электрическая мощность привода компрессора

.

Холодильный коэффициент



Коэффициент трансформации теплоты

---

.

Расход воды на отопление

кг/с.

Расход воды на горячее водоснабжение

кг/с.

Расход охлаждаемой оборотной (циркуляционной) воды

G_н = Q₀ /(с_w ( )) = /(4,19(32,7-22,5)) = 99,48 кг/с.

Расход водного раствора этиленгликоля в испарителе

кг/с.

Расход охлаждаемой оборотной воды в теплообменнике

МВт.

=104,72 кг/с.

8 Определение поверхностей нагрева испарителя, конденсаторов

Принимаем значение коэффициента теплопередачи в конденсаторах, испарителе: согласно [1, 2].

Средние температурные напоры:

в конденсаторе К₁:

определяем = 45° С и ° С – большая и меньшая разности температур в начале и конце теплопередающей поверхности (см. рисунок 5). Проверяем соотношение , следовательно, средний температурный напор рассчитываем по формуле

;

в конденсаторе К₂:

определяем ° С и ° С – большая и меньшая разности температур в начале и конце теплопередающей поверхности (см. рисунок 6). Проверяем соотношение , следовательно, средний температурный напор рассчитываем по формуле

---