Тепловий насос

Тепловий насос, що складається з конденсатора й випарника, кожний з яких виконаний у вигляді спірального теплообмінника типу "труба в трубі", компресора й дросельного пристрою, причому зовнішній і внутрішній трубопроводи теплообмінників виконані у вигляді спіралей, що мають форму гвинтової лінії з однаковим середнім діаметром і кроком гвинтової C2 1 3 теплового насоса. Конденсатор теплового насоса виконаний у вигляді теплообмінника "труба в трубі" і розташований у топковій зоні котла, при цьому внутрішня труба служить лінією охолодження, а зовнішня - лінією нагрівання. Основними недоліками описаних вище винаходів є: низька надійність, великі масогабарити і що особливо важливо низький коефіцієнт трансформації енергії. Коефіцієнт трансформації відношення отриманої енергії до витраченої, є одним з основних показників роботи теплових насосів, залежить від температури первинного джерела тепла. При температурі теплоносія на виході з теплового насоса 60°С, за інформацією Свердловського Обласного громадського фонду "Енергоресурс" (Росія), описується рівнянням h = 0,1281+2,72 де h - коефіцієнт трансформації; t - температура первинного джерела тепла. Згідно цього рівняння, при температурі первинного джерела тепла 10°С, коефіцієнт трансформації дорівнює 4, тобто при витратах енергії 1КВт одержуємо 4КВт теплової енергії. У винаходах: [патент Росії №2238448 і патент України №68191] описані теплові насоси, конденсатор і випарник яких виконані на спіральних теплообмінниках типу "труба в трубі". Використання спіральних теплообмінників за рахунок їх більше високих техніко-економічних показників на фреоні R134a при температурі первинного джерела тепла 10°С і температурі стиску до 70°С забезпечують одержання коефіцієнта трансформації, що дорівнює 5. Основною задачею запропонованого винаходу є підвищення надійності, зменшення масогабаритів, а також підвищення коефіцієнта трансформації енергії. цьому у всіх внутрішніх спіралях кожного При теплообмінника й у міжтрубному просторі підігрівника циркулює холодоагент, патрубок уведення холодоагенту конденсатора розташований з боку виходу рідини, що нагрівається, а у випарника патрубок виходу холодоагенту розташований з боку уведення первинного джерела тепла/патрубок уведення холодоагенту у внутрішній трубопровід підігрівника з'єднаний з вихідним патрубком конденсатора, а вихідний патрубок внутрішнього трубопроводу підігрівника з'єднаний із дросельним пристроєм, при цьому вхідний патрубок міжтрубного простору підігрівника з'єднаний з вихідним патрубком випарника, а вихідний патрубок міжтрубного простору підігрівника з'єднаний із вхідним отвором компресора. 82611 4 У цьому випадку навіть при температурі первинного з тепла 5°С і фреону R134a коефіцієнт трансформації зростає до 10, тобто кожний витрачений кіловат енергії дає 10КВт теплової енергії. Це відбувається за рахунок підвищення концентрації фреону у всмоктуючем патрубку, тому що між температурою й концентрацією холодоагенту існує прямо-пропорційна залежність, тобто з підвищенням температури підвищується концентрація фреона у всмоктуючем патрубке. Схема теплового насоса наведена на Фіг.1. Тепловий насос складається з випарника 1, конденсатора 2 і підігрівника 3, кожний з яких виконаний у вигляді спірального теплообмінника типу "труба в трубі", компресора 4 та дросельного пристрою 5, зовнішній та внутрішній трубопроводи теплообмінника виконані у вигляді спіралей, що мають форму гвинтової лінії з однаковим середнім діаметром та кроком витків спіралі. Робота теплового насоса з підігрівником полягає у наступному: у випарнику 1 рідкий холодоагент за рахунок первинного джерела теплової енергії переводиться в пароподібний стан і направляється в підігрівник 3, де він рухається по міжтрубному простору. Рідкий холодоагент після конденсатора 2 направляється у внутрішній трубопровід підігрівника 3, підігріває холодоагент у міжтрубному просторі й направляється через дросельний пристрій 5 у випарник 1. Підігрітий холодоагент із підігрівника 3 всмоктується компресором 4 і направляється в конденсатор 2. У конденсаторі 2 пароподібний холодоагент, підігріваючи воду, переходить у рідкий стан і направляється у внутрішній трубопровід підігрівника. Використання спіральних теплообмінників і замкнута система трубопроводів забезпечують високу надійність тепловому насосу. Введення в конструкцію підігрівника спірального теплообмінника для підігріву пароподібного холодоагенту після випарника забезпечує вирішення двох завдань: крім підвищення коефіцієнта трансформації насоса зменшуються масогабарити та підвищується надійність роботи теплового насоса, а саме: при роботі теплового насоса існує ймовірність потрапляння рідкого холодоагенту в компресор, що призводить, як правило, до аварії. Тому в теплових насосах передбачається захист від потрапляння рідкого холодоагенту в компресор. При введенні підігрівника таке потрапляння навіть теоретично неможливо. 5 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 82611 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601