Экспериментальная установка
Рис. 4.2. Схема экспериментальной установки
Экспериментальная установка включает в себя: 1 – компрессор; 2 – конденсатор; 3 – дроссельный вентиль; 4 – испаритель; 5 – электродвигатель; 6 – манометры; 7 – хромель-копелевые термопары; 8 – переключатель термопар; 9 – милливольтметр; 10 – барометр; 11 – термометр.
Рассмотренный цикл теплового насоса в Т,s-диаграмме выглядит следующим образом (рис. 4.3). (Координаты Т - абсолютная температура, К; s = dq/Т - удельная энтропия - термодинамический параметр состояния, кДж/(кгК)).
Рис. 4.3. Цикл теплового насоса:
1-2 адиабатное сжатие хладагента в компрессоре; 2-3 отвод теплоты
из конденсатора в систему отопления помещения (Р2 = соnst, t2 = соnst);
3-4 – дросселирование; 4-1 подвод низкопотенциальной теплоты из
окружающей среды к испарителю (Р1 = соnst, t1 = соnst)
Манометры измеряют избыточное давление (давление, превышающее атмосферное). Для определения абсолютного давления следует воспользоваться формулой
Р = В + Р ман ,
где В - атмосферное давление, измеренное барометром.
Соответственно
Р 1 = Р 1 ман 9,81 10 4 + В, Па ;
Р 2 = Р 2 ман 9,81 10 4 + В, Па .
(1 МПа = 10 6 Па.)
Определив температуры t1 и t2 (0С) и давления Р1 и Р2, воспользуемся таблицей теплофизических свойств фреона-12.
Из рис. 4.3 видно, что точка 2 лежит на линии сухого насыщенного пара:
h 2 = h’’ (t 2),, кДж/кг;
s 2 = s’’ ( t 2), кДж/(кгК).
Точка 3 лежит на линии кипения:
h 3 = h’ (t 2) , кДж/кг;
s 3 = s’ (t 2) , кДж/(кгК).
Процесс 3-4 - дросселирование, h = const, следовательно
h 4 = h 3 , кДж/кг.
Для того, чтобы найти параметры в точке 1, надо вначале найти степень сухости в этой точке. Это можно сделать исходя из
s 1 = s 2 , кДж/(кгК);
x
1
=
.
Значение х1 находится в пределах 0,9…1 (для проверки). Тогда
h 1 = h’’ (t 1) x 1 + h’ (t 1) (1-x 1 ), кДж/кг.
Удельное количество теплоты, отдаваемое конденсатором в систему отопления помещения:
q 1 = h 2 - h 3, кДж/кг.
Удельное количество низкопотенциальной теплоты, подведенное из окружающей среды к испарителю:
q 2 = h 1 - h 4, кДж/кг.
Удельная работа цикла lц = q 1 - q 2 = h 2 - h 1, кДж/кг.
В процессе дросселирования работа не производится, поэтому работа цикла равна работе компрессора. Мощность компрессора N = 0,200 кВт.
Расход хладагента G = N / l ц, кг/с, где N – кВт; l ц - кДж/кг.
Количество теплоты, отдаваемое конденсатором в систему отопления помещения: Q1 = q1 G, кВт.
Количество низкопотенциальной теплоты, подведенное из окружающей среды к испарителю: Q 2 = q2 G, кВт.
Отопительный коэффициент = q1 / l ц .
Значение отопительного коэффициента должно быть больше единицы, что показывает, что в систему отопления помещения отдано теплоты больше, чем затрачено работы в раз за счет использования низкопотенциальной теплоты наружного воздуха. Это следует отразить в выводах.
Л