Разработка и исследование системы управления тепловым насосом

Бесплатный доступ

Короткий адрес: https://sciup.org/140204540

IDR: 140204540

Текст статьи Разработка и исследование системы управления тепловым насосом

Тепловые насосы (ТН), использующие возобновляемые источники тепла, являются самым энергетически эффективным отопительным оборудованием. Системы, построенные на базе ТН, надежные, безопасные и долговечные. Получение тепла посредством теплового насоса – экологически чистый технологический процесс.

Энергетическая эффективность ТН. Парокомпрессионные и абсорбционные ТН для осуществления термодинамических циклов потребляют различные виды энергии: ПТН – механическую (электрическую), АТН – тепловую. Для сравнения эффективности различных типов ТН необходим общий показатель. Таким показателем может быть удельный расход топлива на выработку теплоты или коэффициент его использования.

Энергетическая эффективность ПТН характеризуется коэффициентом преобразования энергии:

φ = Qп /Qк, где: Qп – произведенная теплота;

Q к – мощность в тепловом эквиваленте, затраченная на привод компрессора.

Рисунок 1 - Зависимость коэффициента преобразования φ ПТН от перепада температур между нагретой водой (tW 2 ) и охлажденной водой (tS 2 ).

Величина коэффициента преобразования ПТН (φ) зависит, в основном, от температур низкотемпературного источника теплоты и температуры нагреваемой среды на выходе из ТН (рис.1). Чем больше перепад температур между нагреваемой и охлаждаемой средами, тем ниже эффективность ПТН.

Эффективность АБТН характеризуется коэффициентом трансформации

М = Qп /Qг , где: Qп – количество произведенной теплоты;

Q г – количество высокотемпературной теплоты, подведенной к генератору ТН.

Реальные коэффициенты трансформации АБТН приведены на рис. 2. В зависимости от перепада температур между нагреваемой и охлаждаемой средами применяют различные типы машин: с одно- или двухступенчатой схемами регенерации раствора; с двухступенчатой схемой абсорбции.

Рисунок 2 - Зависимость коэффициента трансформации М АБТН от перепада температур между нагретой водой (tW 2 ) и охлажденной водой (tS 2 ).

1 – с двухступенчатой схемой регенерации раствора (М = 2,2); 2 – с одноступенчатой схемой регенерации раствора (М = 1,7); 3 – с двухступенчатой абсорбцией (М = 1,35).

Значительные колебания входных и выходных характеристик ТН влияют на эффективность коэффициента преобразования. Поэтому проблема повышения коэффициента преобразования и экономия электрической энергии ТН является важной задачей.

В связи с этим разработка математических моделей и алгоритмов управления, учитывающих основные особенности преобразования тепловой энергии, ориентированных на современные средства вычислитель- ной техники, с целью создания АСУТП, обеспечивающей эффективность управления процессом, определяет актуальность избранной темы.

Целью работы явилось теоретическое и экспериментальное изучение теплового насоса и на основе этого синтез математических моделей процесса теплового преобразования, алгоритма и системы управления.

Статья