Результаты предварительной экспериментальной проверки использования низкотемпературных теплоносителей при работе тепловых насосов

Одним из вариантов снижения энергоёмкости продукции сельского хозяйства является использование схем теплонасосных установок. Проблемой использования тепловых насосов в зимний период времени является обмерзание теплообменников. Аналогичные ограничения возникают и при использовании в качестве источника энергии теплоносителей с низкой температурой. Для решения этой проблемы предложено использовать промежуточный теплообменник с гибкой мембраной. Это позволяет очищать поверхность мембраны от намерзающего льда. Такая конструкция теплообменника также позволяет использовать энергию фазового перехода «вода - лёд». В этом случае намерзание льда на мембране является основным процессом получения энергии тепловым насосом. Такой вариант получения энергии тепловым насосом позволяет использовать его эффективно в тех технологических процессах, где одновременно требуется нагрев и охлаждение. К таким процессам относится пастеризация продукции, например молока. В этом случае тепловая энергия идет на нагрев воды для пастеризации. Холодная вода используется для охлаждения молока после пастеризации. В этом случае температура холодной воды может быть ниже 1 ºC, что позволит увеличить производительность установки и снизить энергоёмкость процесса. Это возможно за счёт регулирования толщины намораживаемого в воде льда. Толщина льда влияет на скорость его растворения, а следовательно, на скорость получения холодной воды. В работе представлены результаты предварительного эксперимента проверки использования низкотемпературных теплоносителей для получения тепла и намораживания льда. В экспериментальную установку заливали воду различной температуры, соответствующую температурам технологического процесса. При её охлаждении регулировали скорость подачи и удаления хладагента под мембраной. Этим обеспечивалась скорость её колебаний. Контролировали толщину образовывавшегося льда и температуру воздуха на выходе теплообменника. В результате получена регрессионная зависимость для толщины льда. Показано, что при образовании льда выделяется энергия, которая позволяет подогреть воздух, проходящий через теплообменник, на 5-6 ºC.