СПОСОБ ЗАПРАВКИ ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ВОДОЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК F25B45/00 

Область техники.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в парокомпрессионных теплонасосных установках систем теплоснабжения жилых, общественных, производственных зданий и технологического оборудования промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

Предшествующий уровень техники.

Известны парокомпрессионные теплонасосные установки систем теплоснабжения, имеющие температуру конденсации рабочего вещества до 180°С [RU 14071 ПМ, RU 2239129, RU 42641 ПМ].

Эффективность работы этих установок при применении известных рабочих веществ относительно низкая из-за высоких значений давления конденсации Р_к и низких значений критических давлений Р_кр или температуры t_кр [1, стр.10, 11, таблица 1].

Известно применение воды в качестве рабочего вещества парокомпрессионной теплонасосной установки систем теплоснабжения [SU 1763681, заявка PCT/RU2005/000305 (прототип)]. В результате исследований свойств рабочих веществ для холодильных машин выявлено, что чем больше значение разности критического давления Р_кр и давления конденсации Р_к, (Р_кр-Р_к), тем рабочее вещество имеет большее термодинамическое совершенство [1, стр.21, 22]. Из известных рабочих веществ вода имеет максимальное значение этой разности, низкие значения давления конденсации, наименьшую стоимость и лучшую экологическую безопасность.

Однако в нормальных климатических условиях (при атмосферном давлении и температуре воздуха 10...30°С) в воде содержится относительно большое количество растворенных в ней газов [2, стр.87, 88, 89). При заправке парокомпрессионной теплонасосной установки такой водой эффективность работы установки снижается. Это обусловлено уменьшением расхода воды через испаритель из-за наличия растворенных в воде газов и увеличением затрат мощности на прокачку через компрессор выделенных при кипении в испарителе воды газов.

Раскрытие изобретения.

Задачей, решаемой при создании изобретения, является повышение эффективности работы заправленной водой парокомпрессионной теплонасосной установки за счет удаления из ее циркуляционного контура растворимых в воде газов.

Для этого в процессе заправки парокомпрессионной теплонасосной установки водой заполняют ресивер, внутреннюю полость теплонасосной установки на период заправки сообщают с окружающим теплонасосную установку воздухом, а воду нагревают.

Вода может быть нагрета в ресивере до кипения или в отдельной емкости, а затем залита в ресивер. Затем внутреннюю полость теплонасосной установки герметизируют.

Другим вариантом доведения воды в ресивере до кипения и более полного удаления растворимых в воде газов является способ заправки, при котором внутреннюю полость теплонасосной установки вакуумируют до давления, соответствующего давлению насыщенных паров воды при температуре окружающего теплонасосную установку воздуха в период вакуумирования.

Уменьшение количества растворимых в воде газов в циркуляционном контуре теплонасосной установки достигается благодаря снижению растворимости газов в воде до нуля при нагревании ее до кипения [2, стр.87, 88, 89].

Краткое описание чертежей

На чертежах схематично изображены примеры выполнения теплонасосной установки для осуществления предложенного способа:

на фиг.1 показан пример выполнения теплонасосной установки для осуществления первого варианта способа;

на фиг.2 - второго варианта способа.

Теплонасосная установка содержит (фиг.1) образующие замкнутый циркуляционный контур ресивер 1, терморегулирующий вентиль 2, испаритель 3, компрессор 4, конденсатор 5 и связывающие внутреннюю полость циркуляционного контура теплонасосной установки с окружающим воздухом патрубки с запорными устройствами 6, 7 и 8. На входе в устройство 7 выполнена заливная горловина 9. На наружной поверхности ресивера 1 установлен, например, электрический нагреватель 10.

К устройству 6 может быть присоединен вакуумный насос 11 (фиг.2).

Для осуществления первого варианта способа устройство 6 запирают, а устройства 7 и 8 открывают (фиг.1). Затем через горловину 9 заливают воду в ресивер 1 до появления капель воды из устройства 8. После этого устройство 8 запирают и включают нагреватель 10. Воду в ресивере 1 нагревают до появления пара из горловины 9, после чего выключают нагреватель 10 и запирают устройство 7.

Вода может быть нагрета до кипения и в отдельной емкости (не показана). Затем горячую воду заливают в ресивер 1 через горловину 9 при открытых устройствах 7 и 8 до появления капель воды из устройства 8. После этого устройства 7 и 8 запирают.

Для осуществления второго варианта способа открывают устройства 6, 7 и 8 (фиг.2), подключают вакуумный насос 11 к устройству 6, через горловину 9 заливают воду в ресивер 1 до появления капель воды из устройства 8. Затем запирают устройства 7 и 8 и включают вакуумный насос 11. Внутреннюю полость циркуляционного контура теплонасосной установки вакуумируют до давления, например, 0,023·10^-1 МПа, соответсвующего давлению насыщенного водяного пара при температуре окружающего теплонасосную установку воздуха, например, 20°С в период вакуумирования. При достижении указанного давления устройство 6 запирают, а вакуумный насос 11 выключают.

Лучший вариант осуществления изобретения.

Лучшим вариантом способа является второй вариант. При осуществлении этого варианта способа обеспечивается более полное удаление как растворимых в воде газов, так и газов из незаполненных водой полостей циркуляционного контура теплонасосной установки.

Эффективность теплонасосной установки может быть оценена значением отопительного коэффициента μ:

где Q_к - тепловая мощность конденсатора 5;

N - потребляемая компрессором 4 мощность;

Q₀ - холодильная мощность испарителя 3;

ε - холодильный коэффициент.

При наличии растворимых в воде газов в циркуляционном контуре теплонасосной установки:

где V_п и V_г - объемный расход через испаритель водяного пара и выделенных из воды газов, соответственно;

N_г и N_п - потребляемая компрессором мощность для прокачки выделенных из воды газов и водяного пара, соответственно;

r_п - теплота парообразования воды.

Согласно выражению (2) с уменьшением значения V_г, а в связи с этим и N_г значение ε увеличивается. Согласно выражению (1) с увеличением значения ε увеличивается значение μ. Из этого следует, что чем больше количество растворимых в воде газов удалено из циркуляционного контура, тем выше эффективность работы теплонасосной установки.

Промышленная применимость.

Осуществление предложенного способа не требует разработки принципиально нового оборудования. Для этого могут быть использованы выпускаемые промышленностью в настоящее время составные части представленных на фиг.1 и 2 схем.

Список используемой литературы

1. Рабочие вещества и процессы холодильных машин / И.С.Бавылькес - М.: Гос-торгиздат, 1962, 233 с.

2. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды / Л.А.Кульский и др. Часть I. - Киев: Наукова думка, 1980, 680 с.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в парокомпрессионных теплонасосных установках систем теплоснабжения жилых, общественных, производственных зданий и технологического оборудования промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Способ заключается в том, что водой заполняют ресивер. Внутреннюю полость теплонасосной установки на период заправки сообщают с окружающим ее воздухом, а воду нагревают до кипения. Воду возможно нагревать в отдельной емкости и затем заливать в ресивер. Возможно после заполнения ресивера водой внутреннюю полость теплонасосной установки вакуумировать до давления, соответствующего давлению насыщенных паров воды при температуре окружающего теплонасосную установку воздуха в период вакуумирования. Техническим результатом является повышение эффективности работы заправленной водой парокомпрессионной теплонасосной установки за счет удаления из ее циркуляционного контура растворимых в воде газов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ заправки парокомпрессионной теплонасосной установки водой, при котором водой заполняют ресивер, отличающийся тем, что внутреннюю полость теплонасосной установки на период заправки сообщают с окружающим ее воздухом, а воду нагревают.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду в ресивере нагревают до кипения.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду нагревают до кипения в отдельной емкости, затем заливают в ресивер.4. Способ заправки парокомпрессионной теплонасосной установки водой, при котором водой заполняют ресивер, отличающийся тем, что после заполнения ресивера водой внутреннюю полость теплонасосной установки вакуумируют до давления, соответствующего давлению насыщенных паров воды при температуре окружающего теплонасосную установку воздуха в период вакуумирования.