Принцип работы теплового насоса. Расчет теплоотдачи от стены при естественной конвекции. Расчет тепловых потерь дома. Расчет оптимального коэффициента для обратного равновесного цикла Карно

Содержание

1.  Исходные данные.                                                                                             3

2.  Принцип работы теплового насоса.                                                               4

3.  Расчет теплоотдачи от стены при естественной конвекции.                  5

4.  Расчет тепловых потерь дома.                                               

         4.1. Тепловые потери через стены, пол и потолок.                                           8

         4.2. Тепловые потери через окна.                                                                         8

         4.3. Потери тепла на вентиляцию.                                                                    10

5.  Расчет оптимального коэффициента для обратного равновесного цикла     

Карно.                                                                                                                    10

6.  Расчет оптимального коэффициента для неравновесного обратного

цикла Карно.                                                                                                         11

7.  КПД цикла компрессорного равновесного теплового насоса.                    12

8.  Расчет конденсатора.                                                                                    13

Список литературы.                                                                                           18

1. Исходные данные.

Город Барабинск, 2 этажа в здании, высота этажа 3,2м, высота дома 6,4м, длина дома 12м, ширина дома 12м, вид рабочего вещества – хладон 21, Размеры окон 1,6 х 1,8 м, число окон 10, вид теплообменного устройства конденсатор, температура в комнате +20⁰С, температура наиболее холодной пятидневки

-37⁰С, Твит = +60⁰С, Тнит = +30⁰С.

                6м

                                                                                               5.5м

                                               5.5м

                                                               5.5м

     5.5м

Рисунок 1 – Схема дома

2. Принцип работы теплового насоса.

                                                                         8                              

                                                                                                           9

                                                                                                    7

                                                        3                                             

Q₁

                                                                                                                                4

                                                                                  1

                    2

                                                    5                                                            

                                                                                                                  6

Рисунок 2 - Схема компрессорного теплового насоса с дроссельным клапаном.

1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – конденсатор; 4 – дроссельный вентиль;

5,7 – насосы; 6 – водоём, источник тепла;

8 – теплообменник; 9 – отапливаемое здание.

Тепловой насос представляет собой трехконтурную линию. В первом контуре циркулирует теплоноситель из низкопотенциального источника, во втором  - рабочее тело (хладон), в третьем – носитель высокопотенциального источника. Через испаритель теплового насоса 1 прокачивается вода из источника низкой температуры. Вода в испарителе охлаждается и возвращается обратно в источник. Тепло, отобранное у воды Q2, расходуется на испарение хладона. Образовавшийся пар хладона поступает в компрессор 2, где адиабатно сжимается. При этом возрастают параметры пара: давление и температура. Из компрессора, попадая затем в конденсатор 3 отдает тепло Q1 внешнему потребителю. Образовавшийся конденсат хладона в реальной машине попадает в дроссель, где давление понижается от Р1 доР2, а затем хладон возвращается в испаритель и цикл замыкается.

3. Расчет теплопередачи от стены при естественной конвекции.

                      13                                  20⁰С

   Рассчитываем термическое сопротивление стены Re:

R_тр=1/a_вн+ d_к/l_к+d_и/l_и+1/a_н ;                                                       (1)

где  aвн – коэффициент теплоотдачи, Вт/м²с;

dк – толщина кирпичной кладки, (dк = 0,38м);

lк – коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, Вт/М⁰с

                 (lк = 0.5 Вт/М^{2 0}с);

aн – коэффициент теплопередачи к наружному воздуху, Вт/М²с

                 (aн = 17,3 Вт/М^{2 0}с);

d_и -толщина изоляции(d_и=0,146м);

l_и - коэффициент теплопроводности изоляции ,Вт/м^{2 0}С

                 (l_ш=0,05 Вт/м^{2 0}С);

        1/l _вн - внешнее термическое сопротивление;

d_к/lк - термическое сопротивление кирпичной кладки;

 Коэффициент теплопередачи aвн: