Аналіз можливості застосування R718 для теплового насоса системи опалення на базі рідинно-парового ежектора

Autor: Sharapov, Serhii, Husiev, Danylo, Panchenko, Vitalii, Kozin, Viktor, Baha, Vadym
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 8 (108) (2020): Енергозберігаючі технології та обладнання; 39-44
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 8 (108) (2020): Энергосберегающие технологии и оборудование; 39-44
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 8 (108) (2020): Energy-saving technologies and equipment; 39-44
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: The study explores the possibility of using water (R718) as a refrigerant for a heat pump installation of a heating system. This unit is a vapor compression heat pump with a regenerative heat exchanger in which the vacuum unit based on a liquid-vapor ejector is used instead of a scroll refrigeration compressor. The working process of such an apparatus is based on implementing a fundamentally new cycle that does not require the supply of working steam from the outside. Instead, steam is generated inside the vacuum unit. The article describes the proposed installation and its differences from the traditional one, both in terms of circuit solutions and in terms of the operating cycle. A thermodynamic calculation was performed for the proposed installation with R718 as the working medium and the traditional heat pump systems operating on refrigerants R142b, R254fa, and R410a. As a result of the calculation, the parameters of all the devices included in these schemes were obtained, and the conversion factors of the cycles were determined. To assess the feasibility of using R718 as a working substance and replacing the scroll refrigeration compressor with a liquid-vapor ejector, an exergy analysis was performed. This made it possible to fairly accurately determine the effectiveness of each circuit, since it implemented the possibility of comparing systems using several types of energy (for example, electrical and thermal). As a result, the values of exergetic efficiency of traditional and proposed schemes were obtained. The final stage of the study was the performance of a thermoeconomic analysis. The estimated cost was determined for a unit of heat quantity per ton of the product and per unit of the heated area obtained in a unit with the working substance R718 and traditional installations with the working substances R142b, R254fa, and R410a
Рассмотрена возможность применения воды (R718) в качестве холодильного агента для теплонасосной установки системы отопления. Данная установка является парокомпрессионным тепловым насосом с регенеративным теплообменником, в котором вместо спирального холодильного компрессора применяется вакуумный агрегат на базе жидкостно-парового эжектора. Рабочий процесс такого аппарата основан на реализации принципиально нового цикла, не требующего подведения рабочего пара извне. Вместо этого пар генерируется внутри вакуумного агрегата. Приведено описание предлагаемой установки и ее отличий от традиционной, как по схемным решениям, так и по рабочему циклу. Выполнен термодинамический рассчет предлагаемой установки на рабочей среде R718 и традиционных теплонасосных систем, работающих на холодильных агентах R142b, R254fa, R410a. В результате расчета получены параметры всех аппаратов, входящих в эти схемы, и определены коэффициенты превращения циклов. Для оценки целесообразности применения R718 в качестве рабочего вещества и замены спирального холодильного компрессора на жидкостно-паровой эжектор выполнен эксэргетический анализ. Это дает возможность достаточно точно определить эффективность каждой схемы, так как в нем реализована возможность сравнения систем, использующих несколько видов энергии (например, электрическую и тепловую). В результате были получены значения эксэргетической эффективности традиционных и предлагаемых схем. Заключительным этапом исследования было выполнение термоэкономического анализа. Получена оценочная стоимость единицы количества тепла на тонну продукции и на единицу отапливаемой площади, получаемого в установке с рабочим веществом R718 и традиционными установками с рабочими веществами R142b, R254fa, R410a
Розглянуто можливість застосування води (R718) в якості холодильного агента для теплонасосної установки системи опалення. Дана установка є парокомпресійним тепловим насосом з регенеративним теплообмінником, у якому замість спірального холодильного компресора застосовується вакуумний агрегат на базі рідинно-парового ежектора. Робочий процес такого апарату заснований на реалізації принципово нового циклу, що не потребує підведення робочої пари ззовні. Натомість пара генерується всередині вакуумного агрегату. Наведено опис пропонованої установки та її відмінностей від традиційної, як за схемним рішенням, так і за робочим циклом. Проведено термодинамічний розрахунок пропонованої установки на робочому середовищі R718 та традиційних теплонасосних систем, які працюють на таких холодильних агентах як R142b, R254fa і R410a. У результаті розрахунку отримано параметри усіх апаратів, що входять до цих схем, та визначено коефіцієнти перетворення циклів. Для оцінки доцільності застосування R718 як робочої речовини для такої установки і заміни спірального холодильного компресора на рідинно-паровий ежектор виконано ексергетичний аналіз. Це дає змогу достатньо точно визначити ефективність кожної з схем, оскільки у ньому реалізовано можливість порівняння систем, які використовують декілька видів енергії (наприклад, електричну і теплову). У результаті ексергетичного аналізу було отримано значення ексергетичної ефективності традиційних та пропонованої схем. Заключним етапом дослідження було виконання термоекономічного аналізу. Отримано оцінну вартість одиниці кількості тепла на тонну продукту та на одиницю опалюваної площі, одержуваного в установці з робочим речовиною R718 і традиційними установками з робочими речовинами R142b, R254fa, R410a
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: