Разработка струйного понижающего термотрансформатора для систем эффективного теплоснабжения коммунальных хозяйств Украины

Abstract

Объекты исследования – централизованные и умеренно-централизованные системы теплоснабжения коммунальных хозяйств Украины; рабочий процесс струйного термокомпрессора в составе понижающего термотрансформатора для ресурсосберегающего теплоснабжения. Цель работы – разработка метода численного расчета рабочего процесса, методик расчета и проектирования энергетического оборудования опытного образца струйного понижающего термотрансформатора для систем эффективного теплоснабжения. Методы исследования – теоретические методы (термодинамический анализ, теплофизическое и математическое моделирование), вычислительный эксперимент. На основе проведенного термодинамического анализа разработан новый комбинированный цикл понижающего термотрансформатора, обеспечивающий эффективное преобразование подводимой энергии (преимущественно в форме тепла топлива) в поток теплоносителя системы теплоснабжения с необходимым температурным уровнем (50…90оС). Принципиальное отличие рассматриваемого термотрансформатора от парокомпрессорных тепловых насосов состоит в замене механического компрессора на струйный термокомпрессорный модуль (СТК-модуль). Рабочий процесс в СТК-модуле реализуется путем использования в качестве активной среды струйного компрессора вскипающей при истечении недогретую до насыщения жидкую фазу холодильного агента. Инжекция пара из испарителя обеспечивается за счет сформированной в выходном сечении сопла активного потока струи мелкодисперсной парокапельной структуры. Подготовлена и апробирована программа численного исследования рабочего процесса понижающего термотрансформатора, на базе которой проведены многовариантные расчеты. На основе расчетных исследований установлена область достижимых показателей предлагаемой системы теплоснабжения; определена область исходных режимных параметров, соответствующая максимальным значениям коэффициента преобразования и эксергетической эффективности; получены сравнительные показатели основных параметров исследуемого термотрансформатора на различных рабочих веществах в диапазоне режимов работы в качестве теплового насоса или холодильной машины. Выполнено эскизное проектирование основного оборудования опытно-промышленного образца термотрансформатора: жидкостно-парового струйного компрессора, конденсатора, переохладителя конденсата, испарителя, сепаратора, подогревателя фреона, водонагревательного котла. Составлены методики расчета режимных и энергетических характеристик понижающего термотрансформатора в режиме теплового насоса с использованием естественных источников теплоты для систем отопления и горячего водоснабжения. Результаты работы можно использовать в разных отраслях экономики и общества: в теплоэнергетике и промышленной теплотехнике, в коммунальном хозяйстве и т.д. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/27225