Статья «Трансформаторы тепла» в научном журнале
«Образование и наука в России и за рубежом»
научно-образовательное издание для преподавателей и аспирантов, реклама в соответствии с законодательством Российской Федерации о рекламе

Учредитель: Общество с ограниченной ответственностью «Московский Двор»
ПИ №ФС77-54347
ISSN 2221-4607
Периодичность - 12 раз в год.
Издается с 2010 года.
Тираж 1000 экз.
+7(910)445-77-88
gyrnal@bk.ru
Адрес редакции: 129366, г. Москва, ул. Ярославская, д.10, корп.2
Включение в РИНЦ: Лицензионный договор №114-03/2014
Отправить статью
Следующий выпуск
3 декабря
Рассчитать стоимость публикации статьи
Поданные статьи авторов
Автор:
Чупова Анастасия Викторовна
Должность:
г. Смоленск, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», кафедра «Промышленная теплоэнергетика», магистрант
 
Получено:
10.04.2017
Статус:
принята к печати
Выход в печать:
Журнал №1(Vol. 30), 2017, 30.03.17

УДК  62-67

Трансформаторы тепла

Transformers heat

 

Автор: Чупова Анастасия Викторовна – г. Смоленск, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», кафедра «Промышленная теплоэнергетика», магистрант

Author: Chupova Anastasia Viktorovna – Smolensk, of the "national research University "Moscow power engineering Institute", Department of Industrial heat power engineering, graduate student 

 

Аннотация: Использование трансформаторов тепла в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве и их усовершенствование.

Annotation: Use of transformers in industry, transport, agriculture and their improvement.

 

Ключевые слова: трансформатор тепла, квазицикл, реальный цикл

The keywords: Heat transformer, quasi-cycle, real cycle

 

Топливно-энергетический баланс страны зависит не только от полноценной выработки энергии, но и от уровня ее технического использования. Поскольку трансформаторы тепла становятся все большими энергопотребителями, ведутся работы по их усовершенствованию, что оказывает большое значение на экономию энергетических ресурсов страны.

Трансформаторами тепла называются установки, в которых производится отбор тепловой энергии от объектов с низкой температурой к теплоприёмникам с более высокой температурой. Такое превращение (повышение потенциала тепла) не может происходить самостоятельно. Для этого необходимы затраты энергии: электрической, механической, кинематической энергии и другими.

Способы повышения потенциала тепла классифицируют по положению температурных уровней теплоприёмника ( - верхнего) и теплоотдатчика ( - нижнего) к температуре окружающей среды (). Если температура теплоотдатчика меньше температуры окружающей среды (, а теплоприёмника равна температуре окружающей среды  , система называется рефрижератором (???? - охлаждение). При ( и ( соответствующий трансформатор тепла называется тепловым насосом (Н). При  и  трансформатор тепла осуществляет обе функции - и рефрижератора и теплового насоса и является комбинированным (????????).

Сущность рефрижератора основывается в выработке холода, т.е. в отводе тепла в среду от объекта, температура которого ниже температуры окружающей среды.

Идеальные и реальные газовые циклы. В идеальном цикле парожидкостного трансформатора тепла подвод и отвод тепла к рабочему телу производятся при Р=const и Т=const, так как для однокомпонентного вещества в области влажного пара изотермы и изобары совпадают. Реальный газовый цикл (рисунок 1) имеет ряд значительных особенностей, способствующих уменьшению его эффективности по сравнению с  идеальным циклом. При анализе идеального процесса принимается, что температура в равна , а в точке 1—. В действительности необходимы некоторые разности температур ( до ) чтобы осуществить процесс теплопередачи.

Процессы в таких частях установки, как компрессор и детандер, в реальном цикле происходят необратимо с возрастанием энтропии, а в идеальном нет. Сжатие завершается в точке 2 (вместо 2’), как было бы в идеальном цикле, и энтропия возрастает на . В детандере конечная точка процесса 4' также перемещается вправо до 4 и энтропия возрастает. По этой причине процессы сжатия и расширения завершаются при более высоких температурах. В результате меняются все основные характеристики процесса: работа сжатия LK возрастает, а расширения LД  уменьшается. Соответственно увеличивается Qо.с и снижается Q0.

 

 

 

Рисунок 1 - Реальный газовый цикл без регенерации

В оптимальных условиях при небольших значениях , газовые холодильные установки со стационарными потоками не только не уступают по эффективности парожидкостным, но в ряде случаев превосходят их. Возможности их дальнейшего улучшения связаны не только с повышением КПД машин и аппаратов, но и с усовершенствованием схем.

Одна из таких эффективных схем воздушной холодильной установки и ее процесс в Т, s – диаграмме показан на рисунке 2. Эта установка разработана коллективом под руководством М. Дубинского, В. Мартыновского и С. Туманского.

Основная особенность этой схемы заключается в том, что в ней используется вакуумный квазицикл. Главное преимущество данной схемы по сравнению с классической (рисунок 3) определяется в отсутствии холодильника после компрессора и нагревателя – крупных аппаратов, имеющих также значительные гидравлические потери. Кроме того, отпадает необходимость в охлаждающей воде. Установка становится значительно проще, компактней, дешевле и лучше по энергетическим показателям. Поэтому эффективные воздушные холодильные установки на основе квазициклов нашли более широкое применение, чем установки с замкнутыми циклами.

 

 

 

Рисунок 2 – Схема и процесс газовой холодильной установки, работающей по разомкнутому циклу и процесс в Т,s- диаграмме

 

 

 

Рисунок 3 – идеальный газовый обратный цикл с изобарной регенерацией    (регенеративный цикл Джоуля): а – схема процесса; б – изображение процесса на Т,s-диаграмме: I – компрессор; II – теплообменник; III – детандер; IV – нагреватель; V – охладитель

Выводы  

Главное преимущество газового трансформатора тепла с вакуумным квазициклом по сравнению с классическими газовыми трансформаторами тепла с замкнутыми циклами заключается в возможности холодильника после компрессора и нагревателя – крупных аппаратов, имеющих также значительные гидравлические потери. Установка становится лучше по энергетическим показателям. Основные эксплуатационные показатели холодильных установок, такие как: эксергетический кпд установки по хладоносителю и холодильный коэффициент значительно выше в установках с разомкнутым циклом, чем в замкнутом при одних и тех же заданных параметрах.

 

Список используемой литературы:

1.Соколов Е. Я. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения / Е. Я. Соколов, В. М. Бродянский . – М. : Энергия, 1968 . – 336 с.

2.Александров А., Григорьев Б. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 168 с.

 

Новости

ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 3 декабря 2018 ГОДА. Уже 22 статьи приняты.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 10 ноября 2018 ГОДА. Уже 84 статьи приняты.
Журнал №10 (Vol. 45) вышел в свет 25 октября 2018 года.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 октября 2018 ГОДА. Уже 84 статьи приняты.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 сентября 2018 ГОДА. Уже 75 статей приняты.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 августа 2018 ГОДА. Уже 78 статей приняты.
Журнал №7 (Vol. 42) вышел в свет 25 июля 2018 года.
Электронная версия 6 выпуска (2018) журнала загружена на сайт научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU
https://elibrary.ru/contents.asp?titleid=48986.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 июля 2018 ГОДА. Уже 54 статьи приняты.
Журнал №6 (Vol. 41) вышел в свет 25 июня 2018 года.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 июня 2018 ГОДА. Уже 47 статей приняты.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 мая 2018 ГОДА. Уже 22 статьи приняты.
Журнал №4 (Vol. 39) вышел в свет 25 апреля 2018 года.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 апреля 2018 ГОДА. Уже19 статей приняты.
В ближайшие дни журнал №3 (Vol. 38) будет размещен на сайте eLIBRARY.RU - крупнейшей в России электронной библиотеки научных публикаций. Библиотека интегрирована с Российским индексом научного цитирования (РИНЦ).
Журнал №3 (Vol. 38) вышел в свет 30 марта 2018 года.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 апреля 2018 ГОДА. Уже 2 статьи приняты.
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 30 марта 2018 ГОДА. Уже 14статей приняты.
Журнал №2 (Vol. 37) вышел в свет 25 февраля 2018 года
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 февраля 2018 ГОДА. Уже 3 статьи приняты.
Журнал №1 (Vol. 36) вышел в свет 25 января 2018 года
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 25 ЯНВАРЯ 2018 ГОДА. Уже 15 статей приняты.
Журнал №6 (Vol. 35) вышел в свет 20 декабря 2017 года
ПРИНИМАЮТСЯ СТАТЬИ ДЛЯ ОЧЕРЕДНОГО ВЫПУСКА ЖУРНАЛА, КОТОРЫЙ ВЫЙДЕТ 20 ДЕКАБРЯ 2017 ГОДА. Уже 26 статей приняты.
Журнал №5 (Vol. 34) вышел в свет 20 ноября 2017 года
СЛЕДУЮЩИЙ ВЫПУСК 20 НОЯБРЯ 2017 ГОДА. Уже 18 статей
Журнал №4 (Vol. 33) вышел в свет 30 сентября 2017 года
Журнал №3 (Vol. 32) вышел в свет 28 июля 2017 года
Журнал №2 (Vol. 31) вышел в свет 25 мая 2017 года
Журнал №1 (Vol. 30) вышел в свет 30 марта 2017 года
Журнал №6 вышел в свет 30 декабря 2016 года
Журнал №5 вышел в свет 28 октября 2016 года
Журнал №4 вышел в свет 17.08.16.
Тираж 1000 экз.
Журнал №3 (2016) Vol. 26
подписан 06.06.16.
Тираж 1000 экз.
Журнал №2 (2016) Vol. 25
подписан 24.04.16.
Тираж 1000 экз.
Набираем статьи для 2-го выпуска журнала в 2016 году.
Журнал №1 (2016) Vol. 24
подписан 25.02.16.
Тираж 1000 экз.
Набираем статьи для 1-го выпуска 2016 года.
Журнал №6 (Vol. 23) 2015 года подписан в печать 11.12.16
Тираж 1000 экз.
Набираем статьи для 6-го выпуска журнала.
Выпуск выйдет 15 января 2016 года
Журнал №5 (Vol. 22) 2015 года подписан в печать 24.11.15
Тираж 1000 экз.
Вышел в печать 5 выпуск журнала
Вниманию авторов: Продолжается набор статей для 5-го выпуска журнала.
Журнал №4 (Vol. 21) 2015 года подписан в печать 18.09.15
Тираж 1000 экз.
Журнал №3 (Vol. 20) 2015 года подписан в печать 08.07.15
Тираж 1000 экз.
Журнал №2 (Vol. 19) 2015 года подписан в печать 01.05.15
Тираж 1000 экз.
Журнал №1 (Vol. 18) 2015 года подписан в печать 17.03.15
Тираж 1000 экз.
Журнал №8 (Vol. 17) 2104 года подписан в печать 28.12.14.
Тираж 1000 экз.
Журнал №7 (Vol.16) подписан в печать 24.11.14. Тираж 1000 экз.
Журнал №6 подписан 28.08.14.
Тираж 1000 экз.
Журнал №5 подписан 22.05.14.
Тираж 1000 экз.
Журнал №4 подписан 20.03.14.
Тираж 1000 экз.
Журнал №3 подписан 12.02.14.
Тираж 1000 экз.
Журнал №2 подписан 10.01.14.
Тираж 1000 экз.
Журнал №1 подписан 05.11.13.
Тираж 1000 экз.
Журнал №3 (Vol. 38) вышел в свет 30 марта 2018 года.В ближайшие дни этот журнал будет размещен на сайте eLIBRARY.RU - крупнейшей в России электронной библиотеки научных публикаций. Библиотека интегрирована с Российским индексом научного цитирования (РИНЦ).
Индексируется в: