0

Что за агрегаты - тепловые насосы?

NataBres [2K] 5 лет назад

Какой принцип действия теплового насоса, я не очень понимаю. Неужели на определенной глубине такая теплая температура почвы, что способна нагреть носитель в трубе? Объясните пожалуйста что и как происходит в данном агрегате.

2

На глубине ниже точки промерзания температура почвы имеет постоянное значение, не зависимо от времени года. Примерно - +8 градусов. На глубине около 6 метров температура почвы примерно равна среднегодовой температуре воздуха для этой местности. Принцип действия теплового насоса аналогичен работе холодильника или кондиционера и основан на законе термодинамики. В трубопроводе находится вещество, способное конденсироваться и испаряться. При испарении тепло поглощается, при конденсировании - выделяется. Холодильники, вырабатывая холод внутри, выделяют тепло снаружи. Вспомните, как в жаркое лето от холодильников в магазине исходит жар, если помещение не оборудовано еще одним холодильником - кондиционером, который тоже выбрасывает излишки тепла - на улицу. В тепловом насосе это тепло собирается и подается потребителю.

система выбрала этот ответ лучшим
4

Теплонасосный агрегат это...

Принцип действия теплового насоса попытаюсь объяснить особо, не углубляясь в «дебри» термодинамики и одновременно рассчитывая на то, что вами не забыты некоторые основополагающие понятия физики.

Устройства преобразующие (или использующие) при своём функционировании тепловую энергию называются тепловыми машинами.

Любое вещество с температурой отличной от абсолютного нуля обладает (содержит в себе) некоторым количеством тепловой энергии.

При непосредственном контакте двух тел более нагретое тело (содержащее большее количество тепловой энергии) нагревает (передаёт некоторое количество своей тепловой энергии) более холодное тело (содержащее меньшее количество тепловой энергии). При этом температура тел выравнивается.

Термодинамическая схема ТН и ТД

Изобретателем теплового насоса является достаточно известный дедушка Кельвин (лорд, между прочим). Именно он, проанализировав работы своего коллеги Карно, описавшего процесс работы тепловой машины с помощью цикла, впервые предложил практическую теплонасосную систему. Первоначальное (оригинальное) название теплового насоса «Умножитель тепла». Почему «умножитель» - да потому что дедушка Кельвин уже тогда говорил о том, что ограниченность запасов энергетических ресурсов не позволит непрерывно сжигать топливо в печах для обогрева, а его система призвана была кардинально сократить расход топлива на отопление.

Как это всё работает:

Конечно, с самого начала использования тепловых машин от них требовалось выполнение механической работы. Именно поэтому сперва появился тепловой двигатель ТД. В те далёкие времена тепловой двигатель представлял собой паровой котел, к которому трубой подсоединялся паровой, естественно поршневой, двигатель. Отработанный пар сбрасывался через другую трубу прямо «на улицу». Термодинамическая схема ТД показана на правой части рисунка. Высокотемпературным источником для ТД был паровой котёл, тепловая энергия от которого, провернув вал двигателя, выходила в атмосферу – низкотемпературный источник (рабочим телом у этого ТД был водяной пар). Механическую энергию вращающегося вала двигателя можно было использовать для решения всяких разных нужных задач.

Кто сформулировал принцип обратимости тепловой машины патентными органами не зафиксировано. Однако «Умножитель тепла» дедушки Кельвина использовал именно этот принцип. Термодинамическая схема ТН показана на левой части рисунка. Вращающийся механической энергией специального двигателя тепловой насос «перекачивал» тепловую энергию от низкотемпературного источника к высокотемпературному­! Практическая схема оригинального «умножителя тепла» от изобретателя - на картинке ниже:

Умножитель тепла Кельвина

Тепловой насос дедушки Кельвина использовал в качестве рабочего тела обычный воздух. Воздух с улицы 1 засасывался входным цилиндром 2 теплового насоса 4 и, расширяясь, охлаждался. Проходя через теплообменник 3, он нагревался до температуры воздуха улицы. Далее после сжатия в выходном цилиндре 6 ТН дополнительного подогретый при этом воздух 7 поступал в обогреваемое помещение. Тепловой насос 4 приводился в действие маленькой паровой машинкой 5.

Самое интересное, говорят, что эта система была фактически реализована «в железе» в одном из Швейцарских городков и использовала всего 5% топлива, которое ранее затрачивалась на прямое отопление этого помещения.

Вот такой на самом деле принцип действия теплового насоса.

Конечно со времён «Умножителя тепла» дедушки Кельвина много воды утекло. Конструктивно современные теплонасосные установки серьёзно отличаются от оригинала. С уличным воздухом работают в основном бытовые тепловые насосы (кондиционеры «тепло-холод»). Теплонасосные установки серьёзной мощности (N МВт) в качестве низкотемпературного источника используют тепло водоёмов и тепло нашей матушки Земли. В качестве рабочего тела используются фреоны, способные кипеть при температуре минус 20 Гр.С. По системе «гоняют» фреон надёжные компрессоры, приводимые в действие электродвигателями (в основном). А самое главное современные «умножители тепла» из каждого затраченного киловатта электроэнергии вырабатывают до 7 киловатт тепла. Однако принцип действия современного теплового насоса остался точно таким как у дедушки Кельвина.

Ну, вот так как-то.

Знаете ответ?
регистрация
OpenID