Тепловые насосы в холодильных циклах

Рис. ХУП-21. Принципиальная схема холодильного цикла с тепловым насосом

Весьма перспективна разработка крионасосов на базе газовых холодильных машин. Применение указанных криогенных систем открывает большие возможности в создании малогабаритных, автономных и эффективных устройств откачки. Причем для этих целей могут быть использованы как машины, работающие по обратному циклу Стирлинга, так и машины, построенные по принципу низкотемпературного теплового насоса. [c.110]

Для ожижения гелий необходимо предварительно охладить ниже 20 К, отвод тепла следует осуществлять на ряде температурных уровней, поэтому холодильные машины должны быть многоступенчатыми. Типичным примером такого цикла является гелиевый ожижитель, выполненный на базе трехступенчатого теплового насоса (рис. 76). В этой схеме гелий, сжатый до 2,06 Мн/м ( в количестве 10% от количества гелия, циркулирующего в тепловом насосе), проходит последовательно три теплообменника, между которыми осуществляется отвод тепла на температурных уровнях 80, 35 и 14" К- После дросселирования на нижней ступени гелий частично ожижается, а обратный поток через теплообменники направляется в компрессор. Производительность этого ожижителя 1,5 л1ч жидкого гелия, расход энергии 18 мдж л (5 квт-ч1л). [c.150]

Циклами тепловых насосов служат циклы холодильных установок, работающих в другом интервале температур. Экономичность цикла теплового насоса,потребляющего для переноса теплоты работу, характеризуется коэффициентом преобразования теплоты (6.2) [c.174]

Как уже отмечалось, холодильные установки и тепловые насосы работают по обратным (против часовой стрелки) круговым процессам,или циклам. [c.168]

Для колонн, работающих при высоких кратностях орошения и относительно небольших разностях температур между низом и верхом колонны, выгодно применять холодильные циклы, основанные на принципе теплового насоса. Так, пропиленовый тепловой насос может быть с успехом применен в колонне для [c.35]

Легкий газ с верха колонны 7 после дополнительной осушки идет в блок низкотемпературной ректификации. В теплообменной аппаратуре блока газ охлаждается до минус 135° С, при этом все углеводороды, за исключением части метана, ожижаются. Остаточный газ, состоящий из Нг и GH4, отдает свой холод прямому потоку и отводится из цеха конденсат дросселируется до 2—2,5 ат и поступает в метановую колонну 14. Метан, получаемый с верха колонны с температурой минус 158° С, частично направляется в метановый холодильный цикл для создания орошения колонны, частично выводится из цеха, предварительно отдавая холод прямому потоку газа. Кубовая жидкость метановой колонны, состоящая из углеводородов Сг, направляется на разделение в этиленовую колонну 16. Колонна работает с этиленовым тепловым насосом. Температура верха колонны минус 100° С, давление 1,5—1,3 ат, число тарелок 100. Выделяющийся с верха колонны этилен промывается ацетоном для удаления ацетилена и отводится из цеха, предварительно отдавая свой холод прямому потоку. Этановая фракция с низа колонны 16 также проходит тенлообменники и отводится из цеха. [c.168]

Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное и зимнее время они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или путем реверсирования работы холодильной машины по циклу так называемого теплового насоса . [c.696]

На рис. 122 показаны два варианта внешних холодильных циклов. В первом варианте (рис. 122, а) конденсация хладагента проводится в результате испарения кубовой жидкости (схема теплового насоса). Во втором варианте (рис. 122, б) хладагент для конденсатора и теплоноситель для кипятильника циркулируют раздельно. В тех случаях, когда температура куба колонны выше температуры [c.192]

При зимнем кондиционировании наружный воздух подогревают в калорифере горячей водой, а в местных кондиционерах обычно ставят электронагреватели. Выпускают также кондиционеры с реверсивным циклом в холодное время года автоматический переключатель режимов (см. рис. 49) изменяет Направление потоков хладагента и холодильная машина превращается в тепловой насос (воздухоохладитель становится конденсатором, а конденсатор — испарителем). У всех кондиционеров температура регулируется автоматически. [c.263]

Компрессор пропиленового холодильного цикла с тепловым насосом, производительность 48 188 кг/ч 8640/280 103680/520 500 2870 [c.237]

Обратным циклом называется цикл, в котором теплота переходит от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой за счет затрат извне энергии. Такие циклы осуществляются в холодильных машинах и тепловых насосах, в них работа сжатия больше работы расширения. [c.36]

Выделение концентрированного этилена из этан-этиленовой фракции сопряжено с определенными трудностями, обусловленными сравнительно близкими температурами кипения этилена и этана (—103,9 и —88,6°С при атмосферном давлении). В связи с этим для разделения этан-этиленовой фракции при высоком давлении требуется много тарелок (около 75) и высокое флегмовое число (4,5—5). Поэтому в процессе выделения этилена расходуется значительное количество энергии, в частности холода, необходимого для конденсации орошения. Для снижения расхода энергии используются внешние и внутренние холодильные циклы с максимальным использованием холода и тепла отходящих потоков. Эти циклы, как правило, основаны на принципе теплового насоса. [c.49]

При проектировании малых холодильных установок (до 100 тыс. ккал/ч) рекомендуется предусматривать возможность их работы в переходные периоды года по циклу теплового насоса для нагревания помещений или приточного воздуха. [c.416]

Цикл теплового насоса. Всякая холодильная машина по существу является тепловым насосом, так как служит для перекачивания тепла с низкого температурного потенциала на более высокий. Однако в обычном холодильном цикле теплым источником является окружающая среда, и задача состоит в охлаждении тела до <2 окр.ср- Можно представить себе цикл, в котором, наоборот, окружающая среда будет холодным источником, и задача —получить тепло с /> р.ср. Этот цикл обычно и называется циклом теплового насоса. Цикл Карно для теплового насоса изображается в диаграмме 5 — Т совершенно так же, как и для холодильной машины (рис. 7, а). Эффективность этого цикла оценивается отношением полученного тепла к тепловому эквиваленту затраченной работы. [c.18]

Комбинированный цикл. Осуществляя обратный цикл, можно одновременно получить холод и тепло. Такой цикл называется обратным комбинированным, или теплофикационным (рис. 7, б). Он состоит из двух циклов холодильного 1—2—3—4 и теплового насоса 2—5—6—3. Обратный комбинированный цикл эффективнее двух отдельных циклов, так как в нем используется тепло на обоих температурных уровнях. [c.19]

В холодильном цикле тепло переносится от охлаждаемого тела к окружающей среде. В цикле динамического отопления, чаще всего называемом тепловым насосом, перенос тепла происходит от окружающей среды к нагреваемому телу, так как назначение этого цикла состоит в поддержании температуры тела выше температуры окружающей среды. Такой перенос тепла, также как в холодильном цикле, не может быть осуществлен без затраты работы. [c.7]

Холодильный цикл и цикл теплового насоса отличаются друг от друга только положением интервала температур. Первый из них имеет температуру окружающей среды своим верхним пределом, а второй—нижним. В энтропийной диаграмме на рис. 1 показаны три обратных круговых процесса. Обратный круговой процесс 1—2—3—4 (рис. 1,а), совершающийся между температурами охлаждаемого тела Тц и окружающей среды Т, является холодильным циклом. Цикл теплового насоса 5—6—7—8 (рис. 1,6) представляет обратный круговой процесс, в котором тепло источника, отводимое при температуре окружающей среды Т, переносится к горячему источнику с температурой %. [c.7]

Холодильные циклы применяются не только для получения холода, но и в энергетике. В крупных промышленных центрах при снабжении теплом от ТЭЦ предприятий разных отраслей промышленности, как правило, имеется потребность в паре разных давлений. Расходовать весь пар, идущий на теплофикацию от отбора турбины при само.м высоком давлении, нецелесообразно, так как это сокращает выработку электроэнергии на ТЭЦ. Для рационального теплоснабжения в этом случае следует применять на отдельных предприятиях тепловые насосы. [c.11]

По существу цикл теплового насоса, а не холодильный, обратен прямому круговому процессу. Если осуществить обратимые циклы теплового двигателя и затем теплового насоса, то во внешней среде не произойдет никаких изменений. В циклах теплового двигателя и холодильной машины направление рабочих процессов и диапазон температур, в котором они совершаются, различны. [c.14]

В циклах теплового насоса и холодильном надо стремиться к тому, чтобы процессы подвода и отвода тепла протекали только при температурах источников, так как разность температур в этом случае приводит к необратимым потерям и к дополнительной затрате работы. Очень часто задачей динамиче- [c.20]

Характеризуя цикл теплового насоса, относят все величины в отличие от холодильного цикла к полученному теплу. Исходя из этого, можно также и здесь оценить необратимость цикла по приращению энтропии. Сделаем это в рассматриваемом примере. Если в обратимом и необратимом циклах отводятся одинаковые количества тепла <7, то составив тепловые балансы, можно вычислить дополнительную работу ДЛ/=Л/ —затрачиваемую в необратимом цикле [c.21]

Термодинамический анализ практических условий осуществления циклов холодильной машины и теплового насоса приводит к следующим выводам [31, 45]. [c.21]

Термодинамическое совершенство обратных круговых процессов может быть правильно оценено с помощью обратимого (обобщенного) цикла. Характер термодинамических процессов обратимого цикла может быть установлен только путем изучения взаимодействия рабочего тела со средой, поэтому такой цикл будет различен для каждого из источников, определяющих условия работы холодильной или греющей машины. Обратимый холодильный цикл определяется постоянной температурой окружающей среды, являющейся верхней его границей, и характером термодинамических процессов охлаждаемого источника. Обратимый цикл теплового насоса зависит от постоянной температуры внешней среды, являющейся нижней границей цикла, и характера термодинамического процесса нагреваемого источника. В случае постоянства температур источников обратимым циклом является цикл Карно. [c.21]

В том случае, когда назначением холодильной машины является только получение холода при источниках охлаждения и отвода тепла постоянной температуры и Т, то цикл 1 — 2 —с —3 — 3 —1 не может быть обратимым. Если отводится все тепло при температуре Т, цикл теплового насоса 2 — 2— с, совершение которого требует затраты работы Л/а, по существу не может быть использован. [c.164]

Отметим, что величина о будет не одинаковой для различных рабочих тел в заданном температурном интервале Т—То холодильного цикла, так как величины отопительного коэффициента цикла теплового насоса 2 —2—С и температура Т а меняются в соответствии с физическими свойствами каждого вещества. [c.168]

Тепловой насос Мак-Магона—Джиффорда. Другим типом газовой холодильной машины является разработанная Джиффордом и Мак-Магоном машина, названная ими тепловым насосом . Особенностью цикла этого агрегата, выполненного в виде поршневой машины, является использование выхлопа из постоянного объема в качестве основного холодопроизводящего процесса. Характерным такл е является то обстоятельство, что расширение газа в поршневой машине сопровождается отдачей энергии в окружающую среду в виде тепла, а не работы выходящий поток имеет более высокую энтальпию, чем входящий в машину. [c.81]

В работе [33] выполнено сравнение двух технологических схем для разделения смеси этилен — этан при высоком давлении (1,9 МПа) с замкнутым лропиленовым холодильным циклам (с тепловым насосом на внешнем хладоагенте) и при низком давлении [c.301]

Чаще всего разделение ведут при 30—40 кгс/см (3—4 МПа), что для отделения метано-водородной фракции требует температуры —100 °С. Она создается этиленовым холодильным циклом, который может работать лишь при наличии пропиленового (реже аммиачного) холодильного цикла. Пропилен при сжатии и охлаждении водой способен конденсироваться, и при дросселировании до разных давлений может создать температуру от О до —40°С. При такой температуре конденсируют компримированный этилен, за счет чего при дросселировании до разных давлений создается температура от —60 до —100 °С. Ввиду высокой стоимости создания такого холода на современных установках применяют разнообразные. меры по его экономии. Прежде всего, утилизируют холод и давление получаемых фракций за счет их дросселирования, де-тандирования, использования принципа теплового насоса и т. д. Широко применяют также ступенчатое охлаждение агентами с разным градиентом температур, в том числе и для создания флегмы в так называемых разрезных ректификационных колоннах, разделенных на две или более части со своими дефлегматорами, из которых только верхний работает при наиболее низкой температуре. Применяют раздельный ввод газа и конденсата по высоте колонн в места, соответствующие их составу, и т. д. Все это позволило снизить затраты энергии на разделение газа и вместе с усовершенствованиями в стадии пиролиза и укрупнением установок существенно удешевить получаемые фракции олефинов. [c.59]

МПа) с разомкнутым этиленовым холодильным циклом (с тепловым насосом на верхнем продукте). По схеме а (рис. V-24) остаточное содержание метана в сырье выделяется с верха колонны и этилен отбирается из колонны в жидкой фазе в виде бокового погона. Пропиленовый холодильный цикл иапользуется для конденсации паров в верху колонны и создания холодного орошения и для подогрева низа колонны и промежуточного подогрева флегмы в нижней части колонны. По схеме б пары с верха колонны после комцримирования до 1,7 МПа и охлаждения в пропиленов ом холодильном цикле конденсируются в основном в кипятильнике этиленовой колонны. Ниже приведены основные характеристики процесса разделения по обеим схемам для установки мо<щностью 500 тцс. т этилена в год [c.302]

Тепловые насосы служат для нафевания объекта, например дли и[иГ1ления помещений. Как и холодильная установка, тепловой насос (рис. 6.14) работает по обратному циклу, т.е. за счет работы в компрессоре К (или теплоты другого потенциала) отбирает теплоту 92 У источника низкой температуры И (испарителе) и сообщает теплоту 91 источнику высокой температуры (теплоприемнику) ТП, причем 9i = 92 + Iq- [c.173]

Все описанные выше газовые циклы как холодильные и криогенные, так и теплонасосные имеют тот общий недостаток, что нагревание и охлаждение газа во всем интервале рабочих температур осуществляется в машинах — компрессоре и детандере. Это исключает возможность использовать такие циклы для работы в значительных интервалах температур, так как необходимая степень повышения давления рт1р,1 (или соответственно расширения) получается слишком большой. Кроме того, при большом интервале рабочих температур компрессор должен работать либо при очень низких начальных температурах (в холодильных и криогенных циклах), либо при очень высоких конечных (в тепловых насосах). Все это в практических условиях привело бы к большим потерям. [c.254]

Детандерный рефрижераторный цикл. Мак-Магон и Джиффорд наряду с тепловым насосом разработали еще один вариант газовой холодильной машины, которая может быть определена как детандер с регенератором, расположенным в мертвом объеме цилиндра [c.85]

Ожижение с использованием газовых холодильных машин. Газовые холодильные машины типа теплового насоса Мак-Магона— Джиффорда или машины Филипс могут быть использованы для предварительного охлаждения гелия в цикле его ожижения по методу дросселирования. Такой способ ожижения принципиально не отличается от метода дросселирования с предварительным охлаждением азотом и водородом, однако требует применения ГХМ сложной конструкции. [c.149]

Американские и немецкие специалисты обычно используют в схеме ректификации этан-этиленовой смеси принцип теплового насоса с этиленом в качестве рабочего тела. Если установка разделения пйрогаза работает по низкотемпературной схеме, этиленовый компрессор обычно является одновременно и холодильным компрессором в каскадном холодильном цикле. Ректификацию этан-этиленовой смеси по таким схемам обычно ве- [c.338]

Последние годы в криовакуумной технике расширяется применение газовых холодильных машин (ГХМ). Это связано с тем, что ГХМ компактны и обладают высокой эффективностью. Существует большое число разных типов поршневых ГХМ, однако наибольшее распространение получили системы, работающие по обратному циклу Стирлинга и по циклу низкотемпературного теплового насоса. [c.101]

В цикле, разработанном Гиффордом а Мак-Магоном, для получения холода используется процесс выхлопа газа из цилиндра, при котором совершается работа преодоления внешнего давления. ГХМ, работающая по такому циклу, названа ими тепловым насосом. Этот тип машин при невысокой эффективности обладает такими преимуществами, как простота устройства, надежность. Схема одноступенчатой холодильной машины изображена на рис. 135. [c.159]

Пароэжекторные холодильные машины работают так же, как и абсорбционные, с затратой тепловой энергии. Холодильным агентом является вода, которая охлаждается частичным испарением при вакууме (около 3- 8 мм рт. ст. или 400-Ь 1650 н м ). Принципиальная схема пароэжекторной холодильной машины показана на рис. 135, а. Для создания вакуума в И применяется эжектор (рис. 135, б), состоящий из сопла 1, камеры смешения 2 и диффузора 3. В паровом котле получается рабочий пар с давлением р, который поступает в сопло эжектора. При расширении пара в сопле до давления ро потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию движущейся струи рабочего пара, которая в камере смешения увлекает холодные пары, поступающие из И и смешивается с ними. Смесь паров с давлением ро поступает далее в диффузор, где в расширяющейся части за счет снижения скорости движения происходит сжатие смешанного пара до давления конденсации Рк- Затем пар конденсируется в /(Д. Полученная жидкость делится на два потока. Один поступает в И через РВ при давлении ро, а другой насосом перекачивается в паровой котел, на что затрачивается работа н. На рис, 135, в показан теоретический цикл в диаграмме 5—Т линия 1—2 — адиабатическое расширение сухого рабочего пара в сопле эжектора от давления пара в котле р до давления в испарителе ро линия 2—4 — смешение рабочего пара (состояние 2) с сухим насыщенным паром из И (состояние 4), 6 — точка смеси линия 5—7 —сжатие смеси рабочего и холодного паров в диффузо- [c.213]

Пропилено-этиленовая каскадная холодильная установка цеха газоразделения с испарителями непосредственного охлаждения представлена на листе 77. Кипение этилена и пропилена происходит непосредственно в технологических аппаратах. В цикл холодильной установки включены два турбокомпрессора. Двухступенчатый турбокомпрессор работает на этилене, трехступенчатый на пропилене и имеет общий привод и систему смазки с турбокомпрессором, работающим по циклу теплового насоса. С помощью данной установки осуществляется получение разнопотенциального холода при температуре конденсации 38° С на этилене (при температурах кипения —98° С и —71° С) на пропилене (при температурах кипения —43° С, —22° С и 8° С). [c.33]