Основные методы регулирования компрессионных трансформаторов тепла. Условия установившегося режима

1) Трансформаторами тепла называются технические системы, в которых осуществляется отвод энергии в форме тепла от объектов с относительно низкой температурой к приемникам тепла с более высокой температурой. Такое преобразование, называемое в технике повышением потенциала тепла, не может, как следует из термодинамики, происходить самопроизвольно. Для повышения потенциала тепла необходима затрата внешней энергии того или иного вида: электрической, механической, химической, кинетической энергии потока газа или пара и др.

Процессы повышения потенциала тепла классифицируются обычно в зависимости от положения температурных уровней: верхнего - теплоприемника Т_в и нижнего - теплоотдатчика Т_н по отношению к температуре окружающей среды Т_0с, принимаемой в большинстве случаев равной 20°С (293 К).

В том случае, когда температура теплоотдатчика ниже температуры окружающей среды Т_н<Т_ос, а теплоприемника равна этой температуре Т_н=Т_ос, осуществляющая отвод тепла система (трансформатор тепла) называется рефрижератором (класс R - от английского слова refrigeration - охлаждение).

При Т≥То.с и Т_в>Т₀.с соответствующий трансформатор тепла называется тепловым насосом (класс Н - от английского слова heat - тепло).

При Т_н<Т_о:с и Т_в>Т_ос трансформатор тепла осуществляет обе функции - и рефрижератора, и теплового насоса; он называется комбинированным (класс RH).

В основном работа рефрижератора заключается в выработке холода, т. е. отводе в окружающую среду тепла от объектов, температура Т_н которых ниже температуры окружающей среды. В зависимости от уровня Т_н рефрижераторы делятся на две подгруппы: при Т_н≥120 К соответствующие системы называются холодильными, при Т_н<120 К - криогенными.

Теплонасосная система предназначена для использования тепла, отводимого от окружающей среды или другого низкопотенциального источника (например, отработавшей воды или пара), для бытового или технологического теплоснабжения - подвода тепла при Т_в>Т_ос. Обычно Т_в не превышает 400-450 К, поскольку тепло более высокого потенциала, как правило, выгоднее получать при использовании химического или ядерного топлива.

На рис. 1 показаны характерные температурные зоны использования трансформаторов тепла различного назначения.

Рис. 1. Температурные зоны использования трансформаторов тепла различного назначения.

Теплоприемником - охлаждающей средой, к которой отводится тепло от охлаждаемого объекта, в рефрижераторных системах служит обычно окружающая среда (атмосферный воздух или вода), в теплонасосных и комбинированных системах отапливаемые помещения или обогреваемые элементы технологической аппаратуры.

Очевидно, что процессы во всех трансформаторах тепла трех описанных видов (R, Н и RH) независимо от конкретной схемы должны моделироваться обратными термодинамическими циклами.

2)