6. Termodinamička analiza levokretnih kompresionih rashladnih postrojenja sa tečnosću-parom 6.1
Uvod
Opšta šema energetskih tokova levokretnih kružnih procesa Toplotni ponor Tp > Ti
Qpred (Φpred ) Radni fluid
Dopunska energija potrebna za ostvarivanje levokretnog kruznog procesa
Qprim (Φprim ) Toplotni izvor Ti
•
Svrha postojanja levokretnih kružnih procesa je:
6.2
Hlađenje nesavršeno (toplotno) izolovanih prostora – hladnjače, frižideri, razne prostorije u letnjem periodu – i namensko hlađenje (postupci zamrzavanja proizvoda, pravljenje leda,...) različitih materija na temperature niže od temperature okolnog prostora
Grejanje – obično samo za zagrevanje prostora – nadoknađivanje toplotnih „gubitaka“
Kompresiona postrojenja levokretnih kružnih procesa
•
Dopunska energija – mehanički rad (mehanička snaga)
•
Ukoliko služe za hlađenje, mera (energetskog) kvaliteta levokretnog kružnog procesa opisuje se stepenom (ili koeficijentom) hlađenja
εh =
Φprim Pkp
=
Qprim Wkp
⎛ željeno energetsko dejstvo TDS na okolinu ⎞ ⎜= ⎟ ⎝ neophodno energetsko dejstvo okoline na TDS ⎠
ε h = COPR - Coefficient Of Performance of Refrigirater
Φprim – rashladna snaga ili rashladni učinak postrojenja Pkp – mehanička snaga potrebna za ostvarivanje kružnog procesa
75
•
Ukoliko služe za grejanje, mera (energetskog) kvaliteta levokretnog kružnog procesa opisuje se stepenom (ili koeficijentom) grejanja
εg =
Φpred Pkp
=
⎛ željeno energetsko dejstvo TDS na okolinu ⎞ ⎜= ⎟ ⎝ neophodno energetsko dejstvo okoline na TDS ⎠
Qpred Wkp
ε g = COPHP - Coefficient Of Performance of Heat Pump
Φprim – grejna (toplotna) snaga ili grejni (toplotni) učinak postrojenja Pkp . – mehanička snaga potrebna za ostvarivanje kružnog procesa
6.3
Parna kompresiona rashladna postrojenja
6.3.1
Karnoov (Carnot) kružni proces
•
Kao i kod desnokretnih, Karnoov levokreti kružni proces je termodinamički „najbolji“ levoktrtni kružni proces – povratni kružni proces
•
Levokretni Karnoov kružni proces, kao i desnokretni, sastoji se od 4 povratne promene stanja: izentropske kompresije izotermskog „hlađenja“
s = idem T = idem
T2 = T3 = Tp = idem
3-4 4-1
izentropske ekspanzije izotermskog „zagrevanja“
s = idem T = idem
T4 = T1 = Ti = idem
I levokretni Karnoov kružni proses je povratni kružni proces ∆Sis = ∆S ti + ∆S tp + ∆S rs = 0 C
T
p
2
m de i =
Ttp
dT
3
i p=
4
dem
Tti
1
dT
•
1-2 2-3
s
76
Detaljna šema postrojenja
Šema postrojenja
K ondenzator
Φ kd = Φ p red
3
Ptur T urbi na
2
Pk o m Tt i= id em
K o m p re so r
Is
4
1
Ispa ri va č
•
Kd
Ttp = id em
Φ is = Φ p rim 4
3
2
1 Kp
H lađ en i p ro sto r
RASHLADNA SNAGA – toplotni protok sa toplotnog izvora na rashladni fluid (primljeni toplotni protok)
Φhl = Φprim = ΦIs = qm (h1 − h4 ) = qmTTi ( s1 − s4 )
( p = idem )
ili RASHLADNI UČINAK – količina toplote koju rashladni fluid u isparivaču primi od toplotnog izvora
Qhl = Qprim = QIs = Q4-1 = m(h1 − h4 ) = mTTi ( s1 − s4 )
( p = idem )
C
T
p=
2
Ttp
dT
3
m ide
Pkp
m ide
Tti
1
dT
4
p=
Φ p rim qm s
•
Predati toplotni protok – toplotni protok sa rashladnog fluida na toplotni ponor
Φpred = ΦKd = qm (h2 − h3 ) = qmTTp ( s2 − s3 )
( p = idem )
ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru Qpred = QKd = m(h2 − h3 ) = mTTp ( s2 − s3 )
77
( p = idem )
C
T
m ide = p
2 dT
3
Φ pred
p=
m ide
Tti
1
dT
4
Ttp
qm s •
Mehanička snaga uložena za pogon kompresora Pkom = qm (h2 − h1 )
( s = idem )
ili rad uložen za pogon kompresora ( s = idem )
Wkom = m(h2 − h1 ) •
Mehanička snaga koju pri izentropskom i ravnotežnom širenju u turbini para preda vratilu Ptur = qm (h3 − h4 )
( s = idem )
ili rad koju pri izentropskom i ravnotežnom širenju u turbini para preda vratilu („dobijeni“ rad) ( s = idem )
Wtur = m(h3 − h4 ) •
Mehanička snaga potrebna za ostvarivanje levokretnog kružnog procesa Pkp = Pkom − Ptur = qm [ (h2 − h1 ) − (h3 − h4 )]
Pkp = Φpred − Φprim = ΦKd − ΦIs = qm [ (h2 − h3 ) − (h1 − h2 ) ] = qm ( s2 − s3 )(TTi − TTp ) C
T
p=
2
Ttp
dT
3
m ide
Pk p
m ide
Tti
1
dT
4
p=
qm s •
Koeficijent hlađenja
ε h,Carnot = ε h,C =
ε h,c =
Φprim Pkp
=
Φprim Φpred − Φprim
=
Ti ( S1 − S 4 ) Ti = Tp ( S 2 − S3 ) − Tp ( S1 − S 4 ) Tp − Ti 78
•
Zbog činjenice da je proces isparavanja, odnosno kondenzacije realnog fluida izobarskoizotermski proces, izotermski procesi 2-3 i 4-1 se relativno lako ostvaruju
•
Tehnički problemi se javljaju pri ostvarivanju procesa izentropskog sabijanja vlažne pare 1-2, odnosno, njenog izentropskog sabijanja širenja 3-4. − Rad koji radni fluid izvrši u turbini Wizvrš je veoma mali, dvofazne mešavine tehički nepodobni radi fludi, a turbina (ili ekspazioni cilindar je veoma skup uređaj), proces 2-3 ⇒ turbina se zamenjuje sa (mnogo jeftinijim) prigušnim ventilom
− Kompresor usisava vlažnu paru – isti problemi i kod Rankin-Klauzijusovog procesa – proces 1-2 , → stanje 1, pomera se u desno do stanja suve ili čak predrejane pare. To se obezbeđuje ili automatskim upravljanjem (regulacijom) procesa ili ugradnjom dopunskog uređaj – odvajača tečnosti (pare). 6.3.2
Parno kompresiono rashladno postrojnje sa prigušnim ventilom i sa usavanjem (suvo)zasićene pare u kompresor – idelan ciklus
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu
Šema postrojenja (Termodinamika) Kd
C
T
Φ kd = Φ pred
2 p = idem
s = idem
3
p = idem
Pkom
PV
Kp Tti = idem
Tti
4
h3 = h4
Ttp = idem
Ttp
Φ is= Φ prim
1
Is
Hlađ en i p ro sto r
s
Prikaz procesa u h − s koordinatnom sistemu
h
p=
ide
m
m ide
wkomp
1 qprim
C
p=
s = idem
qpre d
2
3 4
h3 = h4
s
79
Šema postrojenja (Primenjena termodinamika, Rashladna postrojenjenja, ...) - parno kompresiono rashladno postrojnje sa prigušnim ventilom i sa odvajačem tečnosti Kd 3
2
Φ pred Odvajač
tečnosti
PV 4
Kd
Kp
Ttp = idem
1
,, 4 , 4
Kp OT
CV
1
PV 4
Tti = idem Is
2
3
Is
Φ prim
Hlađeni prost or
Rashladna snaga C
T
ili rashladni učinak
2
Qhl = Qprim = QIs = Q4-1 = m(h1 − h4 )
p = idem
s = idem
3
p = idem h3 = h 4 4
•
Predati toplotni protok – toplotni protok sa rashladnog fluida na toplotni ponor
Ttp Tti
1
Φ prim
qm s
C
T
2
Φpred = ΦKd = qm (h2 − h3 )
3
ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru
p = idem
h3 = h4
p = idem
4
Qpred = QKd = m(h2 − h3 )
Φ pred
s = idem
Φhl = Φprim = ΦIs = qm (h1 − h4 )
Ttp Tti
1 qm s
•
Mehanička snaga uložena za pogon kompresora Pkom = Φpred − Φprim = ΦKd − ΦIs = qm (h2 − h1 ) ili rad uložen za pogon kompresora
Wkom = Wteh,1-2 = Qpred − Qprim = QKd − QIs = m(h2 − h1 )
80
C
T
2
h 3 = h4
s = idem
3
p = idem p = idem
Ttp Tti
1
4
Pkom qm s
Koeficijent hlađenja
εh =
Pkp
=
Φis Pkom
=
qm (h1 − h4 ) h1 − h4 = qm (h2 − h1 ) h2 − h1
Termodinamička analiza C
T
Zamenom turbine sa prigušnim ventilom, istovremeno se smanjuje rashladna snaga postrojenja za
2 3
s = idem
•
Φprim
p = idem p = idem
h3 = h 4
∆Φprim = ∆ΦIs = qmTTi ( s4 − s3 )
4
Ttp Tti
1
∆Φ prim qm s
C
T
i za isti iznos povećava potrebna mehanička snaga potrebna za pogon kompresora ∆Pkom = qmTTi ( s4 − s3 ) ,
2 3
p = idem
h3 = h4
p = idem
4
pa se koeficijent hlađenja tako smanjuje po dva osnova
s = idem
•
Ttp Tti
1
∆ Pkp = ∆ Pkom qm s
81
Primer postrojenja – tzv. “kućni“ frižider
6.3.3
Nepovratnosti u procesima kompresiono rashladnih postrojnja – realan ciklus
Iako su i pri procesma predaje toplote (kondezator, ispariavač), neizostavno prisutni disipativni efekti, pa ovi procesi realno nisu izobarski, ova odstupanja su beznačajna, pa se obično ne uzimaju u obzir. Najveća odstupanje „realnog“ od „idealnog“ procesa dešava se u procesu adijatermskog sabijanja pare u kompresoru. Pri tom, odvijanje procesa u mehaničkoj neravnoteži predstavlja glavni uzročnik njegove nepovratnosti i povećanja entropije. To dalje ima za posledicu povećanje mehaničke snage potrebne za pogon kompresora ∆Pkom .
C
T
2i
d
2
p = i dem
3 h3 = h4
Tt p
p = i dem
Tt
i
1
4
qm s
C
T
2id 3 h3 = h4
p = idem
Ttp
p = idem
4
2
Tti
1
∆ Pkom qm s
82
6.3.4 Parno kompresiono rashladno postrojnje sa pothlađivanjem kondenzata, prigušnim ventilom i usavanjem pregrejane pare u kompresor
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu
Šema postrojenja
C
T
4
Ph
3
Kd
2
2 p = idem
4 p = idem h4 = h5 5
Ttp = idem
s = idem
3
6
1 Kp
Ttp
Hlađeni prostor
Tti
5
6
Is
Pr
1
PV
Tti = idem s
Prikaz procesa u h − s koordinatnom sistemu
i p=
C
p=
4
3
m de
1 6
idem
qprim
qpred
s = idem
wkomp
2
h
h4 = h 5
5 s
Φprim = qm (h1 − h6 ) Qprim = Qis + Qpr = Q4-6 + Q6-1 = m(h1 − h6 )
Φpred = qm (h4 − h2 ) Qpred = Qkd + Qph = Q2-3 + Q3-4 = m(h4 − h2 ) Pkomp = qm (h2 − h1 ) Wkomp = Wteh,1-2 = m(h2 − h1 ) •
Koeficijent hlađenja
εh =
Φprim Pkomp
83
=
h1 − h5 h2 − h1
6.4
Načini za povećanje koeficijenta hlađenja kompresionih rashladnih postrojenja sa parom
6.4.1
Pothlađivanjem kondenzata - parno kompresiono rashladno postrojnje sa pothlađivanjem kondenzata, prigušnim ventilom i usavanjem suve pare u kompresor
Šema postrojenja
Ph
4
Kd
3
2
Φ p re d
Odvajač
t e č nost i
4
1
,, 5 , 5
PV 5
Ph
Kp
Ttp = idem
Kd
OT
CV
1
PV 5 Is
Tti = idem
Φ prim
Is
Hlađ en i p ro sto r
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu C
T
3
p = idem
4 p = idem h4 = h5 5
s = idem
2
Ttp Tti
1
s
Prikaz procesa u h − s koordinatnom sistemu h
C
p=
4
3
idem
wkomp
s = idem
m ide = p
1 qprim
qpred
2
h4 = h5
5 s
84
2 Kp
3
C
T
Rashladna snaga (primljeni toplotni protok)
2
Φhl = Φprim = ΦIs = qm (h1 − h5 )
3
ili rashladni učinak
p = id em
4 5
Qhl = Qprim = QIs = Q4-1 = m(h1 − h5 )
h4 = h5
p = id em
s = idem
•
Ttp Tti
1
Φ p rim qm s
Predati toplotni protok
•
C
T
Φpred = ΦKd + ΦPh
2
Φpred = qm (h3 − h2 ) + qm (h4 − h3 ) = qm (h4 − h2 )
3 4
ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru i pothlađivaču preda toplotnom ponoru
Ttp
Φ pred
Tti
5
1
Qpred = QKd + QPh
qm s
Qpred = m(h3 − h2 ) + m(h4 − h3 ) = m(h4 − h2 ) snaga uložena za ili rad uložen za
pogon pogon
C
T
2 3
Pkomp = qm (h2 − h1 )
p = id em
4
ili rad uložen za pogon kompresora
Pk o m p = id em
h4 = h 5 5
Wkom = Wteh,1-2 = m(h2 − h1 )
s = idem
Mehanička kompresora kompresora
•
Ttp Tti
1
qm s
Koeficijent hlađenja
εh =
Φprim Pkp
=
ΦIs Pkom
=
qm (h1 − h5 ) h1 − h5 = qm (h2 − h1 ) h2 − h1 •
C
T
p = idem
3 4 h4 = h5
p = idem
5
Termodinamička analiza
Rashladna snaga postrojenja postrojenja sa pothlađivanjem kondenzata u odnosu na rashladno postrojenje bez pothlađivanja kondenzata (6.3.2), veća je za
2 s = idem
•
Ttp
∆Φprim = ∆ΦIs = qm (h3 − h4 ) = qm (h3 − h5 ) ,
Tti
1
dok mehanička snaga potrebna za pogon kompresora Pkom , ostala je nepromenjena.
∆Φ prim qm s
85
6.4.2
Regenerativno pothlađivanje – pothlađivanjem kondenzata, pregrevanjem suve pare po izlasku iz isparivača
Šema postrojenja Ph 4
Pr
Kd
3
2
Φ p red
Kp
Ttp = idem
6
PV 5
4
1
,, 5 , 5
OT
Ph
CV
Tti = idem
Φ p rim
Is
3
Kp
6
OT
1
PV 5 Is
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu C
T
2 3
Ttp
4 6
5
Tti
1
Φ reg
Φ reg
qm s
Prikaz procesa u h − s koordinatnom sistemu
q reg
p=
4
3
m ide
1
qreg
m ide = p
6 qprim
qpred
s = idem
wkom p
2
h
h4 = h 5
5 s
86
2
Pr
Hlađeni pros tor
C
Kd
•
C
T
Rashladna snaga
2
Φhl = Φprim = ΦIs = qm (h6 − h5 )
3
ili rashladni učinak
Ttp
4
Qhl = Qprim = QIs = Q5-6 = m(h6 − h5 ) 5
6
Φ p rim
•
Tti
1
qm s
Predati toplotni protok
C
T
Φpred = ΦKd = qm (h2 − h3 )
2
ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru
3
Ttp
4
Qpred = QKd = m(h2 − h3 )
5
Φ p red
Tti
1
6
qm s •
Mehanička snaga kompresora
uložena
za
pogon
C
T
2
Pkomp = qm (h2 − h1 )
3
ili rad uložen za pogon kompresora
Ttp
4
Pk o m
Wkom = Wteh,1-2 = m(h2 − h1 ) 5
6
Tti
1
qm s •
Koeficijent hlađenja
εh =
Φprim Pkp
=
ΦIs Pkom
=
•
C
T
3
Ttp
4
∆Φ p rim
6
∆Φprim = ∆ΦIs = qm (h3 − h4 ) = qm (h3 − h5 )
Tti
1
Termodinamička analiza
Rashladna snaga postrojenja sa regenerativnim pothlađivanjem kondenzata, u odnosu na rashladno postrojenje bez pothlađivanja kondenzata, veća je za
2
5
qm (h6 − h5 ) h6 − h5 = qm (h2 − h1 ) h2 − h1
Istoveremeno povećanjava se potrebe za mehaničkom snagom za pogon kompresora Pkom .
∆ Pk o m qm s
87
6.4.3 Višestepenim sabijanjem sa međuhlađenjem 6.4.3.1 Višestepenim sabijanjem sa „spoljašnjim“ međuhlađenjem
Šema postrojenja
Kd
5
4
Ph Kp2
Φ p red
3 Mh 2
6 Ttp = idem Kp1
Odvaj ač
tečnosti
PV7
Ph
3
6
Is
Φ prim
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu C
T
2 4
5 pmin = ide m 6
2
p m = ide m
pmin = ide m
s = idem
3
Ttp i p=
m de
Tti
1
h6 = h7 7
s
Prikaz procesa u h − s koordinatnom sistemu 2
h 4
5
3 1 qp rim
C
m ide dem i x= a = p m pm em = id p mi n
2
h6 = h7
7 s
88
3 Mh 2 1
PV 7
Hlađeni prostor
6
Kp1
OT
CV
Tti = idem Is
4 Kp2
1
,, 7 , 7
Kd
5
C
T
Φhl = Φprim = ΦIs = qm (h1 − h7 )
2 4
5 pmi n= id e m 6
ili rashladni učinak
2
p m = id e m
3
Qhl = Qprim = QIs = Q7-1 = m(h1 − h7 )
Ttp
s = ide m
Rashladna snaga
pmi n= id e m
p=
m id e
Tti
1
h6 = h 7 7
Φ p rim •
qm s
Predati toplotni protok
Φpred = ΦMh + ΦKd + ΦPh C
T
2 4
5 pmi n= ide m
Φpred = qm [ (h2 − h3 ) + (h4 − h6 ) ]
6
p m = ide m
3
ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru
pmi n= ide m
Ttp m ide = p
Φ p red
Qpred = m [ (h2 − h3 ) + (h4 − h6 )] Mehanička snaga kompresora
uložena
qm s
za
pogon
C
T
2 4
5 pmi n= ide m
Pkom = Pkom,1 + Pkom,2
6
p m = ide m
3
h6 = h7
Pkom = qm [ (h2 − h1 ) + (h4 − h3 )]
pmi n= ide m
ili rad uložen za pogon kompresora
Pk o m 7
Wkom = Wkom,1 + Wkom,2
2 s = ide m
•
Ttp i p=
m de
Tti
1
Wkom = m [ (h2 − h1 ) + (h4 − h3 )]
qm s
Koeficijent hlađenja
εh =
Φprim Pkp
C
T
4
5 pmi n= ide m 6
p m = ide m
3
h6 = h7 pmi n= ide m
Pk o m 7
= 2
ΦIs Pkom,1 + Pkom,2
=
∆ Pk o m
Termodinamička analiza
Višestepenim sabijanjem sa međuhlađenjem, uz nepromenjenu rashladnu snagu postrojenjam, smanjuje se potreba za mehaničkom snagom za pogon kompresora za ∆Pkom (videti sliku).
Ttp p=
qm (h6 − h5 ) h −h = 6 5 (h2 − h1 ) + (h4 − h3 ) h2 − h1 •
2 s = ide m
•
Tti
1
h6 = h7 7
Qpred = QMh + QKd + QPh
2 s = idem
Φpred = qm [ (h2 − h3 ) + (h4 − h5 ) + (h5 − h6 ) ]
m ide
Tti
1
qm s
89
6.5
Rashladni ciklusi „frižidera-zamrzivača“
6.5.1
Parno kompresiono rashladno postrojenje sa dvostepenim isparavanjem i jednostepenom kompresijom pare - I
Detaljna šema postrojenja 3
Šema postrojenja
Kd
2
Φ pred
Kp2
Ttp = idem
1 CV1
Tti,1= idem
Φ prim,1
3
Is1
PV1 4
Kd 2
Hlađeni prostor 1
5
PV1 OT2 PV2 6
Is1
Kp
4
,, 6 , 6
CV2
Tti,2 = idem
Φ prim,2 Is2
Hlađeni prostor 2
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu
90
1 5
Is2 6
•
Rashladna snaga frižiderskog isparivača („visoke“ temperature)
Φhlvt = Φprim,1 = ΦIs,1 = qm (h5 − h4 ) ili rashladni učinak Qhlvt = Qprim,1 = QIs,1 = Q4-5 = m(h5 − h4 ) •
Rashladna snaga isparivača u zamrzivaču („niske“ temperature)
Φhlnt = Φprim,2 = ΦIs,2 = qm (h1 − h6 ) ili rashladni učinak Qhlnt = Qprim,2 = QIs,2 = Q6-1 = m(h1 − h6 )
•
Predati toplotni protok
Φpred = ΦKd = qm (h2 − h3 ) ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru Qpred = QKd = m(h2 − h3 )
•
Mehanička snaga uložena za pogon kompresora Pkomp = qm (h2 − h1 ) ili rad uložen za pogon kompresora Wkom = Wteh,1-2 = m(h2 − h1 )
•
Koeficijent hlađenja
εh =
Φprim Pkp
=
Φprim,1 + Φprim,2 Pkom
=
Φhlvt + Φhlvt Pkom
91
=
ΦIs,1 + ΦIs,1 Pkom
=
qm [ (h5 − h4 ) + (h1 − h6 ) ] qm (h2 − h1 )
6.5.2
Parno kompresiono rashladno postrojenje sa dvostepenim isparavanjem i jednostepenom kompresijom pare - II
Detaljna šema postrojenja
Šema postrojenja
Kd
3
2
Φ p red
Kp2
Ttp = id em OT1 PV1 4
6 ,, 4 , 4
CV
1 MK
Is
Kd
3
Tti = id em
Φ prim
Hlađ eni p ro sto r
2 Is1
PV1
7
4 OT2 PV2 5
,, 5 , 5
5
Tti = id em Is
Φ prim
Hlađ en i p ro sto r
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu
92
6 Is2
PV2
CV2
VKP
7
8
Kp 1 Mh
•
Rashladna snaga frižiderskog isparivača („visoke“ temperature)
Φhlvt = Φprim,1 = ΦIs,1 = qm,0 (h6 − h4 ) ili rashladni učinak Qhlvt = Qprim,1 = QIs,1 = Q4-6 = m0 (h6 − h4 ) •
Rashladna snaga isparivača u zamrzivaču („niske“ temperature)
Φhlnt = Φprim,2 = ΦIs,2 = (qm − qm,0 )(h7 − h5 ) ili rashladni učinak Qhlnt = Qprim,2 = QIs,2 = Q5-7 = (m − m0 )(h7 − h5 )
•
Predati toplotni protok
Φpred = ΦKd = qm (h2 − h3 ) ili količina toplote koju rashladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru
Qpred = QKd = m(h2 − h3 )
•
Mehanička snaga uložena za pogon kompresora Pkomp = qm (h2 − h1 ) ili rad uložen za pogon kompresora Wkom = Wteh,1-2 = m(h2 − h1 )
•
Koeficijent hlađenja
εh =
Φprim Pkp
=
Φprim,1 + Φprim,2 Pkom
=
Φhlvt + Φhlvt Pkom
=
ΦIs,1 + ΦIs,1 Pkom
93
=
qm,0 (h6 − h4 ) + (qm − qm,0 )(h7 − h5 ) qm (h2 − h1 )
6.6
Postrojenje za termodinamičko grejanje – toplotne pumpe
•
Parno kompresiono rashladno postrojenje sa ili bez pothlađivanja kondenzata, prigušnim ventilom i usavanjem suve ili pregrejane pare u kompresor
•
Svrha postrojenja – zagrevanje nekog medijuma – najčešće vaduha, vode (bazeni), ...
Prikaz procesa u T − s koordinatnom sistemu
Šema postrojenja
C
T
Grejani prostor
Kd
3
2
2 s = idem
p = idem
3
p = idem h3 = h4
4
Ttp
Ttp = idem Tti = idem
Tti
PV
1
4
s
Prikaz procesa u h − s koordinatnom sistemu h
p=
wkomp
1
idem
qprim
C
s = idem
qpred
2
m ide = p
3 4
Kp
h3 = h4
s
94
Is
1
Količina toplote koju rashladni fluid preda (predati toplotni protok) – GREJNI (TOPLOTNI) UČINAK Qpred = Q2-3 = m(h3 − h2 )
•
Φprim = qm (h1 − h4 )
( p = idem )
Rad uložen za pogon kompresora (mehanička snaga uložena za pogon kompresora) Wkomp = Wteh,1-2 = m(h2 − h1 )
•
( p = idem )
Količina toplote koju rashladni fluid primi (primljeni toplotni protok) Qprim = Q4-1 = m(h1 − h4 )
•
Φpred = qm (h3 − h2 )
Pkomp = qm (h2 − h1 )
( s = idem )
Koeficijent grejanja
εg =
6.4.4
Φpred Pkomp
=
h2 − h3 h2 − h1
Princip rada kućnih klima uređaja
Is
PV
PV
Ttp > Tti
Tti
Tti
Kp
Kd
C
T
2
2 s = idem
p = idem p = idem
h 3 = h4
4
Ttp > Tti
Hlađenje vazduha u prostorijama (letnji period) – rashladni uređaj
C
3
Kd Kp
Grejanje vazduha u prostorijama (zimski period) – toplotna pumpa T
Is
3
Ttp
p = idem
s = idem
•
p = idem
Tti h3 = h 4
1
4
Ttp Tti
1
s
s
95