SU918729A1

SU918729A1 - Thermocompressor

Info

Publication number: SU918729A1
Application number: SU802969513A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Владимирович Мартынов; Надежда Михайловна Савинова
Original assignee: Московский Ордена Ленина Энергетический Институт
Priority date: 1980-07-31
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1982-04-07

Description

(54) ТЕПЛОБОЙ НАСОС(54) HEAT PUMP

1one

Изобретение относитс к энергетическому оборудованию промышленной теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжени дл отоплени , и гор чего водоснабжени .The invention relates to the power equipment of industrial heat and power engineering and can be used in heat supply systems for heating and hot water supply.

Известен тепловой насос, содержащий последовательно соединенные компрессоры нижней и верхней ступеней, конденсатор нижней ступени с каналом дл нагреваемой среды ,, подключенньш к выходу и через испаритель к входу своего компрессора, и конденсатор верхней ступени, подключенйый к выходу своего компрессора и к конденсатору нижней ступени.A heat pump is known that comprises series-connected lower and upper stages compressors, a lower stage condenser with a channel for the medium being heated, connected to the outlet and through an evaporator to the inlet of its compressor, and an upper stage condenser connected to the outlet of its compressor and to the lower stage condenser.

Тепло от нижнего источника тепла (речной воды, воздуха) передаетс в испарителе к кип щему рабочему агенту и отводитс водой, подогреваемой в конденсаторах, выполненных по двухступенчатой схеме и включенных последовательно по сетевой воде. Подогрета вода поступает в отопительную систему, отдает тепло обогреваемым помеще: ни м и, охладившись, вновь возвращаетс в теплонасосную установку. Циркул ци воды осуществл етс сетевым насосом 1.Heat from the lower heat source (river water, air) is transferred in an evaporator to a boiling working agent and is removed by water heated in condensers made according to a two-step scheme and connected in series via mains water. The heated water enters the heating system, transfers heat to the heated room: neither m, having cooled, returns to the heat pump installation again. The circulation of water is carried out by a network pump 1.

Однако известные тепловые насосы снабжены кожухотрубными конденсаторами, теплопередача в которых осуществл етс через стенку. При этом величина коэффициента теплопередачи лимитируетс коэффициентом теплоотдачи от рабочего агента.However, the known heat pumps are provided with shell-and-tube condensers, heat transfer in which is carried out through the wall. In this case, the value of the heat transfer coefficient is limited by the heat transfer coefficient from the working agent.

Цель изобретени - повышение термодинамической эффективности, путем интенсификации теплообмена в конденсаторе нижней ступени.The purpose of the invention is to increase the thermodynamic efficiency by intensifying heat transfer in the condenser of the lower stage.

Поставленна цель достигаетс тем, что конденсатор нижней ступени выполнен в де неадибатной вихревой трубы с сопловым вводом и коаксиальным патрубком, причем конденсатор верхней ступени подключен к сопловому вводу вихревой трубы, выход компрессора нижней ступени - к ее коаксиальному патрубку, а канал дл нагреваемой среды выполнен в виде охлаждающей рубащки этой трубы.The goal is achieved by the fact that the lower stage condenser is made in a non-adiabatic vortex tube with nozzle inlet and coaxial pipe, the upper stage condenser is connected to the nozzle inlet of the vortex pipe, the output of the lower stage compressor to its coaxial pipe, and the channel for the heated medium in as a cooling jacket of this pipe.

На чертеже изображен тепловой насос. Насос содержит последовательно соединенные компрессор 1 нижней ступени и компрессор 2 верхней ступени, конденсатор 3 The drawing shows a heat pump. The pump contains a series-connected compressor 1 lower stage and compressor 2 upper stage, condenser 3

20 нижней ступени с каналом 4 дл нагреваемой среды, подключенный к выходу и через испаритель 5 к входу своего компрессора 1, и конденсатор 6 верхней ступени, подключенный к выходу сЬоего компрессора 2 и к конденсатору 3 нижней ступени. Конденсатор 3 нижней ступени выполнен в виде неадиабатной вихревой трубы с сопловым вводом 7 и коаксиальным патрубком 8. Конденсатор 6 верхней ступени подключен к сопловому вводу 7 вихревой трубы, выход компрессора 1 нижней ступени - к ее коаксиальному патрубку 8, а канал 4 дл нагреваемой среды выполнен в виде охлаждающей рубашки этой трубы. Насос также включает отопительную систему 9, подключенную к сетевому насосу 10. Между конденсатором 3 нижней ступени и испарителем 5 включен дроссельный вентиль 11.20 lower stages with channel 4 for the heated medium, connected to the outlet and through the evaporator 5 to the input of its compressor 1, and the condenser 6 of the upper stage connected to the output of your compressor 2 and to the condenser 3 of the lower stage. The lower stage condenser 3 is made in the form of a non-adiabatic vortex tube with nozzle inlet 7 and coaxial pipe 8. The upper stage condenser 6 is connected to the nozzle inlet 7 of the vortex pipe, the output of the lower stage compressor 1 to its coaxial nozzle 8, and channel 4 for the heated medium are made in the form of the cooling shirt of this pipe. The pump also includes a heating system 9 connected to the mains pump 10. Between the condenser 3 of the lower stage and the evaporator 5, the throttle valve 11 is turned on.

Тепловой насос работает следующим образом .The heat pump works as follows.

Вода из отопительной системы 9 поступает в сетевой насос 10 и подаетс им в канал 4 конденсатора 3 дл подогрева за счет отвода тепла перегрева и конденсации рабочего агента. Затем вода поступает в конденсатор 6 верхней ступени, нагреваетс в нем до нужной температуры и направл етс в отопительную систему 9, где отдает тепло обогреваемым помещени м и вновь возвращаетс в теплонасосную установку.Water from the heating system 9 enters the network pump 10 and is supplied to the channel 4 of the condenser 3 for heating due to the removal of superheat heat and condensation of the working agent. Then the water enters the upper stage condenser 6, is heated therein to the desired temperature and is directed to the heating system 9, where it gives off heat to the heated premises and returns to the heat pump installation again.

Тепло от нижнего источника передаетс в испарителе 5 к кип щему рабочему агенту . Пары рабочего агента поступают из испарител в компрессор 1 нижней ступени и сжимаютс до давлени конденсатора 3. После компрессора 1 рабочий агент раздел етс на два потока. Один поток поступает в конденсатор 3, где в процессе отдачи тепла нагреваемой воде конденсируетс . Другой поток поступает в компрессор 2 и сжимаетс до давлени в конденсаторе 6. После компрессора 2 пары рабочего агента поступают в конденсатор 6, где конденсируютс , нагрева воду дл отопительной системы. Из конденсатора 6 конденсат рабочего агента отводитс на тангенсальный сопловой ввод 7 конденсатора 3. В вихревой трубе образуетс закрученный, турбулентный, перемещающийс вдоль оси слева направо поток. После его поворота образуетс приосевой вынужденный , закрученный, турбулентный поток, захватывающий осевой поток перегретого пара, поступающего из компрессора 1. По всей длине вихревой зоны между вихр ми будет иметь место интенсивный энергомассообмен за счет перемещающихс в радиальном направлении турбулентных элементов газа.Результатом обмена турбулентными элементами между вихр ми вл етс передача кинематической энергии от периферийного вихр к центральному и противоположный по направлению процесс переноса тепла в поле с высоким градиентом статического давлени , направленного от оси к периферии.Heat from the lower source is transferred in the evaporator 5 to the boiling working agent. The working agent vapors flow from the evaporator to the lower stage compressor 1 and are compressed to the pressure of the condenser 3. After the compressor 1, the working agent is divided into two streams. One stream enters the condenser 3, where during the heat production process, the heated water is condensed. The other flow enters the compressor 2 and is compressed to the pressure in the condenser 6. After the compressor 2, the pairs of working agent come to the condenser 6, where water for the heating system is condensed to heat. From the condenser 6, the condensate of the working agent is diverted to the tangential nozzle inlet 7 of the condenser 3. In the vortex tube a swirling, turbulent flow is formed, moving along the axis from left to right. After its rotation, a paraxial forced, swirling, turbulent flow is formed, which captures the axial flow of superheated steam coming from compressor 1. Throughout the entire length of the vortex zone between the vortices, intense energy exchange takes place due to the radially moving turbulent elements of the gas. between the vortices is the transfer of kinematic energy from the peripheral vortex to the central one and opposite in the direction the process of heat transfer in the field from you OKIMO static pressure gradient directed from the axis to the periphery.

В результате интенсивного переноса тепла к стенке, охлаждаемой водой, рабочий агент охлаждаетс и конденсируетс . При этом коэффициент теплоотдачи от рабочего агента к стенке в аппарате предлагаемой конструкции существенно выще, чем в кожухотрубных аппаратах.As a result of intensive heat transfer to a water cooled wall, the working agent is cooled and condenses. In this case, the coefficient of heat transfer from the working agent to the wall in the apparatus of the proposed design is significantly higher than in shell-and-tube apparatus.

Суммарный поток конденсата поступает из конденсатора 3 через регулирующий вентиль 11 в испаритель 5.The total flow of condensate flows from the condenser 3 through the control valve 11 to the evaporator 5.

Использование изобретени позвол ет улучшить технические характеристики теплового насоса, а также снизить его металлоемкость и затраты на его изготовление.The use of the invention allows to improve the technical characteristics of the heat pump, as well as to reduce its metal consumption and the cost of its manufacture.

Claims

Invention Formula

A heat pump containing series-connected compressors of the lower and upper stages, the lower stage condenser with a channel for the heated medium, connected to the outlet and through the evaporator to the input of its compressor, and the upper stage condenser connected to the output of its compressor and to the lower stage condenser, characterized in that in order to increase thermodynamic efficiency, the lower stage condenser is made in the form of a non-adiabatic vortex tube with a nozzle inlet and a coaxial pipe, and the condensate r upper stage is connected to the nozzle entry vinhrevoy pipe Compressor output lower stage - to its coaxial conduit, and the channel for the heated medium is formed as a cooling jacket of this pipe.

Sources of information taken into account during the examination 1. Solonov E. Ya., Brodsky V. M. Power bases of heat transformation and cooling processes. M., “Energie, 1967, p. 66, fig. 2-10.