Pompy ciepła

Doskonalenie obiegów pod względem termodynamicznym

Doskonalenie obiegów pod względem termodynamicznym napotyka na bariery, którymi są przede wszystkim koszty inwestycyjne. Gdy czynnik roboczy wymienia ciepło z odpowiednimi źródłami w przeponowych, przeciwprądowych wymiennikach ciepła, to wówczas wskutek zmienności temperatury źródła ciepła temperatura czynnika roboczego w obiegu idealnym, powinna również zmieniać się zgodnie z temperaturą źródła przejmującego lub przekazującego ciepło. W tych przypadkach, obiegiem idealnym jest obieg złożony z dwóch izoentrop i odpowiednio: dwóch izobar – obieg Joule’a, dwóch izochor — obieg Stirlinga lub dwóch politrop – obieg Lorenza (rys. a). Jeśli przyjąć, że o wyborze wzorcowego obiegu idealnego decyduje temperaturowa charakterystyka źródła ciepła z którymi współdziała obieg, to dla źródeł przepływowych i bez przemian fazowych mogą być stosowane obiegi Joule’a, Stirlinga lub Lorenza.

 Idealne obiegi pompy ciepła ze źródłami o zmiennej temperaturze: a) obiegi Lorenza, Stirlinga i Joule’a, b) obieg Nesselmanna, c) obieg Nesselmanna i równoważny obieg Carnota.

W przypadku pomp ciepła współdziałających z izotermicznym otoczeniem i służących do podgrzewania powietrza lub wody, idealny obieg wzorcowy można również utworzyć z trzech przemian – izotermy, izoentropy oraz dowolnej politropy – rys. b.. Jest to najdoskonalszy obieg pompy ciepła, zapewniający uzyskanie temperatury T2 przez czynnik przejmujący ciepło w odbiorniku, kosztem zużycia minimalnej pracy napędowej (pole 1-2-3-1) przy zadanej ilości ciepła dostarczanego przez pompę (pole powierzchni: 2-S1-S3-3-2).

Szczególną rolę w działaniu oraz klasyfikacji pomp ciepła odgrywa przemiana sprężania, a ściśle rodzaj energii użytej w tym procesie. Jeżeli jest to praca, to jest ona dostarczana bezpośrednio na wał sprężarki i w takim przypadku nie jest istotny proces jej pozyskiwania. Jeżeli jest to jednak ciepło, to najpierw musi być ono zamienione na pracę konieczną do sprężania. Dlatego też w obiegu pompy ciepła, w którym energia napędowa dostarczana jest w postaci ciepła, zachodzi w rzeczywistości obieg podwójny i oprócz obiegu pompy ciepła (lewobieżnego), zachodzi również obieg silnika cieplnego (prawobieżny — napędowy).

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *