Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 34(78)
Рубрика журнала: Технические науки
Секция: Ресурсосбережение
Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
В настоящее время в РФ наибольшую долю энергоресурсов представляют невозобновляемые источники энергии, которые в скором времени исчерпают себя. Одним из альтернатив получения энергии являются низкопотенциальные источники (энергия солнца, грунта, подземных вод, сточных вод). В системах отопления, ГВС и вентиляции общественных и промышленных зданий расходуется большое количество теплоэнергии. Выбор наиболее рациональной конструкции теплового насоса (ТН) удобно вести, рассмотрев функциональные связи внутри устройства. Таким образом анализируются методы, направленные на минимизацию затрат в сфере проектирования, производства и применения ТН для конкретного объекта [9].
Главная функция любых тепловых насосов – осуществление процессов теплообмена. Для анализа и выбора энергоэффективного исполнения теплового насоса была составлена функциональная модель, представленная на рис. 1 Состав функций приведен в табл. 1.
Главная функция (ГФ) определяет назначение и целесообразность существования теплового насоса в целом. Основные функции (ОФ) показывают с какой целью служит ГФ. Функции (Ф) и (ВФ) составляют третий и четвертый уровень функциональной модели и характеризуют последовательность преобразований, происходящих в системе теплового насоса. Функции (ф) находятся на пятом уровне, они показывают затраты на поддержание системы с тепловым насосом.
Рисунок 1. Функциональная модель теплового насоса
Таблица 1.
Состав функций теплового насоса
|
Уровень модели |
Индекс функции |
Наименование функции |
|
1 |
ГФ1 |
Осуществление процессов теплообмена |
|
2 |
ОФ1 |
Выработка теплоты для нужд теплоснабжения |
|
2 |
ОФ2 |
Выработка теплоты для нужд оборотного теплоснабжения |
|
2 |
ОФ3 |
Выработка теплоты для нужд горячего водоснабжения |
|
2 |
ОФ4 |
Выработка теплоты для нагрева приточного воздуха |
|
3 |
Ф1 |
Процесс получения тепла от низкопотенциального источника теплоты |
|
3 |
Ф2 |
Процесс отдачи теплоты высокопотенциальному теплоносителю |
|
4 |
ВФ1 |
Процесс сжатия паров хладагента в компрессоре |
|
4 |
ВФ2 |
Процесс переохлаждения жидкости и перегрева пара |
|
4 |
ВФ3 |
Процесс конденсации хладагента в конденсаторе |
|
4 |
ВФ4 |
Процесс дополнительного переохлаждения хладагента в дополнительном теплообменнике (переохладителе) |
|
4 |
ВФ5 |
Процесс расширения хладагента в дроссельном вентиле |
|
4 |
ВФ6 |
Процесс испарения хладагента в испарителе |
|
4 |
ВФ7 |
Процесс абсорбции хладагента |
|
5 |
ф1 |
Процесс затраты энергии на преобразование теплоты |
|
5 |
ф2 |
Процесс обслуживания всех механических устройств, входящих в состав теплового насоса |
|
5 |
ф3 |
Процесс затраты материальных ресурсов на поддержание функционирования системы |
С помощью графического функционального анализа дано более полное представление о тепловом насосе. Функциональная модель, представленная на рис.1, позволяет наглядно выделить функции ТН, дает представление о взаимосвязях отдельных элементов системы.
Для определения функциональности, полезности материальных элементов, оценки качества исполнения функций, требуется построение совмещенной функционально-структурной модели, что является следующим этапом исследования.
Список литературы:
- Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным вилам топлива (показатели по территориям) / П.П. Безруких [и др.]; под ред. д.т.н. П.П. Безруких. – Институт энергетической стратегии – М.: – «ИАЦ Энергия» – 2007. – 272 с.
- Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»: URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_93978/ (дата обращения: 16.09.2019).
- Указ Президента Российской Федерации от 04.06.2008 № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики»: URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_112413/ (дата обращения: 16.09.2019).
- Постановление Правительства Российской Федерации от 25.01.2011 № 18 «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов»: URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_109801/ (дата обращения: 16.09.2019).
- Трубаев П.А., Гришко Б.М. Тепловые насосы: Учеб. пособие. – Белгород: БГТУ им.Шухова, 2009. – 142 с.
- Хилл П. Наука и искусство проектирования. Методы проектирова-ния, научное обоснование решений. – М.: Мир, 1973. – 263 с.
- Пер. с анг. тепловые насосы. –М.: Энергоиздат, 1982 – 224 с.
- Газификация регионов России: URL: https://www.gazprom.ru/ (дата обращения: 16.10.2019).
- Пушкарев И.А. Структурная и функциональная модели теплового насоса // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. – Новосибирск: ООО Центр развития научного сотрудничества. – Ч.4. – С 186-191.
- Пушкарев И.А. Функционально–структурная модель теплоснабжения зданий при использовании теплового насоса // Наука. Технологии. Инновации: Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 11 ч. (2-6 декабря 2014 г., Новосибирск). – Новосибирск: НГТУ, 2014. – Ч.5. – С.45-47.
- Манохин П.Е., Крюкова А.Р. Структурная модель использования теплового насоса на сбросных водах АЭС // Фотинские чтения. – Ижевск: Частное образовательное учреждение высшего образования «Восточно-Европейский институт», 2017. – Ч.1(7). – С149 –153.
Оставить комментарий