Transcript Fordított ciklusú gépek

Fordított ciklusú gépek
Dr. Szakács Tamás
adjunktus
Óbudai Egyetem
1034, Budapest Bécsi út 96/B
[email protected]
Előadás tartalma
•
•
•
•
•
Bevezetés
Fordított ciklusú gépek
Belső körfolyamat tervezése
Hűtő- és fűtőeszközök tervezése
Számítási példák
Bevezetés
Gépek:
• Gépek, melyek a közölt hő átalakításával
munkát termelnek. Pl.: idealizált Carnot-ciklus,
a megvalósított Otto-, Dízel-, vagy a Jouleciklusok.
Fordított ciklusú gépek:
• Fordított ciklusú gépek a hőt természetes
áramlásának irányával szemben szállítják,
munkabefektetést, energiaközlést igényelnek.
Pl.: hűtőszekrény, hőszivattyú
Bevezetés
A fordított ciklusú gépek jelentősége
• EU tagállamainak növekvő energiafogyasztása
• A villamosenergia hálózat nyári maximális
terhelésének
csökkentése
(klimatizálásból
származó energiaigény)
• A fordított ciklusú gépek alkalmasak arra, hogy
a növekvő igények ellenére is mérsékeljék a
villamosenergia fogyasztást.
Fordított ciklusú gépek
•
•
•
•
Hűtőszekrény
Légkondícionáló berendezés
Fűtőberendezés
Szárítógép
Fűtés fordított ciklusú gépekkel
A fordított ciklusú klimatizálás a természet
hőforrásából nyer hőt (pl.: a talajból, vagy a
szabadtéri levegőből még télközépi éjszakákon is)
melyet az épület belseje felé szállítja.
A hűtőközeg a hőt elnyelve keresztülhalad egy
külső hőcserélőn. Ezt a hűtőközeget egy
kompresszor összesűríti, mely egy az épületen
belül
elhelyezett kondenzátorban, hőjét a
helyiségbe leadja.
Fűtés fordított ciklusú gépekkel
Előnyök:
• A fűtés egyik leggazdaságosabb módja.
• Fűtésre és hűtésre egyaránt alkalmas.
• Nem melegszik fel veszélyes mértékben.
• Élettartama 20 év is lehet.
• Szűrt és páramentesített levegő.
• Képes hasznosítani a körzeti- és a hulladék hőt, a
kapcsolt hő- és villamosenergia előállításból
származó hőt, és a megújuló hőforrásokat.
Fordított ciklusú klimatizálás
Fajtái:
• Hordozható
• Ablakba/falba
beépített
• osztott (split)
rendszerek
• több beltéri és
egy kültéri egységgel rendelkező osztott rendszerek
• Csőhálózattal épített rendszerek
Mollier-diagramm közelítés tartománnyal és
névleges hűtőciklussal
Klimatizálás napenergia
segítségével
Abszorpciós hűtő elve
Kulcs kérdések a Megújítható hő Európában-hoz (K4RES-H)
Lehülés nap segítségével – WP3, Munka 3.5 Szerződés
EIE/04/204/S07.38607
Keep Cool
Solar Cooling
www.energyagency.at
Abszorpciós hűtő elve
Keep Cool
Solar Cooling
www.energyagency.at
Abszorpciós hűtő elve
Adszorpciós hűtő elve
Kulcs kérdések a Megújítható hő Európában-hoz (K4RES-H)
Lehülés nap segítségével – WP3, Munka 3.5 Szerződés EIE/04/204/S07.38607
Adszorpciós hűtő elve
Ipari méretű épületklimatizáló
Ipari méretű épületklimatizáló
Kulcs kérdések a Megújítható hő Európában-hoz (K4RES-H)
Lehülés nap segítségével – WP3, Munka 3.5 Szerződés
EIE/04/204/S07.38607
A legtöbb átlagos napenergia segítségével történő klimatizálás eljárásainak áttekintése
A legtöbb átlagos napenergia segítségével történő klimatizálás eljárásainak áttekintése
Nedves levegő Mollier h-x
diagrammja p=1 bar
nyomásnál
Idealizált Carnot-körfolyamatok
környező
S
Hidegebb
Egyszeres S
rendeltetésű
hőszivattyú
S
Többrendeltetésű
hőszivattyú
S
Erőművi
turbina
Számolás példa
1. Példa
Mennyi annak a hűtőberendezésnek a hűtési
teljesítménye, amely adiabatikus sűrítésből és
ammónia
hűtőfolyadékkal
rendelkező
térfogatnövekedéses dugattyúciklusból áll?
A cseppfolyósodási hőmérséklet 30 °C, a párolgási
hőmérséklet -10 °C. A kompresszort száraz telített
gázzal látták el. (x2 = 1). A cseppfolyósítás az x3 = 0
pontig tart.
3
2
1
4
240
275
1355
1542
h3  275kJ kg
h1  1355kJ kg
h4  240kJ kg
h2  1542kJ kg
Szállított hő a párologtatóban 1kg hűtőközeg
mellett:
kJ
q0  h1  h4  1355 240  1115
kg
A keringő hűtőközeg tömegárama:
Q0  3600 100 3600
kg
K

 322,9
q0
1115
h
Szükséges munka a kompresszor mozgásba
kerüléséhez: wk  h2  h1  1542 1355 187 kJ
kg
Az expanziós dugattyú végzett
kJ
munkája:
we  h3  h4  275 240  35
kg
A körfolyamat fenntartásához szükséges
kJ
munka:
w  wk  we  187  35  152
kg
W
Teljesítmény
együttható:
K  w 322,9 152

 13,6 kWh
3600
3600
q0 1115
 
 7,3
w 152
A kompresszor ellátott térfogatárama:
Vk  K  v1  322,9  0,4  129,2 m3 h
Számolás példa
2. Példa
Az 18000kg tömegű levegő hőmérséklete t1 =80 °C,
páratartalma x1 =0,03 kg/kg. Készítsen egy x4 =0,01
kg/kg száraz levegőt hűtéssel úgy, hogy tartsa a
kivezető hőmérsékletet, ahogy az a t1-en áll.
Mennyi víznek kell elfolynia?
Mennyi hőelvonás szükséges a hűtéshez és az
újrafűtés hozzáadásához?
Tulajdonságok az 1. pontban
t1 = 80 oC
h1 = 160 kJ/kg
x1 = 0,03 kg/kg.
Tulajdonságok a 2. pontban
t2 = 14 oC
h2 = 141 kJ/kg
x2 = x1
Tulajdonságok a 3. pontban
t3 = t2 = 14 oC
h3 = 39 kJ/kg
x3 = 0,01
=1
Tulajdonságok a 4. pontban
t4 = t1 = 80 oC
h4 = 108 kJ/kg
x4 = x3 = 0,01 kg/kg.
Elszállított víz
GH 2O 
m  x2  x3   18000 0,03  0,01  360kg
Hőelvonás hűtéssel
Qh 
m  h1  h2   18000 160 41  2,142106 kJ
Hőközlés hűtéssel
Qm 
m  G  h
H 2O
4
 h3   18000 360  108 39
Qm  1,217106 kJ
Köszönöm a figyelmet!
[email protected]