Smart composite in construction Smart composite in construction Умные композиты в строительстве 2782-1919 82683 10.52957/27821919_2021_4_24 Без рубрики Uncategorized Без рубрики Approximate calculation of a theoretical cycle of a vapor-compression freon loop in an air heat pump Ориентировочный расчет теоретического цикла парокомпрессионного фреонового контура воздушного теплового насоса Федосов Сергей Викторович Fedosov Sergey Viktorovich fedosov-academic53@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Федосеев Вадим Николаевич Fedoseev Vadim Nikolaevich Логинова Светлана Андреевна Loginova Svetlana Andreevna Зайцева Ирина Александровна Zaitseva Irina Aleksandrovna Московский государственный строительный университет Moscow State University of Civil Engineering Ивановский государственный политехнический университет Ivanovo State Polytechnic University Ярославский государственный технический университет Yaroslavl State Technical University 27 12 2021 27 12 2021 2 4 24 34 29 11 2021 06 12 2021 https://chemintech.ru/en/nauka/article/82683/view

В целях повышения эффективности эксплуатации воздушного теплового насоса актуальным является анализ термодинамических параметров цикла парокомпрессионного фреонового контура. Для того чтобы оценить все термодинамические процессы в теплохолодильной системе воздушного теплового насоса и произвести расчеты, как правило, используют тепловые диаграммы, разрабатываемые производителями. Авторы предлагают использовать для ориентировочного расчета парокомпрессионного фреонового контура таблицы на линии насыщения и линии перегретого пара рабочего хладагента. В результате расчета теоретического парокомпрессионного цикла были получены значения тепловой энергии, изымаемой рабочим телом в процессе его непрерывного фазового превращения: кипения, испарения, конденсации, которые определялись по точкам состояния энтальпии на соответствующих участках работы элементов ВТН (испаритель, компрессор, конденсатор). Расчеты показали, что при создании тепловой мощности на выходе теплового насоса определяющим параметром является фазовое превращение скрытой теплоты парообразования при кипении и конденсации рабочего тела в замкнутой системе компрессионного цикла.

To improve the efficiency of using an air heat pump (AHP), it is important to analyze the thermodynamic parameters of the vapor-compression freon loop cycle. To evaluate all thermodynamic processes in the heat recovery system of the air heat pump and to make calculations, experts frequently use heat charts developed by the manufacturers. The authors propose to use tables on saturation line and superheated vapor line of working refrigerant for approximate calculation of vapor-compression freon loop. As a result of calculation of a theoretical vapor -compression cycle, the authors obtained heat energy values taken by the working body during its continuous phase change: boiling, evaporation, condensation, which were determined by the enthalpy state points at the corresponding sections of operation of AHP elements (evaporator, compressor, condenser). Calculations showed that at creating thermal power at the heat pump output, its determining parameter is the phase change of latent heat of vaporization at boiling and condensation of working body in the closed compression cycle system.

 парокомпрессионный цикл фреоновый контур энтальпия воздушный тепловой насос vapor-compression cycle freon loop enthalpy air heat pump

Галюжин С.Д., Лобикова Н.В., Лобикова О.М., Галюжин А.С. Целесообразность использования современных энергосберегающих систем вентиляции при строительстве и реконструкции зданий. Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2018. Т. 4. № 4. C. 27-35. Galyuzhin S.D., Lobikova N.V., Lobikova O.M., Galyuzhin A.S. Applicability of Using Modern Energy Saving Ventilation Systems for Construction and Reconstruction of Buildings. Journal of Science and Education of North-West Russia. 2018. V. 4. N 4. P. 27-35 (in Russian). Федосов С.В., Федосеев В.Н., Зайцева И.А., Воронов В.А. Обоснование методом анализа иерархий экспертных суждений критериев повышения энергоэффективности воздушного теплового насоса. Умные композиты в строительстве. 2021. Т. 2. № 2. С. 38-47. DOI: 10.52957/27821919_2021_2_38. Fedosov S.V., Fedoseev V.N., Zaitseva I.A., Voronov V.A. The Hierarchy Analysis Method in Backing Expert Judgments of Criteria for Increasing the Energy Efficiency of Air Heat Pump. Smart composites in construction. 2021. T. 2. N 2. P. 38-47. DOI: 10.52957 / 27821919_2021_2_38 (in Russian). Abiev R.S. Hydrodynamics and Heat Transfer of Circulating Two-Phase Taylor Flow in Microchannel Heat Pipe: Experimental Study and Mathematical Model. Industrial and Engineering Chemistry Research. 2019. V. 59. N 9. P. 3687-3701. DOI: 10.1021 / acs.iecr.9b04834 Abiev R.S. Hydrodynamics and Heat Transfer of Circulating Two-Phase Taylor Flow in Microchannel Heat Pipe: Experimental Study and Mathematical Model. Industrial and Engineering Chemistry Research. 2019. V. 59. N 9. P. 3687-3701. DOI: 10.1021 / acs.iecr.9b04834. Fang X., Wu Q., Yuan Y. A general correlation for saturated flow boiling heat transfer in channels of various sizes and flow directions. International journal of heat and mass transfer. 2017. V. 107. P. 972–981. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2016.10.125. Fang X., Wu Q., Yuan Y. A general correlation for saturated flow boiling heat transfer in channels of various sizes and flow directions. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. V. 107. P. 972-981. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2016.10.125. Мазурин И.М., Герасимов Р.Л., Королёв А.Ф., Уткин Е.Ф. Озонобезопасные фреоны. История легенды и простое решение. Пространство и время. 2014. № 3(17). С. 250-255. Mazurin I.M., Gerasimov R.L., Korolev A.F., Utkin E.F. Ozone-safe freons. The story of a legend and a simple solution. Space and time. 2014. N 3 (17). P. 250-255 (in Russian). Баймачев Е.Э., Макаров С.С. Моделирование термодинамического цикла теплового насоса для расширения температурного диапазона воздушного рекуператора. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 6(89). С. 101-106. Baimachev E.E., Makarov S.S. Thermal Pump Thermodynamic Cycle Modeling to Extend Temperature Range of Air Recuperator Operation. The Bulletin of Irkutsk State Technical University. 2014. N 6(89). P. 101-106 (in Russian). Багаутдинов И.З., Кувшинов Н.Е. Источники теплоты для тепловых насосов. Инновационная наука. 2016. № 3. С. 42-44. Bagautdinov I.Z., Kuvshinov N.Ye. Heat sources for heat pumps. Innovative science. 2016. N 3. P. 42-44 (in Russian). Макаров С.С. Использование теплового насоса в системах поддержания микроклимата высотных зданий. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10. № 2(33). С. 250-257. DOI: 10.21285/2227-2917-2020-2-250-257. Makarov S.S. The use of a heat pump in the system for maintaining the microclimate of high-rise buildings. Proceedings of universities. Investments. Construction. Real estate. 2020. V. 10. N 2 (33). P. 250-257. DOI: 10.21285 / 2227-2917-2020-2-250-257 (in Russian). Данилевский Л.Н. Системы принудительной вентиляции с рекуперацией тепловой энергии удаляемого воздуха для жилых зданий. Теория и практика. Минск, 2014. 128 c. Danilevsky L.N. Forced ventilation systems with heat recovery of exhaust air for residential buildings. Theory and practice. Minsk, 2014. 128 p. (in Russian). Alo M. Problems with Using the Exhaust Air Heat Pump for Renovation of Ventilation Systems in old Apartment Buildings. Danish Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. P. 44-55. DOI: 10.6084 / M9.FIGSHARE.1510922. Alo M. Problems with Using the Exhaust Air Heat Pump for Renovation of Ventilation Systems in old Apartment Buildings. Danish Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. P. 44-55. DOI: 10.6084 / M9.FIGSHARE.1510922. Dawidowicz B., Cieslinski J. Heat Transfer and Pressure Drop During Flow Boiling of Pure Refrigerants and Refrigerant/Oil Mixtures in Tube With Porous Coating. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2012. V. 55. Р. 2549-2558. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2012.01.005. Dawidowicz B., Cieslinski J. Heat Transfer and Pressure Drop During Flow Boiling of Pure Refrigerants and Refrigerant/Oil Mixtures in Tube With Porous Coating. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2012. V. 55. P. 2549–2558. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2012.01.005. Fedosov S.V., Fedoseev V.N., Loginova S.A. Heat transfer intensification during condensation of refrigerant with straight pipelines for a heat pump heating system. E3S Web of Conferences. 2021. V. 258. P. 09050. DOI: 10.1051 / e3sconf / 202125809050 Fedosov S.V., Fedoseev V.N., Loginova S.A. Heat Transfer Intensification During Condensation of Refrigerant With Straight Pipelines for a Heat Pump Heating System. E3S Web of Conferences. 2021. V. 258. P. 09050. DOI: 10.1051 / e3sconf / 202125809050 Kim D.H., Park H.S., Kim M.S. The effect of the refrigerant charge amount on single and cascade heat pump systems. International Journal of Refrigeration. 2014. V. 40. P. 254-268. DOI: 10.1016 / j.ijrefrig.2013.10.002 Kim D.H., Park H.S., Kim M.S. The effect of the refrigerant charge amount on single and cascade heat pump systems. International Journal of Refrigeration. 2014. V. 40. P. 254-268. DOI: 10.1016 / j.ijrefrig.2013.10.002. Зарицкий Г.А., Леонов В.П., Лихачев В.И. Анализ и выбор рабочих тел для газового контура теплового насоса. Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 1(13). С. 146-148. Zaritsky G.A., Leonov V.P., Likhachev V.I. Analysis and Selection of Working Media for Gas Circuit of Heat Pump. Engineering Journal: Science and Innovation. 2013. N 1(13). P. 146-148 (in Russian). Harsem T.T., Grindheim J., Borresen B.A. Efficient Interaction Between Energy Demand Surplus Heat, Cooling and Thermal Storage. Procedia Engineering. 2016. N 146. P. 210-217. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.06.375. Harsem T.T., Grindheim J., Borresen B.A. Efficient Interaction Between Energy Demand Surplus Heat, Cooling and Thermal Storage. Procedia Engineering. 2016. N 146. P. 210-217. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.06.375. Овсянник А.В. Моделирование процессов теплообмена при кипении жидкостей. Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2012. 284 с. Ovsyannik A.V. Modeling of Heat Exchange Processes During Boiling of Liquids. Gomel: GGTU im. P.O. Sukhogo, 2012. 284 p. (in Russian). Кошелев С.В., Сластихин Ю.Н., Ейдеюс А.И. Сравнительные расчеты коэффициента теплоотдачи при кипении хладагентов в трубах. Вестник Международной академии холода. 2020. № 2. С. 65-72. DOI: 10.17586/1606-4313-2020-19-2-65-72. Koshelev S.V., Slastikhin Yu.N., Eideyus A.I. Comparative calculations of the heat transfer coefficient during refrigerant boiling in tubes. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda. 2020. N 2. P. 65-72. DOI: 10.17586 / 1606 4313 2020 19 2-65-72 (in Russian).