Тепловой насос − агрегат, при помощи которой осуществляется перенос энергии в форме теплоты от тела с более низкой к телу с более высокой температурой.
Независимо от типа теплового насоса и типа привода компрессора на единицу затраченного исходного топлива потребитель получает, по крайней мере, в 1,12,3 раза больше тепла, чем при прямом сжигании топлива.
Определение основных параметров теоретического цикла итребуемой объёмной производительности (подачи) компрессора.
Рис. 1. Цикл работы ТН в р-i координатах
Удельная массовая холодопроизводительность 
холодильного агента:
(1)
Удельное количество теплоты, отдаваемое конденсатором в окружающую среду:
q 1 = i 2 — i 4(2)
q 1 = 435–266=169 · 
Дж/кг.
Удельное количество низкопотенциальной теплоты, подведенное из окружающей среды к испарителю:
q 2 = i 7 — i 6(3)
q 2 = 396–259=137· Дж/кг.
В процессе дросселирования работа не производится, поэтому работа цикла равна работе компрессора.
Удельная работа компрессора:
(4)
Холодопроизводительность 
теплового насоса:
(5)
где N = I U; 
; 𝛈 = 0,6 – КПД для малых компрессоров
.
Теоретический массовый расход хладагента 
:
(6)
где 
= 629 Вт; q0 =137·
Требуемая теоретическая объёмная производительность 
:
(7)
где
; λ=0,6 – коэффициент подачи компрессора.
Действительный массовый расход хладагента в компрессоре 
:
(8)
где 
– объёмная подача которого на 20% больше требуемого
отсюда
Действительная холодопроизводительность компрессора Qo:
(9)
Мощность привода компрессора.
Определение теоретической (адиабатической) мощности сжатия Nт:
(10)
Определение действительной (индикаторной) мощности сжатия Ni:
(11)
где 
– индикаторный КПД (для малых компрессоров 
)
Определение мощности на валу компрессора (эффективная мощность) Ne:
(12)
где 
– механический КПД компрессора; 
Определение электрической мощности Nэ:
(13)
где 
– КПД электродвигателя (для малых компрессоров 
)
Определение количества теплоты, отдаваемое конденсатором и испарителем.
Количество теплоты, отдаваемое конденсатором в окружающую среду:
= q1
(14)
= 169 · 0, 0046 = 0,7774 кВт = 777,4 Вт.
Количество низкопотенциальной теплоты, подведенное из окружающей среды к испарителю:
= q2(15)
= 137 · 0, 0046 = 0, 6302 кВт = 630,2 Вт.
Полезная (действительная) мощность компрессора:
(16)
= 24000 · 0,0046 =110,4 Вт.
Потребляемая мощность компрессора:
(17)
= 0,8 · 230 = 184 Вт.
КПД компрессора:
(18)
Посчитанный КПД совпадает с заданным, значит расчет проведен правильно.
Холодильный и отопительный коэффициенты теплового насоса.
Холодильный коэффициент теплового насоса:
ε = q2/ lk= q2/ (q1 - q2) = T2 / (T1 - T2)
(19)
Отопительный коэффициент ϴ равен:
ϴ = q1/ lk= q1/ (q1 - q2) = T1/ (T1 - T2)
(20)
Значение отопительного коэффициента должно быть больше единицы, что показывает, что в систему отопления помещения отдано теплоты больше, чем работа компрессора в ϴ раз, за счет использования низкопотенциальной теплоты наружного воздуха.
Гидравлический расчет капиллярной трубки.
Длина трубки l = 26 cм = 0,26 м
Диаметр трубки d = 0,6 мм = 0,0006 м
λ = 0,03
Плотность ρ = 1,7·103 кг/м3
Перепад давления на капиллярной трубке:
(21)
Определение скорости движения жидкого фреона внутри капиллярной трубки:
(22)
(23)
Из уравнения (22) и (23) получаем формулу:
(24)
Перепад на капиллярной трубке примерно равен разности давлений нагнетания и всасывания в компрессоре. Отсюда вывод, что расчет произведен правильно.
Литература:
- Везиришвилли О. Ш. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения / О. Ш. Везиришвилли, Н. В. Меладзе. — М.: МЭИ, 1994.
- Явнель Б. К. «Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха». — 3-е издание, — М.: Агропромиздат, 1989.
- Справочник по теплообменникам. Т. 1: Пер. с англ.; Под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 560 с.
- Васильев Г. П. Теплонасосные системы теплоснабжения (ТСТ) для потребителей тепловой энергии в сельской местности // Теплоэнергетика. — 1997.
