RU2659840C1 - Стенд для исследования параметров функционирования бытовых тепловых насосов - Google Patents
Стенд для исследования параметров функционирования бытовых тепловых насосов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659840C1 RU2659840C1 RU2017114198A RU2017114198A RU2659840C1 RU 2659840 C1 RU2659840 C1 RU 2659840C1 RU 2017114198 A RU2017114198 A RU 2017114198A RU 2017114198 A RU2017114198 A RU 2017114198A RU 2659840 C1 RU2659840 C1 RU 2659840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat
- parameters
- tank
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 238000011160 research Methods 0.000 title description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к стендам для проведения термодинамических исследований эффективности работы тепловых насосов. Испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль, теплообменник-охладитель хладагента, установленный между конденсатором и регулирующим вентилем расположены последовательно. Внешний контур с емкостью для низкопотенциального теплоносителя выполнен с возможностью регулирования температуры низкопотенциального теплоносителя. Внутренний контур с емкостью для высокопотенциального теплоносителя выполнен с возможностью регулирования температуры высокопотенциального теплоносителя. С целью регулирования температуры хладагента на входе в компрессор, стенд дополнительно содержит теплообменник-перегреватель хладагента, установленный между испарителем и компрессором. Техническим результатом является обеспечение возможности регулирования и управления параметрами теплоносителя как на выходе из конденсатора, так и на выходе из испарителя теплового насоса с целью экспериментального исследования влияния этих параметров хладагента на эффективность работы бытовых тепловых насосов. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Для оценки эффективности работы тепловых насосов (ТН) необходимо проведение их стендовых термодинамических исследований.
Существуют различные конструкции стендов для изучения характеристик ТН.
Так, разработан и построен стенд для испытаний ТН [1]. Стенд предназначен для изучения влияния различных теплоносителей на теплотехнические характеристики ТН. В состав стенда входит компрессор, конденсатор, испаритель, ресивер со смотровой трубкой, фильтр-осушитель, электромагнитный вентиль, терморегулирующий вентиль. На стенде установлена система контроля параметров установки в процессе проведения экспериментов и автоматического снятия показаний с датчиков, размещенных на стенде.
Однако в данном стенде отсутствует возможность регулирования температуры хладагента на входе в компрессор. Между тем термодинамические характеристики теплоносителя, подающегося в компрессор, в значительной степени влияют на эффективность работы как самого компрессора ТН, так и всей теплонасосной установки (ТНУ).
Известна экспериментальная установка для исследования режимов работы ТН [2]. В состав установки входят испаритель, конденсатор, компрессор, ресивер, емкости с охлаждаемой и нагреваемой водой; насос для перекачки воды, дроссельный вентиль и электронагреватели воды. При работе стенда с помощью электронагревателей меняется температура соответственно низкопотенциального теплоносителя в емкости, связанной с испарителем и температура охлаждающей воды (обратки) в емкости, связанной с конденсатором. Температура теплоносителей в испарителе и конденсаторе регистрируется с помощью термометров сопротивлений и моста сопротивлений. Изменяются температуры теплоотдатчика и теплоприемника и на основе выполненных измерений строятся графоаналитические зависимости температуры воды на выходе из конденсатора от температуры теплоотдатчика.
В установке не предусмотрена возможность регулирования температуры теплоносителя на входе в компрессор, тем самым существенно ограничиваются объемы исследований, связанных с эффективностью работы компрессора ТН.
Наиболее близким техническим устройством к предлагаемому является стенд для испытаний тепловых насосов (авторское свидетельство SU 1416819 А1) [3]. Стенд содержит компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль, испаритель, первый, второй и третий циркуляционные контуры для низкопотенциального теплоносителя разной температуры с емкостями и насосами. Стенд также содержит теплообменник-охладитель, установленный в тепловом насосе между конденсатором и вентилем. Такая конструкция обеспечивает возможность работы стенда в широком диапазоне температур низкопотенциального теплоносителя и позволяет определять влияние этих температур на эффективность ТН. Переход на новый температурный режим приводит к изменению температуры конденсации и испарения рабочего тела в конденсаторе и испарителе.
Однако конструкция стенда не позволяет осуществлять регулирование температуры рабочего тела, поступающего в компрессор ТН. В результате значительно сокращаются возможности исследования и поиска оптимальных режимов работы компрессора.
Задачей изобретения является обеспечение возможности регулирования и управления параметрами теплоносителя как на выходе из конденсатора, так и на выходе из испарителя ТН с целью экспериментального исследования влияния этих параметров хладагента на эффективность работы бытовых ТН.
Указанная задача решается за счет того, что стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса содержит последовательно расположенные испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль, теплообменник-охладитель хладагента, установленный между конденсатором и регулирующим вентилем, а также внешний контур в виде емкости для низкопотенциального теплоносителя и с возможностью регулирования температуры низкопотенциального теплоносителя, а также внутренний контур в виде емкости для высокопотенциального теплоносителя и с возможностью регулирования температуры высокопотенциального теплоносителя и отличается тем, что, с целью регулирования температуры хладагента на входе в компрессор, стенд дополнительно содержит теплообменник-перегреватель хладагента, установленный между испарителем и компрессором.
Теплообменник-перегреватель хладагента может быть выполнен в виде цилиндрического ресивера, а нагрев хладагента в теплообменнике-перегревателе может осуществляться за счет подвода через стенки ресивера тепловой энергии от закрепленных на внешней поверхности ресивера пленочных электронагревателей. Теплообменник-охладитель хладагента может быть выполнен в виде ресивера с плоскими боковыми поверхностями, а охлаждение хладагента в теплообменнике-охладителе может осуществляться через стенки ресивера путем отвода тепловой энергии с помощью элементов Пельтье, закрепленных на внешних боковых поверхностях ресивера.
Емкость для низкопотенциального теплоносителя внешнего контура может иметь плоские боковые поверхности. Охлаждение низкопотенциального теплоносителя в емкости внешнего контура может осуществляться через стенки емкости с помощью элементов Пельтье, закрепленных на внешней поверхности емкости. Нагрев низкопотенциального теплоносителя в емкости внешнего контура может осуществляться через стенки емкости с помощью пленочных электронагревателей, закрепленных на внешней поверхности емкости.
При этом управление работой пленочных электронагревателей и элементов Пельтье стенда может осуществляться с помощью программируемого контроллера.
Принципиальная схема стенда представлена на фиг.
Стенд состоит из испарителя 2, компрессора 3, конденсатора 4, регулирующего вентиля 1, теплообменника-охладителя хладагента 5, установленного между конденсатором 4 и регулирующим вентилем 1, теплообменника-перегревателя хладагента 6, установленного между испарителем 2 и компрессором 3.
Теплообменник-охладитель хладагента 5 выполнен в виде ресивера с плоскими боковыми поверхностями, на которых с внешней стороны закреплены элементы Пельтье 7. Теплообменник-перегреватель хладагента 6 выполнен в виде цилиндрического ресивера, на внешней поверхности которого закреплены пленочные электронагреватели 8. Управление уровнем охлаждения и нагревания поверхностей ресиверов 5 и 6 производится от контроллера 9, а регистрация температуры в узлах стенда осуществляется соответственно термопарами с, d и е. Подвод электроэнергии от внешнего источника (на фиг. не показано) к элементам Пельтье 7 и пленочным электронагревателям 8 осуществляется через контроллер 9 с помощью электропроводов а и в. Измерение давления хладагента в узлах стенда производится манометрами 10, 11 и 12.
Внутренний контур выполнен в виде емкости 13 для высокопотенциального теплоносителя (отопительной воды). Емкость 13 связана с емкостью конденсатора 4 через вентиль 14. Внутренний контур также может быть выполнен в виде отопительной батареи (на фиг. не показано). После вентиля 14 установлен жидкостной насос 16 для обеспечения циркуляции высокопотенциального теплоносителя.
Внешний контур выполнен в виде емкости 15 с плоскими боковыми поверхностями. Внутри емкости 15 находится низкопотенциальный теплоноситель (вода). На внешней поверхности емкости 15 закреплены элементы Пельтье 17 для охлаждения низкопотенциального теплоносителя и пленочные электронагреватели 18 для нагрева низкопотенциального теплоносителя. Внутри емкости 15 также размещен испаритель 2 в форме трубчатого змеевика и электромешалка (на фиг. не показано) для перемешивания низкопотенциального теплоносителя. Элементы Пельтье 17 и пленочные электронагреватели 18 также подключены к контроллеру 9 для осуществления электропитания через двухжильный электропровод k, а регистрация температуры в емкости 15 осуществляется термопарой i через контроллер 9. Стенд работает следующим образом.
Устанавливается необходимый уровень температуры низкопотенциального теплоносителя в емкости 15. Для этого включается контроллер 9, по командам которого осуществляется управление работой закрепленных на внешней поверхности емкости 15 пленочных электронагревателей 18 для нагрева низкопотенциального теплоносителя и/или элементов Пельтье 17 для охлаждения низкопотенциального теплоносителя (в зависимости от текущего опыта в данном эксперименте, который предварительно планируется).
Низкопотенциальный теплоноситель нагревает находящийся в испарителе 2 хладагент, который в виде паров начинает поступать в теплообменник-перегреватель 6.
Открывается вентиль 14, включается жидкостной насос 16 и начинается циркуляция высокопотенциального теплоносителя (отопительной воды) между емкостью конденсатора 4 и емкостью 13 внутреннего контура.
По командам контроллера 9 осуществляется управление работой пленочных электронагревателей 8 для нагрева хладагента в теплообменнике-перегревателе 6 и элементов Пельтье 7 для охлаждения хладагента в теплообменнике-охладителе 5. Пары хладагента из теплообменника-перегревателя 6, подогретые пленочными электронагревателями 8, закрепленными на внешней поверхности теплообменника-перегревателя 6, поступают в компрессор 3, где сжимаются, а затем сжатые пары хладагента поступают в конденсатор 4, где охлаждаются, передавая часть своей тепловой энергии высокопотенциальному теплоносителю (отопительной воде). Из конденсатора 4 хладагент поступает в теплообменник-охладитель 5, где дополнительно охлаждается с помощью элементов Пельтье 7, закрепленных на внешней поверхности теплообменника-охладителя 5, а затем, через регулирующий вентиль 1, хладагент вновь подается на вход испарителя 2, находящегося в емкости 15.
Регулирование температуры хладагента в теплообменнике-охладителе 5 и в теплообменнике-перегревателе 6 в процессе испытаний создает условия для определения оптимальных режимов работы теплового насоса и его основных узлов, а также позволяет исследовать эффективность использования в тепловых насосах различных видов хладагентов.
Предлагаемая конструкция стенда существенно расширит возможности исследования параметров функционирования бытовых ТН.
Используемая литература:
1. Сухих А.А. Генералов К.С., Акимов И.А. «Испытание теплового насоса для теплоснабжения индивидуального дома» (журнал «Новости теплоснабжения» №197 (01.2017 г.)).
2. http://www.poisk-ru.ru/s1266t1.html
Квеладзе З.Д., Козырев Д.В., Низамутдинов Р.Ж. «Экспериментальная установка для исследования режимов работы теплового насоса» (Южно-Уральский аграрный университет).
3. Авторское свидетельство на изобретение SU 1416819 А1 «Стенд для испытаний тепловых насосов» (опубл. в бюлл. №30 от 15.08.88).
Claims (7)
1. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса, содержащий последовательно расположенные испаритель, компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль, теплообменник-охладитель хладагента, установленный между конденсатором и регулирующим вентилем, а также внешний контур с емкостью для низкопотенциального теплоносителя и с возможностью регулирования температуры низкопотенциального теплоносителя, а также внутренний контур с емкостью для высокопотенциального теплоносителя и с возможностью регулирования температуры высокопотенциального теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью регулирования температуры хладагента на входе в компрессор, стенд дополнительно содержит теплообменник-перегреватель хладагента, установленный между испарителем и компрессором.
2. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник-перегреватель хладагента выполнен в виде цилиндрического ресивера, а нагрев хладагента в теплообменнике-перегревателе осуществляют через стенки ресивера за счет подвода тепловой энергии от закрепленных на внешней поверхности ресивера пленочных электронагревателей.
3. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник-охладитель хладагента выполнен в виде ресивера с плоскими боковыми поверхностями, а охлаждение хладагента в теплообменнике-охладителе осуществляют через стенки ресивера путем отвода тепловой энергии с помощью элементов Пельтье, закрепленных на внешних боковых поверхностях ресивера.
4. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса по п. 1, отличающийся тем, что емкость для низкопотенциального теплоносителя внешнего контура имеет плоские боковые поверхности.
5. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса по п. 4, отличающийся тем, что охлаждение низкопотенциального теплоносителя в емкости внешнего контура осуществляют через стенки емкости с помощью элементов Пельтье, закрепленных на внешней поверхности емкости.
6. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса по п. 4, отличающийся тем, что нагрев низкопотенциального теплоносителя в емкости внешнего контура осуществляют через стенки емкости с помощью пленочных электронагревателей, закрепленных на внешней поверхности емкости.
7. Стенд для исследования параметров функционирования теплового насоса по любому из пп. 2, 3, 5 и 6, отличающийся тем, что управление работой пленочных электронагревателей и элементов Пельтье осуществляют с помощью программируемого контроллера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114198A RU2659840C1 (ru) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Стенд для исследования параметров функционирования бытовых тепловых насосов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017114198A RU2659840C1 (ru) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Стенд для исследования параметров функционирования бытовых тепловых насосов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2659840C1 true RU2659840C1 (ru) | 2018-07-04 |
Family
ID=62815925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017114198A RU2659840C1 (ru) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | Стенд для исследования параметров функционирования бытовых тепловых насосов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2659840C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1416819A1 (ru) * | 1986-02-24 | 1988-08-15 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Стенд дл испытаний теплового насоса |
| EA200802143A2 (ru) * | 2007-11-13 | 2009-06-30 | Чиза С.П.А. | Система паровой стерилизации |
| RU100817U1 (ru) * | 2010-09-02 | 2010-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Радиационный контроль. Приборы и методы" | Осушитель влажного воздуха и система обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности |
| US8418465B2 (en) * | 2009-07-23 | 2013-04-16 | Foi Group, Llc | Geothermal heat transfer and intensification system and method |
| RU2011152869A (ru) * | 2009-05-26 | 2013-07-10 | Ален МУР | Устройство рекуперетации тепла из сточных вод, тепловая система, содержащая такое устройство, и способ рекуперетации тепла из сточных вод |
| RU2596918C1 (ru) * | 2015-05-26 | 2016-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-технический центр "АгроЭСБ" | Установка для сушки высоковлажных материалов |
-
2017
- 2017-04-25 RU RU2017114198A patent/RU2659840C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1416819A1 (ru) * | 1986-02-24 | 1988-08-15 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Стенд дл испытаний теплового насоса |
| EA200802143A2 (ru) * | 2007-11-13 | 2009-06-30 | Чиза С.П.А. | Система паровой стерилизации |
| RU2011152869A (ru) * | 2009-05-26 | 2013-07-10 | Ален МУР | Устройство рекуперетации тепла из сточных вод, тепловая система, содержащая такое устройство, и способ рекуперетации тепла из сточных вод |
| US8418465B2 (en) * | 2009-07-23 | 2013-04-16 | Foi Group, Llc | Geothermal heat transfer and intensification system and method |
| RU100817U1 (ru) * | 2010-09-02 | 2010-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Радиационный контроль. Приборы и методы" | Осушитель влажного воздуха и система обнаружения течи теплоносителя путем контроля аэрозольной активности |
| RU2596918C1 (ru) * | 2015-05-26 | 2016-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-технический центр "АгроЭСБ" | Установка для сушки высоковлажных материалов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Тепловые насосы, Рей Д.А., Макмайкл Д., М.: Энергоиздат, 1982 г. - 224 с. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9983259B2 (en) | Dual loop type temperature control module and electronic device testing apparatus provided with the same | |
| US7415836B2 (en) | Cooling apparatus and a thermostat with the apparatus installed therein | |
| KR101109730B1 (ko) | 반도체 공정용 칠러 장치 및 이의 온도제어 방법 | |
| KR101949413B1 (ko) | 내부 팬 장착형 번인 테스터 | |
| KR20140113881A (ko) | 직접 주입 상변화 온도 제어 장치 | |
| KR20180036159A (ko) | 시간에 따른 기울기를 갖는 냉각수 온도 변화 실현이 가능한 부품 시험장치 및 그 방법 | |
| RU2700057C2 (ru) | Подогреватель жидкости испарителя для уменьшения заряда хладагента | |
| CN104297291A (zh) | 一种测量制冷剂管内流动沸腾换热系数的实验装置 | |
| KR101425989B1 (ko) | 히트펌프 성능평가 시스템 | |
| RU2013135233A (ru) | Бытовая сушилка для белья | |
| Najjaran et al. | Experimental investigation of an ammonia-water-hydrogen diffusion absorption refrigerator | |
| US10041860B2 (en) | Method for detecting a faulty air handler in a heat pump appliance | |
| US9664425B2 (en) | Heat pump water heater appliance and a method for operating the same | |
| JP6133129B2 (ja) | 温度制御装置 | |
| RU2659840C1 (ru) | Стенд для исследования параметров функционирования бытовых тепловых насосов | |
| KR20190100886A (ko) | 냉동공조 실험장치 | |
| KR101456878B1 (ko) | 히트펌프 성능평가 시스템의 제어방법 | |
| KR101533696B1 (ko) | 냉각성능이 향상된 열전소자를 이용한 온도제어장치 | |
| US20160069574A1 (en) | Heat pump water heater appliance and a method for operating a heat pump water heater appliance | |
| JP2020525746A (ja) | 液体温度制御装置及び方法 | |
| CN108152700A (zh) | 一种led老化装置及其led老化方法 | |
| CN113467543A (zh) | 便携式多单元恒温装置 | |
| EP2771629B1 (en) | Heating and cooling apparatus | |
| KR20130107011A (ko) | 저수조용 냉각시스템 | |
| CN108387074B (zh) | 热泵干燥设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200426 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210908 |