Работа водяного теплового насоса в условиях образования льда на поверхности трубки испарителя
Аннотация
Экспериментально исследованы закономерности и характеристики образования льда на поверхности трубки испарителя теплового насоса при использовании холодной (при температуре менее 280 К) воды в качестве низкопотенциального источника энергии. В условиях работы такого теплового насоса зарегистрированы значения температуры воды в испарителе, температуры поверхности трубки испарителя, толщины слоя льда. Полученные результаты позволили сделать вывод о возможности использования водяного теплового насоса на практике в условиях частичного формирования слоя льда на поверхности трубки испарителя, при прогреве воды в конденсаторе до 313 К. Экспериментально установлено, что, при снижении начальной температуры воды в испарителе на 6 градусов, максимальное значение толщины льда, формирующегося на поверхности трубки испарителя, увеличивается на 30 %. Лед, образующийся на испарителе, после достижения максимального значения температуры воды в конденсаторе, полностью тает с течением времени. Установлена зависимость числа Нуссельта от характеристик естественно-конвекционного теплообмена при фазовом переходе.
Ключевые слова
водяной тепловой насос,
температура,
лёд,
испаритель,
теплоперенос при фазовых превращениях,
конвекция
Об авторах
В. И. Максимов
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Максимов Вячеслав Иванович – кандидат технических наук, доцент научно-образовательного центра И.Н. Бутакова.
А. Салум
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия
Россия
Салум Амер – аспирант научно-образовательного центра И.Н. Бутакова.
Список литературы
1. Experimental study of a new multifunctional water source heat pump system / X. Liu, F. Li, Q. Guo,Y. Zhang, T. Sun // Energy Build. 2016. Vol. 111. P. 408–423. DOI: 10.1016/j.enbuild.2015.11.069.
2. Heat pump placement, connection and operational modes in European district heating / M. A. Sayegh, P. Jadwiszczak, B.P. Axcell, E. Niemierka, K. Bryś, H. Jouhara // Energy Build. 2018. Vol. 166. P. 122–144. DOI: 10.1016/j.enbuild.2018.02.006.
3. Liu Z., Tan H., Li Z. Heating and Cooling Performances of River-Water Source Heat Pump System for Energy Station in Shanghai // Procedia Eng. 2017. Vol. 205. P. 4074–4081. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.09.898.
4. Piccolroaz S., Toffolon M., Majone B. A simple lumped model to convert air temperature into surface water temperature in lakes // Hydrol. and Earth System Sciences. 2013. Vol. 8. P. 3323–3338. DOI: 10.5194/hess-17-3323-2013.
5. Livingstone D.M., Lotter A.F. The relationship between air and water temperatures in lakes of the Swiss Plateau:a case study with palaeolimnological implication // J. Paleolimnol. 1998. Vol. 9. P. 181–198.
6. Wu W., Skye H. M. Progress in ground-source heat pumps using natural refrigerants // Int. J. of Refrig. 2018. Vol. 92. P. 70–85. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2018.05.028.
7. Valizade L. Ground Source Heat Pumps // J. Clean Energy Technol. 2013. Vol. 3. P. 216–219.
8. Todoran T.P., Balan M.C. Long term behavior of a geothermal heat pump with oversized horizontal collector // Energy Build. 2016. Vol. 133. P. 799–809. DOI: 10.1016/j.enbuild.2016.10.037.
9. Zhang N., Wang Z. Review of soil thermal conductivity and predictive models // Int. J. Therm. Sci. Elsevier Masson SAS. 2017. No. 117. P. 172–183. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2017.03.013.
10. Харченко В. В., Сычёв А.О. Использование низкопотенциальной теплоты поверхностного водотока в теплонасосной системе теплоснабжения сельского дома // Науковий вісник НУБіП України. Серія: Техніка та енергетика АПК. 2014. № 194-2. С. 19–24.
11. Харченко В.В., Сычёв А.О. Оптимизация низкотемпературного контура теплонасосной установки на основе теплоты поверхностных вод // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 7 (129). С. 31–36.
12. Zhou C., Ni L., Yao Y. Heat transfer analysis of multi-row helically coiled tube heat exchangers for surface water-source heat pump // Energy. 2018. Vol. 163. P. 1032–1049. DOI: 10.1016/j.energy.2018.08.190.
13. Maksimov V.I., Nagornova T.A., Chernyshev V.S. Conditions and characteristics of water crystallization on the working surface of evaporator heat pumps in reservoirs with low temperatures // MATEC Web of Conferences: Heat and Mass Transfer in the Thermal Control System of Technical and Technological Energy Equipment. Tomsk, 2015. Vol. 23, № 01051 (1-8). DOI: 10.1051/matecconf/20152301051.
14. Maksimov V.I., Saloum A. An experimental study of the effect of water bodies temperature on water heat pump performance // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 194, № 01050 (1-4). DOI: 10.1051/matecconf/201819401050.
15. Piccolroaz S., Toffolon M., Majone B. A simple lumped model to convert air temperature into surface water temperature in lakes // Hydrology and earth system sciences. 2013. Vol. 8. P. 3323 – 3338. DOI:10.5194/hess-17-3323-2013.
16. Livingstone D.M., Lotter A.F. The relationship between air and water temperatures in lakes of the Swiss Plateau:a case study with palaeolimnological implication // Journal Paleolimnol. 1998. Vol. 9. P. 181–198. URL: https://link.springer.com/article/10.1023/A:1007904817619.
17. Sebarchievici C., Dan D., Sarbu I. Performance assessment of a ground-coupled heat pump for an office room heating using radiator or radiant floor heating systems // Procedia Engineering. 2015. Vol. 118. P. 88– 100. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.407.
18. Performance evaluation of different heating terminals used in air source heat pump system / H. Bin, R.Z. Wang, B. Xiao, L. He, W. Zhang, Sh. Zhang // International Journal of Refrigeration. 2019. Vol. 98. P. 274–282. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2018.10.014.
Для цитирования:
Максимов В.И., Салум А. Работа водяного теплового насоса в условиях образования льда на поверхности трубки испарителя. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(3-4):44-51. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-3-4-44-51
For citation:
Maksimov V.I., Saloum A. The water heat pump operation under frost conditions on the evaporator surface. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(3-4):44-51. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-3-4-44-51
Просмотров: 96
Послать статью по эл. почте 