Да помогнем на българските болници с дооборудване, поддръжка и сервиз в борбата с COVID-19! Включете се в инициативата ТУК!

Статии

Инж. Светослaв Влашки от Технически университет – София: Какво е термопомпа и как работи?

 

 

 

 

Какво е термопомпа?


Термопомпата представлява система, която отнема топлина от среда с ниска температура и я отдава на среда с висока температура за сметка на изразходване на външна енергия. Термопомпата се различава от хладилната машина по своето предназначение, като при термопомпата се използва топлинният ефект. В определени случаи е възможно едновременно да се използват хладилният и топлинният ефект.


 

 

Как работят термопомпите?


Поради факта, че обхващат по-голямата част от приложенията в практиката, в настоящия материал ще бъде разгледан принципът на работа на парокомпресорните термопомпени системи, пример за каквато е представен на изображенията долу.

 

За какво се използват термопомпите?


Термопомпите се използват за загряване на вода, въздух и други флуиди в отоплителните и климатични системи и в индустриалните процеси, за двустепенна регенерация на топлина, за загряване на вода за битови и технологични цели, за изсушаване и други. Следващите материали от темата ще разгледат подробно различните видове термопомпени системи и техните приложения.

 

На следващата фигура вляво е показана комбинирана термопомпена система вода-вода/въздух-вода, а на изображението вдясно можете да видите принципна схема на термопомпена система.



Работното тяло, чрез което се осъществява преносът на топлина в хладилните машини и термопомпите, е хладилният агент. Хладилните агенти са газове, чието основно отличаващо свойство е ниската температура на кипене при атмосферно налягане.


Какви са основните процеси, протичащи в термопомпените системи?


Термодинамичните процеси, протичащи в теоретичния цикъл на термопомпите, са изобразени на g(p)-h диаграмата. Ето какво всъщност виждаме на нея:



В точка 1 в състояние на прегрети пари с ниски температура и налягане хладилният агент се засмуква от компресора. Компресорът сгъстява хладилния агент до състояние на прегрети пари с високи температура и налягане – точка 2, като извършва термодинамична работа за сметка на изразходване на външна енергия, най-често електрическа. При този процес специфичната ентропия се увеличава. 


От компресора хладилният агент постъпва в кондензатора, където при високи температура и налягане отдава топлина на загряваната среда. Този процес представлява полезния ефект на системата. Отдадената топлина е сума от топлината, отнета от източника, и тази, получена при преобразуване на изразходваната от компресора енергия. Процесът на отдаване на топлина протича на три етапа. В първия хладилният агент отдава явна топлина, като температурата му се понижава изобарно до точката на насищане. Следва процес на фазов преход (кондензация), протичащ изобарно-изотермично, при който хладилният агент отдава латентна топлина. В последният етап хладилният агент отдава явна топлина, като температурата му се понижава изобарно под точката на насищане.


В точка 3, в състояние на подохладена течност, хладилният агент постъпва в дроселиращия орган, в който при постоянна специфична енталпия налягането и температурата му се понижават до състояние на двуфазна смес (смес от течност и пари). Понижаването на температурата е за сметка латентната топлина на фазов преход, необходима за частичното изпарение на течността.


В точка 4 хладилният агент в състояние на двуфазна смес постъпва в изпарителя, където кипи изобарно-изотермично, като при ниски температура и налягане отнема топлина от източника. След завършване на процеса на фазов преход, температурата на хладилния агент се повишава изобарно над точката на насищане. Получените прегрети пари с ниски температура и налягане се засмукват от компресора.


Материала състави ас. инж. Светослав Влашки от Технически университет – София.


Източник на снимковия материал: Личен архив, pixabay.com

Още от Термопомпи