Принцип роботи термічного насоса. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Принцип роботи термічного насоса. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

Принцип роботи теплового насоса випливає з робіт Карно та опису циклу Карно, опублікованого в його дисертації в 1824 р. Практичну теплонасосну систему запропонував Вільям Томсон (лорд Кельвін) у 1852 р. Вона була названа помножувач тепла і показувала, як можна холодильну машину цілей опалення. В обґрунтуванні своєї пропозиції вже тоді Томсон вказував, що обмеженість енергетичних ресурсів не дозволить безперервно спалювати паливо в печах для опалення і що його помножувач тепла споживатиме менше палива, ніж звичайні печі. Запропонований Томсоном тепловий насос (ТН) використовував повітря як робоче тіло. Навколишнє повітря засмоктувалося в циліндр, розширювалося охолоджуючись від цього, а потім проходив теплообмінник, де нагрівався зовнішнім повітрям. Після стиснення до атмосферного тиску повітря з циліндра надходить в приміщення, що обігрівається, будучи нагрітим до температури вище навколишньої. Фактично така машина була реалізована у Швейцарії. Томсон заявив, що його ТН здатний давати необхідне тепло при використанні лише 3% енергії, що витрачається на опалення.

Подальший свій розвиток теплонасосні установки отримали лише у 20-х та 30-х роках 20 століття, коли в Англії було створено першу установку, призначену для опалення та гарячого водопостачання з використанням тепла навколишнього повітря. Після цього розпочалися роботи у США, що призвели до створення кількох демонстраційних установок.

Першу велику теплонасосну установку в Європі було введено в дію Цюріху в 1938-1939 роках. У ній використовувалися тепло річкової води, ротаційний компресор та хладогент. Вона забезпечувала опалення ратуші водою з температурою 60°С.°C за потужності 175 кВт. Існувала система акумулювання тепла з електронагрівачем для покриття пікового навантаження. У літні місяці установка працювала на охолодження. У період з 1939 до 1945 року було створено ще 9 подібних установок, з метою скорочення споживання вугілля в країні. Деякі з них успішно пропрацювали понад 30 років.

Отже, в 1824 р. Карно вперше використав термодинамічний цикл для опису процесу, і цей цикл залишається фундаментальною основою для порівняння з ним та оцінки ефективності ТН. Тепловий насос можна як звернену теплову машину. Теплова машина отримує тепло (рис. 1.1.1) від високотемпературного джерела та скидає його за низької температури, віддаючи корисну роботу. Тепловий насос вимагає витрати роботи для одержання тепла за низької температури та віддачі його за більш високої.

Принцип роботи теплового насоса
Рис.1.1.1. Термодинамічна схема теплового насоса та теплового двигуна: 1-тепловий насос; 2 – тепловий двигун.

Можна показати, що якщо обидві ці машини оборотні (тобто термодинамічні процеси не містять втрат тепла або роботи), то існує кінцева межа ефективності кожної з них, і в обох випадках це ставлення Qн/W. Якби це було не так, то можна було б побудувати вічний двигун просто з'єднавши одну машину з іншою. Тільки у випадку теплової машини це відношення записується у вигляді W/Qн і називається термічним ККД, а для теплового насоса воно залишається у вигляді Qн/W і називається коефіцієнтом перетворення теплоти (Кт).

Якщо вважати, що тепло ізотермічно підводиться при температурі TL і ізотермічно відводиться при температурі TH, а стиснення та розширення проводяться при постійній ентропії (рис. 1.1.2), робота підводиться від зовнішнього двигуна, то коефіцієнт перетворення для циклу Карно матиме вигляд:

Кт = TL / ( TН - TL ) + 1 = TН / ( TН - TL )

Принцип роботи теплового насоса
Ріс.1.1.2

Таким чином, ніякий тепловий насос не може мати кращої характеристики, і всі практичні цикли лише реалізують прагнення максимально наблизитись до цієї межі.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Нові Benchmark MOSFETs International Rectifier 30.09.2009

Нові Benchmark (еталонні у своєму класі) MOSFET-транзистори International Rectifier IRLB8721PbF; IRLB8743PbF; IRLB8748PbF; IRLB3813PbF на напругу 30 В з ультранизким значенням заряду затвора (Qg) призначені для індустріальних застосувань, включаючи джерела безперебійного живлення (UPS), високоефективні низьковольтні DC/DC-перетворювачі, програми типу O-Ring (силова схема АБО з'єднання джерел живлення), джерела живлення для серверів та мережевих робочих станцій.

Нові пристрої поєднують у собі високі експлуатаційні характеристики та продуктивність та мають привабливу, низьку вартість. Нові MOSFET-транзистори є прямою покращеною заміною існуючих 30-вольтових MOSFETs у корпусі TO-220 та є розвитком лінійки Benchmark MOSFETs International Rectifier.

Дані MOSFETs виконані у корпусі TO-220AB та відповідають нормам RoHS.

Інші цікаві новини:

▪ Смартфон з кольоровим екраном на електронному чорнилі

▪ Праве вухо чує краще

▪ Нанодрот замість жорсткого диска

▪ Кентавр, нащадок Сегвея

▪ Свідомість існує окремо від мозку

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Загадки для дорослих та дітей. Добірка статей

▪ стаття М'яка калошниця. Поради домашньому майстру

▪ стаття Що було в дзьобі у чумних лікарів? Детальна відповідь

▪ стаття Ріцін. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Електронний відлякувач собак. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Універсальний блок живлення для радіоприймачів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт