Приложение В (справочное). Эксергетическая методика коррекции КПД (СОР)

Приложение В
(справочное)

Эксергетическая методика коррекции КПД (СОР)

Принцип методики заключается в том, что термодинамическое совершенство (качество) процесса остается постоянным по всему рабочему диапазону температур. Термодинамическое качество конкретного процесса может быть выражено эксергетической эффективностью как отношение между расчетным значением или КПД (СОР) процесса и идеальным КПД (СОР) цикла Карно. Однако в реальных процессах эксергетическая эффективность не описывается линейной зависимостью в рабочем диапазоне температур, поэтому коррекция является только аппроксимацией, которая показывает хорошие результаты вблизи стандартной контрольной точки. Точность ухудшается с увеличением расстояния от контрольной точки, и поэтому этот способ лучше всего подходит для температурной коррекции в случае, если температуры находятся недалеко от контрольной точки.

Эксергетическая эффективность реального термодинамического цикла может быть определена по формуле

,

(В.1)

где СОР - коэффициент полезного действия реального термодинамического цикла, Вт/Вт;

- коэффициент полезного действия СОР Карно для идеального цикла Карно, Вт/Вт

Для тепловых насосов с электроприводом КПД (СОР) для идеального цикла Карно вычисляют по формуле

,

(B.2)

где - температура конденсации паров холодильного агента, К;

- температура испарения холодильного агента, К;

- температура отвода тепла от теплового насоса, °С;

- температура источника низкопотенциального тепла, °С.

Для тепловых насосов с приводом от двигателя, например, для абсорбционных тепловых насосов, существуют три температурных уровня: 1 - температура отвода теплоты от системы генерации теплоты, 2 - уровень утилизации тепловой энергии, 3 - холодный уровень источника теплоты низкого потенциала.

Таким образом, КПД (СОР) для идеального цикла Карно вычисляется по формуле

,

(В.3)

где - температура источника теплоты высокого потенциала на входе в систему генерации (горелка, паровой котел, теплообменник), К;

- температура отвода тепла теплового насоса, К;

- температура источника тепла низкого потенциала, К;

- температура источника теплоты высокого потенциала на входе в систему генерации (горелка, паровой котел, теплообменник), °С;

- температура теплоотвода теплового насоса, °С;

- температура источника теплоты низкого потенциала, °С.

Преимущество данного способа заключается в том, что необходима только одна контрольная точка. В случае испытаний по [17] или [27], например, если определяют только одну контрольную точку, интерполяция для внесения поправки в значения СОР для разной температуры отвода тепла и источника является невозможной, но коррекция с эксергетической эффективностью - приемлемой.

Эффективный КПД (СОР) при изменении температуры отвода тепла и/или температуры источника низкопотенциальной энергии может быть определен по формуле

,

(В.4)

где - КПД (СОР) при температурных условиях режима эксплуатации, Вт/Вт;

- КПД (СОР) при стандартных температурных условиях типового испытания, Вт/Вт;

- КПД (СОР) идеального цикла Карно при температурных условиях режима эксплуатации;

- КПД (СОР) идеального цикла Карно при стандартных температурных условиях - типовых испытаний.

Для тепловых насосов с электроприводом поправочный коэффициент (учитывающий влияние изменения температур цикла) может быть определен из следующих уравнений:

- для тепловых насосов типа "воздух - вода" или "вода - вода":

;

(В.5)

- для тепловых насосов типа "воздух - воздух":

,

(В.6)

где - поправочный коэффициент для отклонения температуры от измеренной стандартной контрольной точки;

- КПД (СОР) идеального цикла Карно при температуре источника в эксплуатационном режиме;

- КПД (СОР) идеального цикла Карно в измеренной стандартной контрольной точке;

- температура выхода на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, К;

- температура выхода на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, К;

- температура входа на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, К;

- температура входа на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, K;

- температура входа на стороне источника низкопотенциального тепла в режиме эксплуатации, °С;

- температура входа на стороне источника низкопотенциального тепла в измеренной стандартной контрольной точке, °С;

- температура выхода на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, °С;

- температура выхода на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, °С;

- температура входа на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, °С;

- температура входа на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, °С.

Для тепловых насосов с термическим приводом величина является одинаковой в обоих случаях, поэтому значение вычисляют по формулам:

- для тепловых насосов типа "воздух - вода" или "вода - вода":

;

(В.7)

- для тепловых насосов типа "воздух - воздух":

,

(В.8)

где - поправочный коэффициент, учитывающий отклонение температуры от измеренной в стандартной контрольной точке;

- температура выхода на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, К;

- температура впуска на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, К;

- температура впуска на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, К;

- температура впуска на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, К;

- температура на стороне генерации (горелка, паровой котел, теплообменник),°С;

- температура выхода на стороне отвода тепла в операции, °С;

- температура выхода на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, °С;

- температура впуска на стороне отвода тепла в режиме эксплуатации, °С;

- температура впуска на стороне отвода тепла в измеренной стандартной контрольной точке, °С;

- температура впуска на стороне источника в режиме эксплуатации, °С;

- температура впуска на стороне источника в измеренной стандартной контрольной точке, °С.