Способ производства теплоты

 

Использование: в теплоснабжении с применением теплонасосного принципа производства теплоты. Сущность изобретения состоит в обеспечении экологической безопасности, снижении металлоемкости и расширении диапазона применимости, которая достигается тем, что снижается гексафторид серы до давления, превышающего 37,4 бар, охлаждается за счет отвода теплоты к теплоносителю, расширяется до давления 12 - 20 бар и испаряется за счет теплоты низкопотенциального источника. 1 табл. , 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплоснабжению жилых, общественных и промышленных объектов с использованием тепловых насосов.

Известен способ производства теплоты с помощью тепловых насосов, использующих в качестве рабочих тел фреоны, аммиак.

Применяемые фреоны озоноопасны, что послужило причиной их запрещения или ограниченного применения, аммиак пожаро- и взрывоопасен, ядовит, в связи с чем он крайне редко используется.

Известен теплонасосный способ производства теплоты с использованием озонобезопасного и доступного вещества диоксида углерода, который может быть принят в качестве прототипа.

Однако диоксид углерода имеет два недостатка: высокое давление рабочего тела в теплонасосном цикле, достигающее 100 бар, что приводит к повышенной металлоемкости конструкции, и высокую плотность газа, ограничивающую минимальный уровень теплопроизводительности теплового насоса, так как при малых объемных расходах рабочего тела падает внутренний относительный КПД компрессора. В результате снижаются масштабы применения тепловых насосов, ограничивая их использование только достаточно крупными установками.

Целью изобретения является снижение рабочих давлений в цикле теплового насоса и его металлоемкости, а также увеличение возможных масштабов использования за счет снижения уровня минимальной теплопроизводительности при обеспечении озонобезопасности способа производства теплоты.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе в качестве рабочего тела цикла используется гексафторид серы, который сжимается компрессором до давления, превышающего критическое давление 37,4 бар, а после охлаждения теплоносителя расширяется до 10-20 бар и вновь поступает в компрессор.

Предлагаемый способ позволяет использовать теплонасосный цикл закритических параметров, приближающийся к образцовому циклу Лоренца, что, как показано в прототипе, имеет определенные энергетические преимущества перед обычно используемыми циклами с конденсирующимися рабочими телами. Гексафторид серы элегаз используется в электротехнике, имеет озоноразрушающий фактор, равный нулю (в молекуле отсутствуют атомы хлора), стабилен, инертен, не горюч и нетоксичен.

Способ реализуется следующим образом (фиг.1). Гексафторид серы в состоянии 1 сжимается компрессором до состояния 2, затем охлаждается в теплообменнике-нагревателе противотоком теплоносителя (процесс a-b) до состояния 3. Далее рабочее тело дросселируется до давления, при котором происходит его кипение (процесс 4-1), за счет теплоты низкопотенциального источника. Далее цикл повторяется.

В таблице приведены результаты сравнительного расчета предлагаемого способа производства тепловой энергии с использованием гексафторида серы и диоксида углерода согласно прототипу. В расчетах для определенности принято: температура испарения в обоих случаях одинакова и равна 273 К, КПД компрессора равен 0,72.

Как видно из таблицы, величины минимальных и максимальных давлений рабочих тел в предлагаемом способе производства теплоты с использованием гексафторида серы в 2-3 раза ниже, а объемные расходы в 2,5 раза выше, чем у прототипа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОТЫ с помощью парокомпрессионного теплонасосного цикла, включающий сжатие рабочего тела, охлаждение за счет отвода теплоты к теплоносителю, расширение и испарение рабочего тела за счет теплоты низкопотенциального источника, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела используют гексафторид серы SF₆, сжатие которого осуществляют до давления, превышающего 37,4 бар, а расширение производят до 12 - 20 бар.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2