Zasada działania pompy ciepła. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Zasada działania pompy ciepła. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

Komentarze do artykułu

Zasada działania pompy ciepła wynika z prac Carnota i opisu obiegu Carnota, opublikowanego w jego rozprawie w 1824 r. Praktyczny system pompy ciepła zaproponował William Thomson (Lord Kelvin) w 1852 r. do celów grzewczych. Już wtedy uzasadniając swoją propozycję Thomson wskazywał, że ograniczone zasoby energii nie pozwolą na ciągłe spalanie paliwa w piecach do ogrzewania, a jego mnożnik ciepła będzie zużywał mniej paliwa niż piece konwencjonalne. Proponowana przez firmę Thomson pompa ciepła (HP) wykorzystywała powietrze jako płyn roboczy. Powietrze z otoczenia było zasysane do cylindra, rozprężane podczas ochładzania, a następnie przepuszczane przez wymiennik ciepła, gdzie było ogrzewane powietrzem zewnętrznym. Po sprężeniu do ciśnienia atmosferycznego powietrze z cylindra trafia do ogrzewanego pomieszczenia, gdzie zostaje ogrzane do temperatury wyższej od otoczenia. W rzeczywistości podobną maszynę wdrożono w Szwajcarii. Thomson stwierdził, że jego HP jest w stanie wytworzyć wymagane ciepło, zużywając jedynie 3% energii zużywanej na ogrzewanie.

Dalszy rozwój instalacji pomp ciepła nastąpił dopiero w latach 20. i 30. XX wieku, kiedy to w Anglii powstała pierwsza instalacja przeznaczona do ogrzewania i dostarczania ciepłej wody użytkowej z wykorzystaniem ciepła otaczającego powietrza. Następnie rozpoczęto prace w USA, co doprowadziło do powstania kilku zakładów demonstracyjnych.

Pierwsza duża elektrownia pomp ciepła w Europie została uruchomiona w Zurychu w latach 1938-1939. Wykorzystywał ciepło wody rzecznej, sprężarkę rotacyjną i czynnik chłodniczy. Zapewniała ona ogrzewanie ratusza wodą o temperaturze 60°C°C przy mocy 175 kW. Do pokrycia obciążenia szczytowego zastosowano system magazynowania ciepła z grzałką elektryczną. W miesiącach letnich instalacja służyła do chłodzenia. W okresie od 1939 do 1945 roku powstało jeszcze 9 takich instalacji w celu zmniejszenia zużycia węgla w kraju. Niektóre z nich z powodzeniem działają od ponad 30 lat.

Tak więc w 1824 roku Carnot po raz pierwszy użył cyklu termodynamicznego do opisania procesu, a cykl ten pozostaje podstawową podstawą do porównywania z nim i oceny wydajności HP. Pompę ciepła można traktować jako odwrócony silnik cieplny. Silnik cieplny odbiera ciepło (ryc. 1.1.1) ze źródła o wysokiej temperaturze i oddaje je w niskiej temperaturze, dając użyteczną pracę. Pompa ciepła wymaga pracy, aby wytworzyć ciepło w niskich temperaturach i dostarczyć je w wyższych temperaturach.

Zasada działania pompy ciepła
Rys.1.1.1. Schemat termodynamiczny pompy ciepła i silnika cieplnego: 1 - pompa ciepła; 2 - silnik cieplny.

Można pokazać, że jeśli obie te maszyny są odwracalne (tj. procesy termodynamiczne nie zawierają strat ciepła ani pracy), to istnieje skończona granica sprawności każdej z nich i w obu przypadkach jest to stosunek Qn/ W. Gdyby tak nie było, można by zbudować perpetuum mobile po prostu łącząc jedną maszynę z drugą. Tylko w przypadku silnika cieplnego stosunek ten jest zapisany w postaci W/Qn i nazywany jest sprawnością cieplną, natomiast w przypadku pompy ciepła pozostaje w postaci Qn/W i nazywany jest współczynnikiem konwersji ciepła (Kt).

Jeżeli przyjmiemy, że ciepło jest dostarczane izotermicznie w temperaturze TL i izotermicznie odbierane w temperaturze TH, a sprężanie i rozprężanie odbywa się przy stałej entropii (rys. 1.1.2), praca jest dostarczana z zewnętrznego silnika, to współczynnik konwersji Carnota cykl będzie wyglądał następująco:

Kt \u1d TL / ( TN - TL ) + XNUMX \uXNUMXd TN / ( TN - TL )

Zasada działania pompy ciepła
Ris.1.1.2

Tak więc żadna pompa ciepła nie może mieć lepszej wydajności, a wszystkie praktyczne cykle realizują jedynie chęć zbliżenia się jak najbardziej do tej granicy.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Tkanina z wbudowanym ogrzewaniem 28.04.2002

Amerykańska firma Maiden Mills zaprezentowała tkaninę wyposażoną we wbudowany system grzewczy.

Wykonane z niego kurtki i kożuchy Polartec szybko zdobywają popularność wśród sportowców i wojskowych. Zamiast tradycyjnych drutów w tkaninę wpleciono mikrowłókna ze stali nierdzewnej. Te mikrowłókna są cieńsze niż ludzki włos. Pod względem miękkości nie odbiegają od zwykłych nici i nie ulegają zniszczeniu podczas prania i noszenia. Kurtki Miracle pracują w dwóch trybach: umiarkowanym, w którym włókna są w stanie nagrzewać się do temperatury 42°C przez 5 godzin oraz intensywnym, gdy ubrania nagrzewają się do 2,5°C w 46 godziny.

Maiden Mills planuje wprowadzić podgrzewane rękawiczki, klimatyzowaną odzież, a także wskaźniki tętna i temperatury ciała. Jedynym problemem w tej chwili jest kruchość i nieporęczność baterii litowych używanych jako baterie.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Stworzenie sztucznej macicy

▪ Płać z uśmiechem

▪ deszcz czekolady

▪ Zmiana rzeczywistości i fałszywa pamięć

▪ Samolot na algach

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Syntezatory częstotliwości. Wybór artykułu

▪ artykuł Kto był niczym, stanie się wszystkim. Popularne wyrażenie

▪ Artykuł Jaka jest różnica między VAT a akcyzą? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł System ubezpieczeń społecznych pracowników w Federacji Rosyjskiej

▪ artykuł Praktyczne konstrukcje anten DJ9BV na pasmo 144 MHz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Homemade UPS dla importowanego urządzenia nadawczo-odbiorczego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn