Адрес для переписки:Володин Виктор Иванович – Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13А,220006, г. Минск, Республика Беларусь.Тел.: +375 17 397-49-33 volvic@mail.ru
Address for correspondence:Volodin Victor I. –Belarussian State Technological University, 13А, Sverdlova str.,220006, Minsk, Republic of Belarus.Теl.: +375 397-49-33 volvic@mail.ru
г. Минск
Minsk
Приведен сравнительный анализ методик приближенного теплового расчета конденсатора перегретого пара парокомпрессионного теплового насоса системы теплоснабжения. Рабочее вещество теплового насоса и конденсирующегося пара – хладагент R410a. При однозонной методике конденсатор рассчитывается по одному участку с включением теплоты перегрева в теплоту конденсации и использованием коэффициента перегрева. Двухзонная методика предполагает расчет конденсатора по двум раздельным участкам: охлаждения перегретого пара и собственно его конденсации. Апробация проводилась при численном исследовании конденсатора низкотемпературной теплонасосной системы отопления и горячего водоснабжения с поверхностью теплообмена в виде спирального змеевика труба в трубе, погруженного в нагреваемую жидкость. В первом подходе расход и температура нагреваемой воды ограничены температурой насыщения конденсирующегося хладагента независимо от схемы течения рабочих сред. Методика двухзонного расчета конденсатора перегретого пара с противоточной или перекрестно-противоточной схемой течения рабочих сред позволяет получить реальные результаты по температуре нагреваемой воды, превышающей температуру насыщенного пара хладагента, с учетом расхода нагреваемой воды. В данном случае температура стенки на участке охлаждения выше температуры насыщения, а при конденсации – ниже, что дополнительно подтверждает адекватность данной методики. Использование двухзонной методики с отдельным усреднением физических свойств рабочих сред на участках охлаждения перегретого пара и конденсации, а также температурных напоров дает более точное значение поверхности теплообмена, которая в рассмотренном случае уменьшается до 20 %. На основании проведенных исследований рекомендуется использовать двухзонную методику, позволяющую получить достоверные данные о параметрах конденсатора перегретого пара.
A comparative analysis of the methods of approximate thermal calculation of the superheated steam condenser of the steam compression heat pump of the heat supply system is presented. The working substance of the heat pump and the condensing steam is the refrigerant R410a. When the single-zone method is applied, the condenser is calculated by one area with the inclusion of the heat of overheating in the heat of condensation and the use of the overheating coefficient. The two-zone method assumes the calculation of the condenser in two separate areas, viz. the cooling of superheated steam and its actual condensation. The approbation was carried out during a numerical study of a condenser of a low-temperature heat pump system for heating and hot water supply, with a heat exchange surface in the form of a spiral coil pipe in a pipe immersed in a heated liquid. In the first approach, the flow rate and temperature of the heated water are limited by the saturation temperature of the condensing refrigerant, regardless of the flow pattern of the working media. The method of two-zone calculation of the superheated steam condenser with a counter-current or cross-counter-current flow scheme of working media makes it possible to obtain real results of the temperature of the heated water that exceeds the temperature of the saturated refrigerant vapor, taking into account the flow rate of the heated water. In this case, the wall temperature in the cooling area is higher than the saturation temperature, and during condensation it is lower, which further confirms the adequacy of the presented technique. The use of a two-zone technique with a separate averaging of the physical properties of the working media in the areas of superheated steam and condensation cooling, as well as temperature pressures, provides a more accurate value of the heat exchange surface, which in the case under consideration is reduced to 20%. Based on the conducted studies, it is recommended to use a two-zone technique that makes it possible to obtain reliable data on the parameters of the superheated steam condenser.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.