CC BY
8
Список литературы на английском языке / References in English
1. Suchilin V.A. Printsip modul'nosti teplonasosnyh ustanovok [The principle of modular heat pump systems] / V.A. Suchilin, A.S. Kochetkov, N.N. Gubanov // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. - 2016. - № 8 (50) - Part 3 - P. 93-95. [in Russian]
2. Suchilin V.A. Gibkie sistemy otopleniya i goryachego vodosnabzheniya na osnove teplovyh nasosov [Flexible heating system and hot water through heat pumps] /V.A. Suchilin, A.S. Kochetkov, S.A. Golikov // EVRAZIJSKIJ SOYUZ UCHENYH (ESU) Ezhemesyachnyj nauchnyj zhurnal [SCIENTISTS EURASIAN UNION (SEU) The monthly scientific journal]. - 2016. - № 1 (22) - Part 2 - P. 133-136. [in Russian]
3. Suchilin V.A., Kochetkov A.S. Sistema otopleniya i goryachego vodosnabzheniya pomeshchenij. Zayavka na izobretenie [Heating and hot water facilities. An application for an invention] - IPC F25B30/02. Registration FIPS №2016104802 on 12.02.2016. [in Russian]
4. Suchilin V.A., Gubanov N.N., Kochetkov A.S. Kaskadnaya teplonasosnaya ustanovka. Zayavka na izobretenie [The cascade heat pump system. An application for an invention] - IPC F25B30/02. Registration FIPS №2016122646 on 06.08.2016. [in Russian]
DOI: 10.23670/IRJ.2017.55.082 Сучилин В.А.1, Кочетков А.С.2, Губанов Н.Н.3 1ORCID: 0000-0001-7467-5033, Доктор технических наук, 2,3Магистр, Российский государственный университет туризма и сервиса ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК НА
ОСНОВЕ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы исследования функциональных параметров теплонасосных установок по их структурным схемам - физическим моделям. Приводится методика формирования термодинамического цикла по исходным данным тепловых насосов применяемых в быту. Показано, что во многом эффективность работы теплонасосных установок, зависит от использования энергоемких хладагентов. Новизна исследования заключается в определении температуры, давления и других параметров термодинамического цикла типового теплого насоса, работающего на мало еще изученном фреоне.
Ключевые слова: теплонасосная установка, термодинамический цикл, функциональные параметры, хладагент.
Suchilin V.A.1, Kochetkov A.S.2, Gubanov N.N.3
1ORCID: 0000-0001-7467-5033, PhD in Engineering, 2,3Undergraduate student, Russian State University of Tourism and Service RESEARCH OF FUNCTIONAL PARAMETERS OF HEAT PUMP SYSTEMS BASED
ON PHYSICAL MODELS
Abstarct
The study of the functional parameters of heat pump systems by their structural schemes and physical models is presented in the paper. The technique of thermodynamic cycle formation from the initial data of heat pumps applied in everyday life is described. It is shown that the performance of heat pump systems depends largely on the use of energy-dependent refrigerants. The novelty of this study is the determination of the temperature, pressure and other parameters of a thermodynamic cycle of a typical warm pump, running on little studied Freon.
Keywords: heat pump system, thermodynamic cycle, functional parameters, refrigerant.
В настоящее время можно с определенной уверенностью отметить, что наблюдается достаточно бурный рост индивидуального строительства. Появляются все новые и новые содовые кооперативы, пригородные дачные объединения, обживаются за счет городских пенсионеров практически заброшенные деревни. Естественно возрастает потребность электрической и тепловой энергии. В тоже время происходит непрерывное повышение стоимости на все виды энергии, в том числе на отопление и горячего водоснабжения (ГВС) [1].
В связи с этим постоянно ведутся исследования в области эффективного использования альтернативных источников энергии. Одним из перспективных путей в этой области, на наш взгляд, является использование теплонасосных установок (ТНУ), преобразующих низкопотенциальную энергию, например, земли. В этом случае на входе в тепловой насос (ТН) получает теплоноситель с температурой 5-10 0С и выдает на выходе теплоноситель -отопительная вода в 45-65 0С. Предложено множество технических решений повышающих стабильность температурных параметров отопительного теплоносителя, обеспечения круглогодичного автономного функционирования системы отопления и ГВС [2], [3].
Известно, что во многом эффективность работы систем отопления и ГВС разработанных на базе ТН зависит от использования того или иного хладагента. Ассортимент их достаточно широк и продолжает пополняться все новыми разработками. Видимо настало время более внимательно обратится к изобутану R600a. Он получил популярность как хладагент после принятия в 1997 году Киотского протокола, направленного на ограничение выбросов в атмосферу газов усиливающих парниковый эффект.
Поиски экологически безопасной альтернативы хладагентам R12 и R134a, широко применяемых в холодильной технике, привели к решению использовать в качестве хладагента природный газ изобутан. Хладагент изобутан получил условное сокращенное международное обозначение R600a.
Помимо высоких экологических свойств R600a обладает рядом других преимуществ по сравнению с R12 и R134a:
- изобутан имеет более высокий, чем R12, холодильный коэффициент, что уменьшает энергопотребление;
- количество хладагента R600a заправляемого в холодильный агрегат сокращается по сравнению с R12 примерно на 60 %;
- по теплофизическим и эксплуатационным характеристикам R600a также превосходит R134a;
- холодильные агрегаты на R600а работает при более низком давлении в рабочем контуре хладагента, что характеризуются меньшим уровнем шума, и способствует долговечности установки.
Изобутан очень хорошо растворим в минеральном масле. Совместимость изобутана с минеральным маслом и конструкционными материалами отечественных компрессоров позволяет максимально упростить процесс перехода с R12 на изобутан. Изобутан нейтрален к материалам холодильного агрегата и компрессора, т.е. не вступает с ними в реакцию и не образует тяжелые углеводороды, которые могут забивать систему холодильной техники, что обеспечивает надежную длительную эксплуатацию.
Хладагент R600а не находил широкого применения в качестве хладагента из-за повышенной пожароопасности. Однако доза заправки изобутаном в бытовой холодильной технике исключительно мала, что по заключению специалистов практически не может привести к пожару при строгом соблюдение правил техники безопасности при заправке и ремонте агрегатов.
Выбор наиболее оптимальной структуры ТН требует сравнения многих вариантов схем ТН, фреонов, задаваемых температурных перепадов в теплообменниках и других параметров. Расчет тепловых насосов традиционно проводится с помощью p, h - диаграмм рабочих тел (фреонов). Ниже приводится компьютерная модель исследования функционирования основных узлов теплового насоса.
Моделирование термодинамического регенеративного цикла парокомрессорного ТН на основе методики, приведенной на сайте http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/TTMI.
Рис. 1 - Физическая модель регенеративного парокомпрессионного ТН
Исходные данные термодинамического расчета: Температура теплоотдатчика на выходе из испарителя: Ьисп_вых =0 ° С Температура теплоприемника на выходе из конденсатора: Ькон_вых = 6 0 ° С Температурный напор на холодном конце испарителя: 5 Ьисп_х =3 К Температурный напор на горячем конце конденсатора: : 5 Ькон_г =3 К Температурный напор на горячем конце регенератора: 5 Ьр_г =3 К Внутренний относительный КПД компрессора: г]0 ь к = 82 % Потери давления в конденсаторе: 5 ркон =3 % Потери давления в испарителе: 5 рисп =3 %
Потери давления в регенераторе со стороны холодного теплоносителя: 5рр х = 3 % Потери давления в регенераторе со стороны горячего теплоносителя: 5рр г = 3 % Тип фреона: R600a
р3 := КРЙЬТ|\,
х , Г-.1
он вых т ^он_г1
. +
63 °С
= 0.931 МРа
Давление фреона на выходе из конденсатора
Температура фреона на выходе из конденсатора -1 ■ -1
^ := RHSL.Tit.Vl = 356.805к1/к£
Энтальпия фреона на выходе из конденсатора -1 ■ -1
Энтропия фреона на выходе из конденсатора -1 ■ ->■
Давление фреона на входе в регенератор ^ 0.141МРа
и := ШЭ^Ы = -3°С Температура фреона на входе в регенератор и ■ и
„ := РНЗУТ(Ы = 550.31 к!/кэ
Энтальпия фреона на входе в регенератор и ■ и
^ := = 2.297 к!/(кз К)
Энтропия фреона на входе в регенератор 0 ■ 0
Температура фреона на входе в компрессор ^ ^ ^
Давление фреона на входе в компрессор ' ^ ^ 0.137МРа
„ 1г, := КНРТ(р, ,и\ = 653.94кТ/кэ
Энтальпия фреона на входе в компрессор 1 ■ 1 1
Энтропия фреона на входе в компрессор
31
ЯЙРТ(р1= 2.6617к1/(кй К) РЗ
Р2 :=
= О.РбМРа
Давление фреона на выходе из компрессора * "^кон Энтропия фреона на выходе из компрессора при изоэнтропийном сжатии
Температура фреона на выходе из компрессора при изоэнтропийном сжатии
Энтальпия фреона на выходе из компрессора при изоэнтропийном сжатии
12 := К.ТРН(р2,112) = 126.079 °С
Удельный теплоперепад в компрессоре при сжатии
Энтальпия фреона на выходе из компрессора
Температура фреона на выходе из компрессора при сжатии
о зп := КЕРТ[рп,Ь] = 2.714Щк§К)
Энтропия фреона на выходе из компрессора 1 1 £ ¿<
Давление фреона на входе в редукционный вентиль ^ ' РЗ И ^Рр_г' 0-9МРа
Ц := Ь3 - (1^! - Ьб) = 243.18к1/к^
Энтальпия фреона на входе в редукционный вентиль Температура фреона на входе в редукционный вентиль
Энтропия фреона на входе в редукционный вентиль
34
Рб
1 - 6р.
= ЯЗРТ[р4,Ц) - = 0.145МРа
1.1655кЛ/(кй К)
исп
0.149
Р5:=
Давление фреона на входе в испаритель Степень сухости фреона на входе в испаритель
115 - КНЙЬТ(КТЗЬР(р5))
= 1ШЭVI БУР р 511 - ИИЗЬТ | ЯТ ЭЬР р 511 Температура фреона на входе в испаритель
Удельное количество теплоты, отдаваемое теплоприемнику ^ТПР ' ^2 ^3 417.514к1/к^
СОР
тн
чпр
V
3.619
Коэффициент преобразования цикла теплового насоса
Рис.2 - Алгоритм моделирования термодинамического цикла ТН
10
400 600
------Жидкий фреон в состоянии насыщения
-Пар фреона в состоянии насыщения
-Цикл ТН
¥1
*3
Ф5
?6
Рис. 3 - Диаграмма термодинамического цикла ТН
Из проведенного исследования важными для нас являются практически все параметры термодинамического цикла, так как последние годы на кафедре «Сервисный инжиниринг» РГУТИС проводятся исследования по разработке структурных решений гибких систем отопления на основе тепловых насосов и технологии их обслуживания. И эти параметры находят применение в при прогнозировании целого ряда бытовых ТНУ. При этом исходим из условий, что системы отопления и ГВС является гибким в пределах определенных групп потребителей. Из данного определения следует, что гибкие системы отопления и ГВС максимально эффективны в пределах определенных структурных решениях. Хотя четкие границы между группами гибких систем отопления и ГВС провести сложно.
Так при однотипном ассортименте теплонасосных установок можно добиваться высокой производительности их обслуживания, выраженной в плановом количестве в смену. Система отопления и ГВС в этом случае обладает невысоким уровнем гибкости. Это может быть типовая одноступенчатая ТНУ из стандартных комплектующих узлов, с достаточно высокой унификацией и технологичностью в обслуживании. В случае применения двух и более ступеней в ТНУ, с помощью которых будет предусмотрено обслуживание отопления и ГВС различных по площади и назначению помещений, сложность проводимых работ по обслуживанию возрастает. В этом случае производительность по обслуживанию, естественно, несколько снизится, но гибкость, которая на современном этапе развития производства приоритетна, повышается, обеспечивает эффективность применения таких систем ТНУ. Тоже можно сказать и каскадных ТНУ, конструктивная сложность которых значительно выше одноступенчатых ТНУ из стандартных комплектующих.
Результаты проведенного исследования позволяют судить, что хладагент изобутан Я600а, обладая хорошими исходными характеристиками, отмеченными выше, показывает достаточно высокими параметрами работоспособности, что важно особенно для бытовых ТНУ, так как они не должны отличаться сложностью структуры и обслуживания. Показано, что температура отопительной воды может быть 60 и больше градусов, что соответствует запросам потребителей и требованиям санитарных норм. При этом высоким остается и коэффициент преобразования энергии цикла 3,619, и он расположен значительно выше критической точки. Определены все основные параметры термодинамического цикла данного фреона (температура, давление, энтальпия, энтропия и др.) в зонах движения его по участкам физической модели ТН. Полученные параметры могут стать основой метода подобия при прогнозировании и моделировании аналогичных систем отопления, построенных на базе бытовых тепловых насосов
[4], [5].
Список литературы / References
1. Филиппов С.П. Малая энергетика в России / С.П. Филиппов // Теплоэнергетика. - 2009. - №8. - С. 38-42.
2. Сучилин В.А. Принцип модульности теплонасосных установок / В.А. Сучилин, А.С. Кочетков, Н.Н. Губанов // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. - № 8 (50) - Часть 3. - С. 93-95.
3. Сучилин В. А. Гибкие системы отопления и горячего водоснабжения на основе тепловых насосов / В.А. Сучилин, А.С. Кочетков, С. А. Голиков // ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ (ЕСУ). Ежемесячный научный журнал -2016. - № 1(22) - Часть 2. - С. 133-136.
4. Сучилин В.А., Кочетков А.С. Система отопления и горячего водоснабжения помещений. Заявка на изобретение - МПК F25B30/02. Регистрация в ФИПС - №2016104802 от 12.02.2016.
5. Сучилин В.А., Губанов Н.Н., Кочетков А.С. Каскадная теплонасосная установка. Заявка на изобретение - МПК F25B30/02. Регистрация в ФИПС -№2016122646 от 08.06.2016.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Filippov S.P. Malaya ehnergetika v Rossii Filippov S.P. [Small power in Russia] / S.P. Filippov // Teploehnergetika [Heat energy]. - 2009. - №8. - P. 38-42. [in Russian]
2. Suchilin V.A. Printsip modul'nosti teplonasosnyh ustanovok [The principle of modular heat pump systems] / V.A. Suchilin, A.S. Kochetkov, N.N. Gubanov // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal]. - 2016. - № 8 (50) - Part 3 - P. 93-95. [in Russian]
3. Suchilin V.A. Gibkie sistemy otopleniya i goryachego vodosnabzheniya na osnove teplovyh nasosov [Flexible heating system and hot water through heat pumps] /V.A. Suchilin, A.S. Kochetkov, S.A. Golikov // EVRAZIJSKIJ SOYUZ UCHENYH (ESU) Ezhemesyachnyj nauchnyj zhurnal [SCIENTISTS EURASIAN UNION (SEU) The monthly scientific journal]. - 2016. - № 1 (22) - Part 2 - P. 133-136. [in Russian]
4. Suchilin V.A., Kochetkov A.S. Sistema otopleniya i goryachego vodosnabzheniya pomeshchenij. Zayavka na izobretenie [Heating and hot water facilities. An application for an invention] - IPC F25B30/02. Registration FIPS №2016104802 on 12.02.2016. [in Russian]
5. Suchilin V.A., Gubanov N.N., Kochetkov A.S. Kaskadnaya teplonasosnaya ustanovka. Zayavka na izobretenie [The cascade heat pump system. An application for an invention] - IPC F25B30/02. Registration FIPS №2016122646 on 06.08.2016. [in Russian]
DOI: 10.23670/IRJ.2017.55.066 Торопова Ю.В.1, Мулюкина Л.С.2, Ефремова О.А.3 1,2Магистрант, 3кандидат технических наук, Доцент, Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ) СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ
В ПРОГРАММНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОРГАНОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ ВЛАСТИ
В СФЕРЕ ОХРАНЫ ОБЩЕСТВЕННОГО ПОРЯДКА И ЗАЩИТЫ ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Аннотация
Проведен системный анализ деятельности региональных органов исполнительной власти в сфере охраны общественного порядка и защиты от чрезвычайных ситуаций. В ходе исследования были рассмотрены основные функции и задачи органов исполнительной власти, отвечающих за охрану общественного порядка и защиту населения от чрезвычайных ситуаций (ЧС). Результатами проведенного исследования стали организационно -функциональная структура органов исполнительной власти Республики Башкортостан, функциональная модель деятельности органов исполнительной власти в сфере охраны общественного порядка и защиты от ЧС, а также обобщенная структура информационной модели процесса охраны общественного порядка и защиты от ЧС.
Ключевые слова: системный анализ, программное обеспечение, органы исполнительной власти, охрана общественного порядка, чрезвычайные ситуации, пространственные данные.
Toropova Ju.V.1, Muljukina L.S.2, Efremova O.A.3 1,2Undergraduate,
3PhD in Engineering, Associate Professor, Ufa State Aviation Technical University . SYSTEM PROBLEM ANALYSIS OF SPATIAL DATA USE IN THE SOFTWARE OF REGIONAL EXECUTIVE AUTHORITIES IN THE SPHERE OF PUBLIC ORDER MAINTENANCE AND FIRE AND
DISASTER PREVENTION
Abstract
A system analysis of activities of regional executive authorities in the sphere of public order and protection from emergency situations is presented in the paper. The study describes the main functions and tasks of the executive authorities responsible for public order maintenance and fire and disaster protection. The result of the study is the organizational and functional structure of the executive authorities of the Republic of Bashkortostan, a functional model of executive authorities in the field of public order maintenance and fire and disaster protection, as well as the generalized structure of the information model of the process ofpublic order maintenance and fire and disaster protection.
Keywords: system analysis, software, executive authorities, protection of public order, emergency situations, spatial data.
