Сочинение на тему Исследование двух тепловых насосов и коэффициента полезного действия

На рисунке 2 показан компрессор, который используется в системе. Это простой компрессор, и основные параметры приведены в таблице 3, приведенной ниже.

Испаритель и конденсатор

Испаритель и конденсатор состоят из одинаковых компонентов. Каждый компонент состоит из 12 витков 3/8 ”O.D. медная труба, которая намотана на внутренний диаметр 13 см. Оба компонента помещены в их собственные 1-галлонные ведра, которые заполнены водой. Каждое ведро имеет регулирующие клапаны для контроля потока в и из ведра.

Рисунок 4 иллюстрирует конденсатор / испаритель из системы. Поток воды в ведре контролируется клапаном, который находится на боковой стороне компонента. Для получения более качественных данных термопара устанавливается на входе и выходе потока воды.

Результаты и обсуждение

Тепловой насос работал в течение 30 минут. Данные были взяты с интервалами в одну минуту. Это позволило достаточно времени для записи всех различных показаний температуры и давления. Комнатная температура для эксперимента составляла 69,8 ° F, а атмосферное давление составляло 1016 мБар. Температура в помещении может влиять на то, сколько тепла приобретается и теряется конденсатором и испарителем. Разница в атмосферном давлении может влиять на давление хладагента и, следовательно, влиять на эффективность системы.

Рисунок 5 иллюстрирует температуру резервуара испарителя во времени. Как и ожидалось, температура этого водохранилища понизилась с течением времени. Это потому, что он является источником тепла, собираемого тепловым насосом. Линейная линия наилучшего соответствия также соответствовала данным. Номер наклона из этой линии был использован для расчета коэффициента производительности. Данные не соответствуют линейной линии наилучшего соответствия, что, скорее всего, связано с ошибками в некоторых измерениях. Человеческая ошибка и ошибка инструмента играют роль из-за постоянно меняющихся условий в эксперименте.

Температура резервуара конденсатора во времени показана на рисунке 6. Эти данные не соответствуют ожидаемому результату. Поскольку конденсатор находится там, где тепло отводится из системы, ожидалось, что этот водоем будет иметь более высокую температуру, чем при его запуске. График, на первый взгляд, выглядит как наклон к температуре испарителя, но это не так. Этот график масштабируется иначе, чем другой график, так что его собственный тренд может быть проанализирован. Эти результаты показывают гораздо более «ровную» линию, означающую, что температура не менялась в течение всего эксперимента по сравнению с испарителем. Наклон этой линии также использовался в формуле для расчета КПД тепловой системы.

На рисунке 7 показано давление в испарителе с течением времени. Эта кривая ясно показывает, что давление со временем снижается. Это соответствует падению температуры в испарителе. Когда температура понижается, давление также понижается. На этой кривой есть несколько точек данных, которые не вписываются в гладкую кривую, показывая, что была определенная ошибка как в самом тепловом насосе, так и в снятых показаниях давления. Стрелка на манометре не имеет очень маленького разрешения, поэтому значительная часть данных может быть связана с этим.

Рисунок 8 иллюстрирует результаты давления в конденсаторе с течением времени. Это давление начало снижаться, поднялось до уровня около 8,8 бар, а затем на некоторое время выровнялось. В конце эксперимента давление начинает падать. Это может быть связано с ошибками в эксперименте. Есть четкие признаки ошибки на участках кривой, которые выглядят как шаги. Эти шаги являются результатом недостаточного разрешения манометра. Измерения заканчиваются округлением до ближайшего числа. Эта кривая соответствует ожидаемому результату, который имел бы повышение температуры, коррелирующее с повышением давления.

Рисунок 9 иллюстрирует температуры двух термопар во времени. Вход в компрессор был Thermo1. Это полностью подтверждается данными, поскольку температура намного ниже, и она оставалась очень стабильной на протяжении всего эксперимента. Выход Thermo2, с другой стороны, повышался по температуре в течение всего эксперимента. Это связано с тем, что тепловой насос становится более эффективным с течением времени, и все в системе «нагревается». Ожидается, что это выровняется в плоскую линию, чем дольше система будет работать. Температура достигнет точки, в которой она не может повыситься.

На рисунке 10 показаны температуры на входе и выходе испарителя с течением времени. Тенденции этих линий полностью подтверждают предварительные данные о температуре в резервуаре испарителя. Температура пласта снижалась на протяжении всего эксперимента. Температура на входе на этом графике со временем явно снижалась. Это соответствует более низкой общей температуре резервуара. Однако на первый взгляд температура на выходе не имеет смысла. Это не изменилось, и даже небольшое увеличение к концу эксперимента пришло. Если общая температура резервуара действительно снизилась, это означает, что испаритель собирал больше тепла из помещения. Когда это происходит, тепловой насос работает более эффективно. Это соответствует повышению температуры на выходе компрессора.

На рисунке 11 показаны данные о температуре на входе и выходе из конденсатора. Как и ожидалось, конденсатор со временем приобрел эффективность, как и компрессор. Температура на входе в конденсатор поступает из компрессора, поэтому правильно, что она со временем увеличивается. Температура на выходе осталась такой же, как и ожидалось. Это приводит к тому, что с течением времени из конденсатора отводится большее количество тепла, поскольку температура на входе со временем увеличивается, а температура на выходе остается такой же. Это кривые, которые выглядят очень плавными, поэтому предполагается, что в результатах не так много ошибок.

На рисунке 12 показана кривая мощности, подводимой к компрессору с течением времени. Потребляемая мощность была значительно выше в начале эксперимента, чем в конце. Эта резкая кривая в начале кривой соответствует многим другим температурным графикам; когда температура на них быстро менялась, компрессор потреблял гораздо больше энергии. Это связано с тем, что работа на компрессоре должна была компенсировать небольшую разницу температур на конденсаторе и испарителе.