СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
METHOD FOR HEAT PUMP OPERATION

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в теплонасосных устройствах для снабжения потребителя теплом и холодом.
Известен способ работы тепловой машины (Патент РФ №2077004, F03G), включающий последовательно осуществляемые процессы сжатия и расширения рабочего тела с переходом его из камеры сжатия в камеру расширения и обратно с отводом тепла после процесса сжатия и подводом тепла после процесса расширения, причем соответствие величины давления в конце процесса расширения величине давления в начале процесса сжатия поддерживают путем подачи в камеру расширения дополнительного рабочего тела
Недостатком данного способа является то, что дополнительное рабочее тело проходит через теплообменник с низким температурным потенциалом, в котором к нему подводится теплота. Это повышает температуру рабочего тела на входе в теплообменник с низким температурным потенциалом, а следовательно, уменьшает перепад температур между рабочим телом и теплоносителем и увеличивает массовый расход рабочего тела через теплообменник. В результате увеличиваются термические и газодинамические потери в теплообменнике и снижается эффективность тепловой машины, причем эти потери возрастают с увеличением отношения температур в теплообменниках, так как при этом увеличивается количество дополнительного рабочего тела.
Проблемами, решаемыми данным изобретением, являются повышение эффективных показателей теплового насоса.
Указанные технические проблемы решаются способом работы теплового насоса, включающим последовательно осуществляемые процессы сжатия и расширения рабочего тела с переходом его из камеры сжатия в камеру расширения и обратно с отводом тепла после процесса сжатия и подводом тепла после процесса расширения, причем соответствие величины давления в конце процесса расширения величине давления в начале процесса сжатия поддерживают путем подачи в камеру расширения дополнительного рабочего тела, отличающимся тем, что процесс расширения производят по меньшей мере в двух камерах расширения, а подачу дополнительного рабочего тела в камеры расширения осуществляют путем перехода его непосредственно из одной камеры расширения в другую.
Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема теплового насоса.
Способ работы теплового насоса осуществляется следующим образом.
Рабочее тело сжимается в камере 1 сжатия. После сжатия рабочее тело переходит поочередно в камеры 2 и 3 расширения через автоклапан 4, теплообменник 5, регенератор 6 и управляемые клапаны 7 и 8. После процесса расширения рабочее тело переходит в камеру 1 сжатия через управляемые клапаны 9 и 10, теплообменник 11, регенератор 6 и автоклапан 12. Объем теплообменников значительно больше объемов камер сжатия и расширения и давление в них в процессе работы изменяется незначительно. Следовательно, количество камер расширения не зависит от количества камер сжатия. Камеры 2 и 3 расширения работают в противофазе, то есть окончание процесса расширения в камере 2 расширения совпадает по времени с выпуском рабочего тела из камеры 3 расширения. Соотношение между максимальными объемами камеры 1 сжатия и камер 2 и 3 расширения установлено из учета минимального отношения температур в начале процесса сжатия и в конце процесса расширения. При увеличении отношения температур максимальный объем камер 2 и 3 расширения становится больше объема рабочего тела в конце процесса расширения и рабочее тело переходит из одной камеры расширения в другую через автоклапаны 13 и 14 при давлении, соответствующем давлению рабочего тела в начале процесса сжатия, исключая таким образом скачки давления при подсоединении камеры расширения к теплообменникам. Таким образом, дополнительное рабочее тело переходит непосредственно из одной камеры в другую с минимальными газодинамическими потерями, а рабочее тело после расширения поступает в теплообменник при температуре, равной его температуре в конце процесса расширения, то есть при максимально возможном перепаде температур между рабочим телом и теплоносителем, что повышает КПД теплообменника. Все это повышает эффективные показатели теплового насоса.