Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №10

q₂ — теплота, отданная рабочим телом в конденсаторе.

При работе теплового насоса по обратному циклу Карно коэффициент преобразования равен:

? = q₁/a = T₁(T₁ – T₂),

где: T₁ — температура конденсации; Т₂ — температура испарения.

Из данного соотношения следует, что при уменьшении разности между температурами конденсации и испарения увеличивается коэффициент преобразования, а это делает применение теплового насоса более эффективным. Значение ? всегда больше единицы [1].

На основании анализа результатов исследований по выбору наиболее оптимального теплового агента был выбран тепловой насос открытого типа, в котором тепло в камеру испарения приносит сам пар. Работа дистиллятора происходит следующим образом. Вода в емкости нагревается ТЭНами, расположенными в верхней части камеры испарения. В момент закипания воды включается компрессор. Образовавшийся пар всасывается компрессором и сжимается с повышением температуры, затем выходит в теплообменник, где конденсируется, отдавая тепло воде, находящейся в камере испарения, и выходит в виде дистиллята в водосборник. Работающий компрессор создает повышенное давление в теплообменнике, при этом температура конденсации выше, чем температура кипения в камере испарения. Таким образом, создается перепад температур, обеспечивающий переход энергии от конденсируемой к испаряемой воде.

Схема лабораторной установки изображена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема дистиллятора с тепловым насосом открытого типа

Дистиллятор содержит емкость 1, нагреватель 2, камеру испарения 3, парозаборник 4, кожух изолирующий 5, тепловой насос 6 с компрессором 7 и теплообменником 8. Работа дистиллятора происходит следующим образом. Емкость 1 заполняется водопроводной водой до погружения в ней нагревателя 2 и теплового насоса 6. Уровень воды в дальнейшем поддерживается автоматически, например, с помощью электроконтактного датчика (не показан), который в момент достижения уровня включает нагреватель 2, расположенный в верхней части камеры испарения 3, и компрессор 7 теплового насоса 6. Образующийся в процессе нагрева воды пар через парозаборник 4 отбирается из камеры испарения 3 компрессором 7, в котором пар сжимается с повышением температуры, и поступает в теплообменник 8, конденсируется в нем, отдавая тепло воде, находящейся в камере испарения 3, и выходит из теплообменника 8 в виде дистиллята в водосборник (не показан). До компрессора 7 в дистилляторе создается разряжение в камере испарения 3, с понижением температуры кипения воды, а после компрессора 7 в теплообменнике 8 возникает избыточное давление и происходит конденсация пара при повышенной температуре. Таким образом создается перепад температур, обеспечивающий переход энергии от пара в теплообменнике 8 к испаряемой воде в камере испарения 3. Изолирующий кожух 5 служит для уменьшения потерь энергии в окружающую среду.

Созданная модель может работать в двух режимах: традиционном и с использованием теплового насоса. При этом первоначальный нагрев воды происходит без работы теплового насоса, а после нагрева и получения стабильного потока дистиллята включается тепловой насос и уменьшается мощность ТЭНов.

Кроме экономии более чем в 3,5 раза электроэнергии получена экономия водопроводной воды, т. к. в лабораторной установке нет необходимости отводить тепло из дистиллятора. Так, в наиболее распространенном дистилляторе, выпускаемым нашей промышленностью — ДЭ-25 водопотребление более чем в 14 раз превышает производимую аппаратом дистиллированную воду (таблица 1).

Основные параметры существующих дистилляторов [2], [3] и экспериментальной модели приведены в таблице.

Экспериментальные данные представлены в виде графиков на рисунке 2, причем значение удельного энергопотребления показано начиная с получения дистиллята, т. е. первоначальный нагрев не влияет на показатели. Горизонтальными линиями показаны средние значения удельного энергопотребления при работе в традиционном режиме и с использованием теплового насоса.

Рисунок 2. Удельное энергопотребление дистиллятора в пусковой период

— для традиционного дистиллятора:

Т_ввх = 20 °C; Р = 1 бар; Т_кип = 99,62 °C;

R = 2257,5 кДж/кг; С = 1,41 кДж/кг*град;

Q = (99,62–20)*1,41 + 2257,5 = 2369,76 кДж/кг;

— для дистиллятора с тепловым насосом:

Т_ввх = 20 °C; Р = 1,2 бар; Т_кип = 104,8 °C;

R = 2243,6 кДж/кг; ? = 104,8/(104,8-99,62) = 20; Q1 = (104,8-20)1,41 + 2243,6 = 2363,17 кДж/кг;

при этом энергия, потребляемая приводом теплового насоса:

W = 2363,17/20 ~= 118,16;

Q₂ = 2363,17 — 2243,6 + 118,16 = 237,73 кДж/кг;

К_э = 2369,76/237,73 = 9,9.

Таким образом, теоретически возможна девятикратная экономия электроэнергии при производстве дистиллированной воды.

Расхождения между теоретическими расчетами и экспериментальными данными объясняются несовершенством лабораторной установки, в частности компрессора и теплоизоляции. Но даже в таких условиях достигается существенная экономия электроэнергии и водопроводной воды, что является показателем актуальности дальнейшей разработки данного проекта.

_{Список использованной литературы:}

_{1. Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. — М.: Высшая школа, 1975. 309–311 с.}

_{2. Чирков А.И. Организация и механизация работ в аптеках лечебно-профилактических учреждений. — М.: Медицина, 1981. 166–181 с.}

_{3. Кац А.М. Руководство по приборам и оборудованию для медико-биологических исследований. — Л.: Медицина, 1976. 12–18 с.}

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

С++ в примерах для начинающих

Пример 1

Первая программа

Любая программа на С или C++ начинает свое выполнение с функции main. Напишем нашу первую программу. Для этого создадим файл main.cpp и напишем текст:

#include <iostream.h>

int main

{

cout «"Hello C++\n";

return 0;

}

Скомпилировав и запустив нашу программу мы должны получить на экране:

Hello C++

В первой строке программы мы написали директиву #include <iostream.h>, она подключает библиотеку ввода-вывода iostream.h, без которой компилятор не поймет определенные в ней функции cout. Скобки { и } обрамляют начало и конец функции потом мы увидим, что они используются и для других целей. В C++ каждый оператор, а также каждая строка с обращением к функции заканчивается точкой с запятой, исключения составляют команды препроцессора и имена функций стоящие в начале программной единицы (например, у нас в программе main). В строке cout<<"Hello C++\n", cout — это стандартный поток вывода, оператором << мы помещаем в него строку Hello C++, константа \п переводит каретку на новую строку.

Основные типы данных

Основные типы данных разделяются на три категории: целочисленные, с плавающей точкой и неопределенные(void). Целочисленные типы данных работают с целыми числами. Типы данных с плавающей точкой работают с данными имеющими дробную часть. Неопределенный тип данных соответствует пустому множеству значений.

Основными типами данных являются:

• char — целочисленный тип, содержит символы.