Трансформирование параметров компрессоров тепловых насосов с помощью пары: трубка Хилша - инжекционный насос.
Сейчас для отраслей и юридических лиц, использующих устройства работающие на принципе "теплового насоса" создалась неприятная ситуация - в течение десяти лет произошла замена всех основных типов фреонов, с запрещением на государственном уровне использования фреонов старого типа.
Многочисленные системы кондиционирования воздуха старых типов плохо работают на альтернативных фреонах, теряя до 30-50% мощности.
Кроме того возникла другая проблема - необходимость использовать в тепловых преобразователях/концентраторах низко потенциального тепла. В самом простом примере -- это обогрев дома или квартиры "термопомпой" или, как их иногда называют "сплит системами" зимой, когда температура на улице падает ниже -12*С.
Собственно современные компрессора не слишком боятся "подхвата" жидкой фазы и вполне эффективно работают в режимах наружных температур до -30*С. Но - эффективность "термопомпы" на этих же компрессорах при температуре ниже -12*С падает настолько, что обычные электронагреватели или конвекторы становятся более выгодны!
В чем причина - температура воздуха, выходящего из конденсора климатизера внутри квартиры, жестко зависит от температуры наружного воздуха, отдающего свою энергию в эвапораторе устройства. Как только температура теплообменника внутри здания падает ниже 40*С эффективность отопления таким климатизером становиться проблематичным.
В какой-то мере это можно компенсировать применением компрессоров с переменной скоростью вращения, но такие компрессора и устройство их управления относительно дороги и недостаточно надежны.
Значительно проще применить своеобразный саморегулирующийся трансформатор, который позволяет традиционному компрессору работать в оптимальном режиме, а конденсор и эвапоратор "видят" тот компрессор, который им необходим для оптимальной работы в данный момент.
Тоже самое происходит и в отношении использования альтернативных фреонов. Компрессор, имеющий параметрический трансформатор работает в допустимых режимах на альтернативном фреоне, а конденсор и эвапоратор в привычных для себя режимах, оптимально передавая и принимая тепло.
Параметрический трансформатор представляет собой управляемую трубку Хилша, работающую в паре с инжекционным насосом.
Сжатый горячий газ (4) с выхода компрессора подается в тороидальный стратификатор "трубки Хилша" (А). В "трубке Хилша" он разделяется на два потока: первый - с температурой значительно выше входящего (5) и второй - с температурой значительно ниже входящего (8).
//Хочу сразу предупредить мечтателей о вечном двигателе - энтальпия системы остается неизменной и КПД трансформатора, естественно ниже 100%.//
Горячий газ с выхода трансформатора уходит в конденсор (ну например отопительной системы).
Холодный газ, имеющий достаточно высокое давление и температуру, подсасывает в эжекторе (В) на входе компрессора газ, приходящий в трансформатор из эвапоратора (ну например наружного модуля "сплит системы"). Такой подсос повышает давление и температуру "обратки" на входе компрессора, одновременно снижая сопротивления выхода для эвапоратора.
На рисунке представлена тест линия и диаграммы работы компрессора при использовании обычного делителя и "трубки Хилша".
Обращаю ваше внимание, что это не "тепловой насос" а тест ринг компрессора в котором нет эвапоратора, а 5-7 и 6-8 это два конденсора с разной температурой охлаждение. 7-9 дроссель (термо экспеншин валве). 9-10 смеситель. Полную схему с использованием эжекторного насоса и ее диаграмму я, к сожалению, дать не могу - мне хочется сохранить "Ноу-хау".
Принципиальная схема реверсивной "термопомпы" выглядит примерно так (G - реверсирующий вентиль)
Практически это выглядело вот так
"Параметрический трансформатор" имеет еще одну интересную особенность -- он облегчает согласование мощных компрессоров, работающих на одну линию.
Каждый компрессор (на схеме - самый сложный к согласованию тип -- центрофугальный компрессор) имеет собственный "параметрический трансформатор" Sketch_2 (эжектирование происходит в зоне D) и практически не "видит" параллельных компрессоров.