Features of modeling a highly efficient multistage vapor compression heat pump unit

Capa

Citar

Resumo

The increase in the cost of fuel and energy resource and the deterioration of the environment from the combustion of traditional fossil fuel, have led to a great interest in energy-saving technology by using secondary energy resources in the thermal energy of industrial, housing and communal services using heat pump units in Russia and abroad. This paper analyzes the well-known two-stage heat pump units, and reveals their advantages in comparison with single-stage. The modeling of a highly efficient multistage vapor compression heat pump unit is proposed. Moreover, a method for calculating a multistage heat pump unit with a high coefficient of performance is presented. In addition, an example of calculating the thermodynamic cycle of a four-stage heat pump unit is presented. The influence of the number of stages on the increase in coefficient of performance in relation to a single-stage heat pump unit, the effect of the temperature difference between the temperature of the high-potential heat source and the temperature of the low-potential heat source on the coefficient of performance were analyzed. In addition, the influence of the initial value of the temperature of the high-potential heat source before heating during the course in the heat pump unit on the value of coefficient of performance for a different number of stages is analyzed under the condition of a constant difference between the heating temperature of the high-potential heat source at the outlet of the heat pump unit and the temperature of the low-potential heat source.

Sobre autores

Yuri Antipov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Autor responsável pela correspondência
Email: antipov-yua@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0002-5598-7522

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Irina Shatalova

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: shatalova-ii@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0001-7302-4247

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Innovative Management in Industries, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Kirill Shkarin

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: 1042180018@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0002-5680-517X

postgraduate student, Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Mikhail Lapin

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: 1042200019@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0002-0100-6055

postgraduate student, Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Dmitry Sokolov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: 1042190196@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0001-5175-2219

postgraduate student, Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Artem Grinin

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: 1032182301@rudn.ru

student, Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Kirill Toptygin

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: 1032182294@rudn.ru
ORCID ID: 0000-0001-6054-2096

student, Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Bibliografia

  1. Bell I, Groll E, Braun J, Horton T. Performance of vapor compression systems with compressor oil flooding and regeneration. Int. J. Refrigeration. 2011;34(1):234–242. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2010.09.004
  2. Bertsch SS. Theoretical and experimental investigation of a two stage heat pump cycle for Nordic climates. Master’s thesis, Mechanical Engineering, Herrick Labs 2005-13P, Report No. 7031-1. West Lafayette: Purdue University; 2005.
  3. Dabiri A, Keith Rice C. A compressor simulation model with corrections for the level of suction gas superheat. ASHRAE Transactions. 1981;87(2):771–782.
  4. Bertsch SS, Groll EA. Two-stage air-source heat pump for residential heating and cooling applications in northern U.S. climates. International Journal of Refrigeration. 2008; 31(7):1282–1292. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.01.006
  5. Bertsch SS, Groll E. Two-stage air-source heat pump for residential heating and cooling applications in northern U.S. climates. International Journal of Refrigeration. 2008;31(7): 1282–1292. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.01.006
  6. Heo J, Jeong MW, Jeon J, Kim Y. Effects of gas injection on the heating performance off two-stage heat pump using a twin rotary compressor with refrigerant charge amount. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration. 2008;16:77–82.
  7. Gorshkov VG. Heat pumps. Analytical review. Handbook of industrial equipment VVT. 2004;2:47–80. (In Russ.)
  8. Wang X, Hwang Y, Radermacher R. Two-stage heat pump with vapor-injected scroll compressor using R410A as a refrigerant. International Journal of Refrigeration. 2009; 32(6):1442–1451. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.03.004
  9. Ma G, Zhao H. Experimental study of a heat pump system with flash-tank coupled with scroll compressor. Energy and Buildings. 2008;40(5):697–701. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.05.003
  10. Nguyen M, Hewitt N, Huang M. Performance evaluation of an air source heat pump using economized vapor injection compressor and flash tank coupled with capillary tubes. Proceeding of International Congress of Refrigeration, Beijing, China. 2007;8(21):ICR07-E2-1110.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».