Формула расчёта коэффициента тепловой конверсии воздушного компрессора

Основное значение коэффициента тепловой конверсии воздушного компрессора

Во время работы воздушного компрессора электрическая энергия, поступающая в систему, преобразуется в тепло за счёт таких процессов, как сжатие, трение, отвод тепла по масляным каналам и работа системы охлаждения. При анализе коэффициента преобразования энергии в тепло обычно рассматривается соотношение между количеством утилизируемого тепла и затраченной на это энергией. Этот показатель позволяет оценивать эффективность таких энергосберегающих решений, как утилизация отходящего тепла, охлаждение машинных помещений или производство горячей воды.

Общая расчетная формула

Коэффициент тепловой конверсии =回收аемое тепло ÷ подведённая энергия × 100%

Если исходить из временного периода, то входящая энергия может быть определена как расход электроэнергии воздушным компрессором за соответствующий промежуток времени; возвращаемое тепло — это тепло, отведённое охлаждающей средой и подлежащее использованию. Формула может быть записана следующим образом:

• Коэффициент тепловой конверсии η = Qвосстановленное ÷ Ein × 100%
• Ein = P × t, где P — входная мощность, t — время работы.
• Qrecover необходимо рассчитывать с учётом использования горячего воздуха, горячей воды или иных способов теплообмена.

При расчётах следует соблюдать единообразие единиц измерения; например, все величины следует приводить к джоулям или киловатт‑часам.

Расчёт в сценарии утилизации горячей воды

Когда отработанное тепло воздушного компрессора используется для подогрева воды, величину回收热量 можно рассчитать по массовому расходу воды, удельной теплоёмкости и разности температур входящей и выходящей воды:

Qвода = m × c × ΔT

• m: масса нагреваемой воды или массовый расход за единицу времени
• c: удельная теплоёмкость воды, следует принимать по значениям, обычно используемым в инженерной практике.
• ΔT: разность между температурой выходящей воды и температурой входящей воды

Если рассчитывать удельную тепловую мощность за единицу времени, можно заменить массу на массовый расход, получив количество отобранного тепла за единицу времени.

Расчёт в случае рекуперации горячего воздуха

При расчёте объекта утилизации — охлаждающего горячего воздуха — можно воспользоваться следующими параметрами: расходом воздуха, плотностью воздуха, удельной теплоёмкостью при постоянном давлении и температурным перепадом.

Qair = ρ × L × cp × ΔT

• ρ: плотность воздуха, зависящая от температуры и давления
• L: объёмный расход
• cp: удельная теплоёмкость воздуха при постоянном давлении
• ΔT: разность между температурой вытяжного воздуха и температурой приточного воздуха

Рекуперация горячего воздуха широко применяется для вентиляции серверных помещений, зимнего отопления или технологического подогрева; фактически используемое количество тепла зависит от сопротивления воздуховода, потерь при смешении и эффективности теплообмена.

Метод определения входной энергии

Вводимая энергия должна определяться на основе фактически измеренных данных; распространённые методы включают считывание показаний счётчиков электроэнергии, приборов измерения мощности или записей о потреблении энергии в системах управления. Если проводится лишь теоретическая оценка, можно ориентироваться на номинальную мощность оборудования и характер нагрузки, однако не следует напрямую принимать значение полной номинальной мощности в качестве фактического потребления — это может привести к значительным отклонениям в результатах.

Основные факторы, влияющие на степень термической конверсии

• Тип воздушного компрессора, степень загрузки и режимы эксплуатации
• Способы охлаждения, например воздушное, масляное или водяное охлаждение
• Установочное место устройства утилизации отходящего тепла и схема теплообмена
• Теплоизоляция трубопроводов, расход жидкости и стабильность температурного перепада
• Является ли тепловая энергия непрерывно доступной и соответствует ли она требованиям горячего конца?

Рекомендации по использованию

При проведении расчётов энергосбережения рекомендуется разложить коэффициент преобразования тепла на три составляющие — теоретическую долю выработки тепла, долю, поддающуюся回收, и долю фактического использования — и проанализировать их по отдельности. В случае использования данных для приёмки проекта или оценки мероприятий по энергосбережению следует фиксировать на месте такие параметры, как время работы, потреблённая электроэнергия, расход, температуры на входе и выходе, а также сохранять ход расчётов для последующей проверки.