Lapszámok

A cikk bemutatja egy hőszivattyú kondenzátorának koncentrált paraméterű fizikai-matematikai modelljét. A fizikai modellnek megfelelően a matematikai modell is két részből tevődik össze. Egyik része a gőzt hűtő szakasz, a másik a kondenzációs szakasz leírása. Gyakorlatilag két matematikai modell kapcsolódik össze egy geometriai hosszban. A geometriai hosszon belül egy belső mozgó perem alakul ki.

A matematikai modell koncentrált paraméterű. Ennek érdekében több elhanyagolást és egyszerűsítést vezettünk be. A modell által nyert eredmények pontossága így is megfelel a kitűzött célnak.Avégső cél a kondenzátor energetikai hatásfokának vizsgálata.

A hőszivattyúk az utóbbi évtizedben kerültek az érdeklődés homlokterébe, amelyet a megújuló energia alkalmazása iránti igények növekedése és a klímapolitikában beállott változások indokoltak. A hőszivattyúkkal kapcsolatos elméleti vizsgálatok száma is jelentősen megnövekedett és az alkalmazásukból nyert szakmai tapasztalatok is sokasodnak. Világosabban látjuk a hőszivattyúk előnyeit és hátrányait és pontosabban tudjuk számítani a hőszivattyúk energetikai jellemzőit.

A hőszivattyúk négy fő alkotóeleme: az elpárologtató, a kompresszor, a kondenzátor és az expanziós szelep. A felsorolt elemek közül jelen cikkünkben a kondenzátorban végbemenő folyamatok számításával foglalkozunk.

A hőszivattyú energetikai hatékonysága szempontjából a négy fő alkotóelem közül a kondenzátor igen fontos szerepet játszik.

A kondenzátorban megvalósuló hőátvitel intenzitása közvetlenül befolyásolja a hőszivattyú teljesítménytényezőjét.

A teljesítménytényezőre a kondenzátor működése közvetetten is kihat, ugyanis a hőátvitel hatékonysága nagymértékben befolyásolja a kondenzátorban kialakuló nyomás szintjét. A kondenzátorban uralkodó nyomástól nagymértékben függ a kompresszor teljesítménye, a tömegáramon és felvett teljesítményen keresztül.

A fizikai modell a túlhevített gőz hűtésének és a gőz kondenzációjának folyamatát írja le, az ehhez szükséges mérlegegyenleteket fogja egybe. A matematikai modell a mérlegegyenletek megoldását teszi lehetővé. A matematikai modell az úgynevezett koncentrált paraméterű modellek osztályába tartozik. Igaz, hogy a koncentrált paraméterű modell pontatlanabb eredményeket ad, mint a osztott paraméter, de a kezelése lényegesen egyszerűbb.

A kondenzátoron belül kétfajta folyamat játszódik le: a túlhevített gőz hűtése és maga a kondenzáció. A matematikai modell is követi ezt a fizikai felosztást: egyik szegmense a gőzt hűtő, a másik a kondenzációs szakaszra vonatkozik. A két részmodell egy belső peremen kapcsolódik egymáshoz. A kapcsolódási pont helyét a gőzhűtés intenzitása határozza meg. A kapcsolódási pont egybeesik a kondenzáció kezdetének a helyével.

A kapcsolódási pont helyének megállapítása csak a matematikai modell megoldásával lehetséges.