1999 ж. Шыға издается бастады с 1999 г

258 
 
При этом степень нагрева воды в ТО1 колеблется около 17,5 ºС, а в ТО2 – 10,8 ºС.  В 
течение  второго  часа,  когда  в  ТО1  начинает  поступать  нагретая  в  предыдущем  часу  и 
достигшая  в  нижнюю  часть  БА1  вода  с  сравнительно  более  высокой  температурой, 
температурный  напор  между  паром  и    нагреваемой  водой  неуклонно  уменьшается.  Это 
обусловливает  снижение  мощности  ТО1и  в  конце  второго  часа  она  становится  меньше 
мощности ТО2. В конце третьего часа, когда температура воды в БА1 достигнет заданного 
значения (80 ºС), циркуляционный насос отключается и нагрев воды в БА1  прекращается. 
При  этом  наблюдаются  незначительные  колебания  мощности  ТО2,  связанные  с 
уменьшением степенью нагрева воды в нем  и мощности ТО1.  
 
 
 
 
Т
б1.н
 –
температура воды в нижней части БА1;
 
    
Т
б1.в
 – 
температура воды в верхней части БА1;
 
Т
б2.н
 – 
температура воды в нижней части БА2
 
 
Т
б2.в
 - 
температура воды в верхней части БА2
 
Рисунок 7–Динамика изменения 
температуры воды в баках-аккумуляторах 
при одновременной работе 
теплообменников 
 
 
ΔТ1 – степень нагрева воды в ТО1;
 
ΔТ2 – степень нагрева воды в ТО2; 
 
Рто1 – мощность, передаваемая  ТО1;
 
Рто2 – мощность, передаваемая  ТО2;
 
Роб – общая мощность.
 
Рисунок 8 – Динамика изменения 
мощностей теплообменников и степеней 
нагрева воды в них 
 
Выводы 
Предложенная новая конструкция пароводонагревателя, содержащая двавстроенных 
теплообменника,  расширяет  функциональные  возможности  установки.  Результаты 
экспериментальных  исследований  показали,  что  в  зависимости    от  технологических 
нуждпароводонагреватель  обеспечивает  получение    пара  и  горячую  воду,  а  также 
отопление помещений. Применение пароводонагревателя позволяет снизить капитальные 
затраты и эксплуатационные издержки до 30%. 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
Те
м
пе
ра
тур
а, 
ºС
Время, мин
Тб1.н
Тб1.в
Тб2.н
Тб2.в
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
М
ощ
нос
ть
, к
В
т
Т
ем
пе
рат
ур
а,
 ºС
Время, мин
ΔТ2
Рто1
Рто2
Роб
ΔТ1

259 
 
Литература 
 
1.
 
Расстригин  В.Н.,  Тихомиров  Д.А.,  Минчин  Ю.В.  Электропароводонагреватель 
ЭПВ-30 //Механизация и электрификация    сельского   хозяйства.  – М.,   1997.- №10 - С. 
17-18 
2.
 
Лосянович  А.В.  Результаты  испытаний  электрического  пароводонагревателя 
электродного типа // Научно-технический    бюллетень   по электрификации  сельского    
хозяйства,   вып.2  (63). -  М.:  ВИЭСХ, 1988. - С. 32-38. 
3.
 
Баранов  Л.А.  Новые  электронагревательные  устройства  для  животноводства   
Казахстана. – Алматы: КазНИИНТИ, 1993. –77 с. 
4.
 
Сестричко Б.С., Слушкин П.Н., Сербин В. Электродный паровой котел типа ЭКП-
1 // Техника в сельском хозяйстве. – М., 1975. - №1. -  С. 39-40. 
5.
 
Инновационный  патент  №27944,  Республика  Казахстан.  МПКF22B1/30 
Электродный  парогенератор./Кешуов  С.А.,  Алдибеков  И.Т.,  Барков  В.И.,  Хасанов  А.Р. 
П
атентообладатель ТОО «Казахский научно-исследовательский институт механизации и 
электрификации  сельского  хозяйства»  -  №  2013/0642.1.  заявл.  15.05.2013.  опубл. 
25.12.2013, бюл. №12. 
6.
 
Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Под. ред. Виленского В.Д. – 
М: Энергоиздат. 1982.-504с. 
7.
 
Кравцов А.В., Рыбинский Ю.В. Электрические измерения. М.: Колос, 1979, 351 с. 
 
Кешуов С.А., Алдибеков И.Т., Хасанов А.Р. 
 
ІШКЕ ОРНАТЫЛҒАН ЕКІ ЖЫЛУАЛМАСТЫРҒЫШЫ  БАР БУ-СУ  
ҚЫЗДЫРҒЫШТЫҢ ЖҰМЫС РЕЖИМДЕРІН НЕГІЗДЕУ 
 
Мақалада  ішке  орнатылған  екі  жылуалмастырғышы  бар  бу-су  қыздырғышының 
конструкциясы  сипатталған  және  оның  жұмыс  режимдерін  тәжірибелік  зерттеу 
нәтижелері келтірілген.  
Кілт  сөздер:  сүт  фермалары,  жылумен  қамтамасыз  ету,  бумен  қамтамасыз  ету, 
ыстық сумен қамтамасыз ету, жылуалмастырғыш, бу-су қыздырғыш, электродты жүйе. 
 
S.A. Keshuov, I.T.Aldibekov, A.R. Khazanov 
 
RATIONALIZATION OF OPERATING MODES OF STEAM-WATER HEATER WITH 
TWO INTEGRATED HEAT EXCHANGER 
 
The article describes the design of the steam-water heater with two built-in heat exchanger 
and the results of experimental studies of different modes of operation. 
Key words: dairy farms, heating, steam supply, hot water supply, heat exchanger, steam-
water heater, electrode system. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

260 
 
ӘОЖ 621.355.15. 
 
Сатаев М.С., Есимова А.М., Қошқарбаева Ш.Т., Рысбаева С., Тасбалтаева А.Б. 
 
М. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті 
 
ЭЛЕКТРӨТКІЗГІШ МЫС ФОСФОР ҚАБЫҚШАСЫН ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ СІЛТІЛІ 
АККУМУЛЯТОРЛАРДЫҢ ОКСИДТІ -  НИКЕЛЬДІ  
ЭЛЕКТРОДТАРЫН АЛУ 
 
Андатпа 
Біздің  ұсынып  отырған  әдісіміз  органикалық  құрылымды  электрөткізгіш  қабатпен 
қаптау,  электрохимиялық  немесе  химиялық  никельдеу  және  активті  массаны  енгізу 
арқылы  оксидті-никельді  электродты  дайындау  болып  табылады.  Оң  электродтар 
негіздері  ретінде  капронды  мата,  мипор,  полистирол  қолданылды,  ал  органикалық 
құрылымда  электроөткізуші  қабат  алу  үшін  мыс  сульфатының  ерітіндісінде  сіңдіріп, 
бөлме температурасында фосфинқұрамды газбен өңделді.  
Кілт  сөздер:  Полимерлі  материалдар,  мата,  мипор,  мыс-фосфор,  никель,  темір,  
кобальт, алюминий, палладий. 
 
Кіріспе 
Қазіргі  таңда  техниканың  әртүрлі  салаларында  ламельсіз  электродты  аккуму-
ляторлар  кең  қолданылады.  Процесте  жоғары  дисперсті  никель  ұнтағының  қолданылуы 
және  технологиялық  процестің  күрделілігі  ламельсіз  оксидті  никельді  электродтарын 
алудың  белгілі  әдістерінің  кемшіліктері  болып  табылады.  Ламельсіз  сілтілі 
аккумуляторлар  электродтары  көлеміне  активті  масса  ендірілген,  кеуектілігі  10  мкм-ден 
кем  емес  (кеуектілігі  –  70%-ға  дейін)  кеуектілігі  жоғары  никель пластинасынан  тұрады. 
Пластинаны  никель  карбонилінің  ұнтағын  кеуек  түзгішпен  қоспасын  900ºС  
температурада сутек атмосферасында күйдіру әдісімен дайындайды. Бұл электродтардың 
артықшылықтары ішкі кедергісі төмен, негіздердің кеуектіліктері жоғары, электролитпен 
активті  массаны  үлкен  көлемді  байланыспен  қамтамасыздандыруы,  активті  массаның 
электролитпен  байланысының  жоғарылығы,  жоғары  ток  тығыздығымен  разрядталу 
мүмкіндігі,  төмен  температурада  жақсы  жұмыс  істей  алатындығы,  қолдану  кезінде  оң 
пластиналардың  ісінбеуі.  Ламельсіз  электродтардың  кемшіліктері  келесідей:  ламельсіз 
металлкерамикалық  және  фольгалы  электродтарды  дайындау  үшін  никель  тек  қана  оң 
активті массаны алуға емес, сонымен қатар кеуекті негізді алу үшін де жұмсалады [1]. 
Беттік  аудандары  металмен  толық  немесе  жартылай  жабылған  металданған 
диэлектрлі материалдар жоғары қасиетке ие және көп аймақтарда кең қолданылады. Осы 
мақсатқа  таңдалынып  алынған  диэлектрлі  материалдар  металдандыру  ерітіндісінде 
қажетті  химиялық  тұрақтылыққа  ие  болуы,  сонымен  қатар  сілтілі  орталарда  тұрақты 
болуы қажет. 
Диэлектрлерде  электр  өткізгіш  қабат  алу  үшін  олардың  беттерін  алдын-ала  осы 
реакцияны жылдамдататын металдармен активтендіреді. Мұндай катализаторларға: темір, 
никель, кобальт, алюминий, палладий жатады. Полимерлі материалдар үшін активтендіру 
палладий  тұзының  ерітіндісінде  оны  екі  валентті  қалайының  гидрототығы  ионымен 
тотықсыздандыру  арқылы  өңдеу  жүргізіледі.  Бұл  кезде  металды  каллоидты  бөлшектер 
аудан  бетінде  катализ  орталықтарын  түзе  отырып  өңделетін  ауданды  жабады,  оларда 
химиялық  никельдеу  процесі  жүреді.  Сұйық  ерітінділерде  өңдегенде  активті  қабаттың 
түзілуі жүретін болғандықтан, кеуектердің ішінде тегіс қабат алу мүмкіндігі қиын. 
 

261 
 
Зерттеу әдістері мен нәтижелері 
Біздің  жұмысымызда  беттік  аудандары  мыс-фосфор  қоспасымен  активтендірілген 
металл  және  бейметалл  материалдарға  химиялық  никельдеу  процесі  зерттелді. 
Активтендіргіш қабықша арнайы камерада  мыс тұзының ерітіндісімен өңдеп, ары қарай 
фосфинқұрамды  газбен  тотықсыздандырып  үйлестіріп  өңдеу  арқылы  алынды.  Мыс 
фосфидін алу процесі газды ортада бөлме температурасында жүретін болғандықтан және 
сұйық  ерітінділермен  салыстырғанда  реакциядағы  газдың  ену  қабілеті  жоғары  болуына 
байланысты кеуектің ішінде тегіс активті қабықша қабатын алу мүмкіндігі бар [2]. 
 
Химиялық никельдеу процесі келесі ерітінділер құрамында жүргізілді, (г/л): 
 
1. 
Никель сульфаты  - 30;                   2. Никель сульфаты       - 28,1;  
Натрий гипофосфиді  - 10;                       Натрий гипофосфиді - 24,8; 
Натрий ацетаты 
- 10;                       
Аммоний хлориді   - 35; 
рН= 5.                                                         Аммиак- рН 8,2 дейін; 
                                                                    
рН = 8,2. 
Процестегі  тұндырудың  орташа  жылдамдығы  5  сағатта  сілтілі  ортада  85ºС 
температурада қалыңдығы 8-10 мкм сағатына, ал 25ºС температурада сілті ерітіндісінде 2-
3 мкм сағатына құрайды. 
Біздің  зерттеулердің  көрсетуі  бойынша  мыс  фосфиді  қабықшасының  мыстан 
ерекшелігі  химиялық  никельдеу  процесін  жақсы  катализдейді.  Осыған  байланысты 
қаптама түзілетін бетке тұну жылдамдығы практика жүзінде негіздің материалына – мыс, 
никель, мипор, капрон матаға байланысты емес екендігі анықталды. 
Мыстың  құрамына  енетін фосфордың  активтілігі  өте  жоғары  болуы  ықтимал  және 
никельдің  контакті  бөлінуіне  әрекет  жасайды  немесе  мыс  фосфиді  химиялық  никельдеу 
процесін активтендіреді. Оксидті – никельді оң электродты алу үшін бізде негіз ретінде 
капронды мата және қорғасын аккумуляторында сепаратор ретінде қолданылатын мипор 
пластинасы  қолданылды.  Екі  жағдайда  да  металл  емес  материалдар  пластиналарын  мыс 
сульфатының  (200г/л)  сулы  ерітіндісіне  сіңдіру  үшін  салып  өңдейміз.  Сіңдіріп  өңдеу 
процесі  пластиналар  толық  суланғанша  жүргізілді.  Содан  соң,  кепкеннен  кейін 
пластиналарды  газды  камераға  мыс  фосфидін  алу  үшін  орналастырамыз.  Ол  үшін, 
фосфорқұрамды  газ  алынатын  сыйымдылыққа  есептелген  мөлшердегі  мырыш  фосфидін 
саламыз және бюретка арқылы 10% күкірт қышқылының ерітіндісін құямыз, содан кейін 
қондырғыны герметизациялаймыз. 1 реакцияның жүруі нәтижесінде  фосфорқұрамды газ 
бөлме  температурасында  мыс  сульфатымен  әрекеттесіп  (0,3-0,5  мкм)  сұр  түсті  мыс 
фосфиді алынады [3]: 
4
2
2
3
3
4
3
2
3
SO
H
P
Cu
PH
СuSO
+
→
+
                                 
(1)
 
Содан соң, пластиналарды түзілетін күкірт қышқылының қалдығынан дистилденген 
сумен жуып, ауада кептіреміз. Ары қарай токөткізгіш мыс фосфидті қабатымен капронды 
матадан  жасалынған  пластиналарға  келесі  электролиттің  құрамында  электрохимиялық 
никельдеу процесін жүргіземіз, г/л: 
Никель сульфаты - 200; 
Натрий сульфаты – 60; 
Бор қышқылы – 30; 
Натрий хлориді – 5; 
Тұндыру режимі: 
Температурасы, 
0 
С  - 20; 
Электролиттің рН 5,2-5,5; 
Катодтық ток тығыздығы, А/дм
2
   - 0,5. 

262 
 
Тұндыру  процесі  никель  қаптамасының  қалыңдығы  10-15  мкм  болғанға  дейін 
жүргізіледі.  Электролиттік  тұнба  алып  болғаннан  кейін  металданған  негіздерді  ағынды 
сумен жуып және ауада кептіреміз. 
Осыдан кейін негіздерге ұнтақты активті массаны келесі құрамда енгіземіз (мас.%): 
Никель гидрототығын барий қосылысынсыз тұндыру  - 1,7; 
Графит   
 
 
 
 
 
 
- 26,0÷26,5; 
Барий гидроксиді 
 
 
 
 
 
- 3,4÷3,8; 
Күйдіргіш калий ерітіндісі (ρ=1,19 г/см
3
)   
 
- 30÷32. 
Оң  активті  массаны  жақсылап  араластырып,  негізге  жағамыз  және  бетіне  тегістеп 
жаямыз.  Содан  кейін  НМ-10  майлы  насоспен  ПСУ-50  гидравликалық  пресімен 
электродты  престейміз.  Электродтың  престелетін  қысымы  17-18  тоннаны  құрады.  Ары 
қарай белгілі әдіс бойынша формирлеу процесін жүргіземіз [4]. 
Ток  өткізгіш  мыс  фосфиді  қабаты  қондырылған  мипор  негіздеріне  химиялық 
никельдеуді келесі ерітінді құрамында жүргіземіз, (г/л): 
Никель сульфаты 
- 30; 
Натрий гипофосфиті  - 20; 
Янтар қышқылы    
- 15; 
Тұндыру режимі: 
Температурасы, 
0 
С    - 80-90; 
Электролиттің рН   - 5-6. 
Тұндыру қаптаманың қалыңдығы 5-6 мкм-ге жеткенше жүргізілді. Никель тұндырып 
болғаннан кейін негізді ағызынды сумен жуып және бөлме температурасында кептіреміз. 
Кептіріп  болғаннан  кейін  үлгілерге  активті  массаны  енгізу  үшін  никельдің  азот 
қышқылды ерітіндісінде (ρ= 1,2г/см³) және күйдіргіш калийдің  (ρ=1,7г/см³) ерітіндісінде 
өңдеп сіңдіреміз. Барлығы екі цикл сіңдіру процесі жүргізілді. Алдымен 2 сағат никельдің 
азот қышқылды ерітіндісінде 70-80ºС температурада сіңдіріледі. Сіңдіріп болғаннан кейін 
үлгілерді ваннадан шығарып, ерітіндісі ағып болғаннан кейін оларды кристаллизаторға 30 
минутқа  саламыз.  Содан  кейін  екі  сағат  күйдіргіш  калий  ерітіндісімен  60-90ºС 
температурада сіңдіріп өңдеу процесін жүргіземіз. Сілті ерітіндісінде өңделген үлгілерді 
дистилденген  сумен  жуамыз.  Сілтіден  жуылып  тазаланғанын  жуылған  суды 
фенолфталейнмен  анықтаймыз.  Осы  өңдеу  нәтижесінде  үлгілердің  кеуектерінде  никель 
оксидінің  гидраттары  түзіледі.  Үлгілерді  екінші  өңдеу  циклынан  кейін  қайтадан 
кептіреміз,  өлшейміз  және  қосқан  салмағын  анықтаймыз.  Орташа  қосқан  салмағы  1,2  г 
болғанда  негіздерді  формирлеуге  жарамды  деп  есептеуге  болады  [5].  Ары  қарай 
металданған  негіздерді  формирлеу  процесі  белгілі  әдіс  бойынша  жүргізілді.  Өлшемдері 
80х35  мм  болатын  металданған  кеуекті  құрылымды  органикалық  материалдар  негізді 
пластиналардың  салмақтары  11  г  құрайды,  бұл  дисперстілігі  жоғары  никельденген 
ұнтақтар  негізіндегі  пластиналармен  салыстырғанда  2,5  г  аз  екендігін  көрсетеді.  Яғни, 
электродтың  меншікті  сыйымдылығының  жоғарылауы    20%-ды  құрайды.  Осылай 
жиналған  аккумуляторға  екі-үш  формирлеу  (зарядтау-разрядтау)  циклын  жүргіземіз. 
Аккумулятордың  жұмысқа  жарамдығын  1-суретте  көрсетілгендей  заряд-разряд 
қисықтарын  түсіру  арқылы  анықтаймыз.  Салыстыру  арқылы  анықталған  қисықтар 
өндірістегі  аккумуляторлардың  зарядтау  және  разрядтау  қисықтарынан  айырмашы-
лықтары жоқ екендігін көрсетеді.   

263 
 
 
 
Сурет 1. Абцисса осі – заряд және разрядтың ұзақтығы (сағ),  
ордината осі – зарядтық және разрядтық кернеуі (Вольт). Алынған сипаттамалары: 1 – 
0,6А; 2 – 0,3А; 3 – 0,6А; 4 – 10,2А. Электродтың беті: S
э
 
= 0,56 дм
2
. Өндірістік 
аккумулятордың сипаттамалары штрихталған сызықтармен көрсетілген. 
 
Никель оксидті электродтың басқа түріне, электрөткізгіш қабықшаны жағып престеу 
арқылы алу талап етілетін, торлы немесе перфорирленген болатқа  активті массаны 35-60 
МПа  қысыммен  престеу  әдісі  арқылы    алынатын    электродтар  жатады.  Активті  масса 
никель  гидроксидінен,  графиттен  және  байланыстырғыш  заттардан  тұрады.  Бұл 
электродтардағы  ұнтақ  түріндегі  графит  (жалпы  массаның  16%  құрайды), 
никельгидроксиді  ұнтақтарымен  ток  өткізетін  тор  арасындағы  байланысты  қамтамасыз 
ететін  электрөткізгіштік  қоспа  қызметін  атқарады.  Зарядтау-разрядтау  көп  циклында 
графит  тотығады,  бұл  байланыстың  бұзылуына  және  бос  орындардың  пайда  болуына 
әкеліп соғады. Біздің әдісіміз ұнтақ бөлшекті аудандарға да мыс-фосфор қабықшаларын 
тұндыруға  мүмкіндік  береді.  Бұл  кезде  ұнтақтарды  металдандырудың  технологиялық 
сызбасы  принципиалды  түрде  мипорды  металлизациялаудан  ешқандай  ерекшеленбейді. 
Мыс-фосфор қабықшасының қалыңдығы есептеу бойынша шамамен 0,1 мкм, ал никель-
фосфор  қаптамасының  қалыңдығы  0,3  мкм  құрады.  Бұл  электродтардың  электрлі 
сипаттамаларын зерттеу нәтижесі бойынша, разрядтаудың интенсивті режимінде (графит 
ұнтақтары  енгізілген  қаптамасы  жоқ  пластиналармен  салыстырғанда)  олардың  жұмыс 
қабілеттілігі  жоғары  екендігін  көрсетті.  0,3С  тогында  разрядтағанда  (С-пластинаның 
жалпы  сыйымдылығы)  токтың  берілуі  8-10%,  ал  0,4  С  токпен  разрядтағанда  12-13% 
жоғары болды.  
Қорытынды 
Осылайша,  ұсынылып  отырған  электродтарды  дайындау  әдісі  технологиялық 
процестің  арзандауына  және  оңайлауына  алып  келеді,  себебі  процесс  бөлме 
температурасында  жүреді  (күйдіру  және  біріктіру  операциялары  қолданылмайды),  ток 
өткізетін  қабат  алу  үшін  қымбат  тұратын  металдардың  тұздарын  қолдануды  қажет 
етпейді, сонымен қатар аккумуляторлардың электрлі сипаттамалары жақсарады.  
 

264 
 
Әдебиеттер 
 
 
1. 
Химические источники тока./Под ред. В.Н.Варыпбаева. -М.: Высшая школа, 1990. 
238 с. 
2. 
Сатаев М.С., Дауренбекова Л.М. Решение о выдаче предварительного патента по 
заявке  №  932064.  1.  Способ  нанесения  токопроводящего  слоя  на  диэлектрические 
материалы. 
3. 
Дж. Ван Везер. Фосфор и его соединения. -ПЛМ., 1962. 
4. 
Производство электрических аккумуляторов./Под ред. М.А.Дасояна. -М.: Высшая 
школа, 1970.  
5. 
Сатаев М.С., Дауренбекова Л.М. Решение о выдаче предварительного патента по 
заявке № 940833.1. Способ изготовления оксидно-никелевого электрода.  
 
М.С. Сатаев, А.М. Есимова, Ш.Т. Қошқарбаева, Г.С. Рысбаева, А.Б. Тасбалтаева 
 
ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ЩЕЛОЧНЫХ  
АККУМУЛЯТОРОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕДЬФОСФОРНЫХ 
ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПЛЕНОК 
 
В данной статье приведены результаты исследований получения оксидно-никелевых 
электродов  щелочных  безламельных  аккумуляторов  на  основе  металлизированных 
неметаллических материалов.  
 
M.S. Satayev, A.M. Yesimova, Sh.T. Koshkarbayeva, G.S. Rysbaeva, A.B. Tasbaltaeva 
 
PRODUCTION OF OXIDE-NICKEL ELECTRODES OF ALKALINE ACCUMULATORS 
WITH THE USING COPPER-PHOSHORUS ELECTRO-CONDUCTING FILMS 
 
The given article contains the research results of the production of oxide-nickel electrodes 
of alkaline tubular-plate accumulators on the basis of metallized non-metallic material. 
 
 
 
УДК 621.577+697.1 
 
Ш.К. Сыдыков,  Р.А. Омаров  
 
Казахский национальный аграрный университет 
 
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОНАСОСНОЙ СИСТЕМЫ  
АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 
 
Аннотация 
В  работе  описана  математическая  модель  теплонасосной  системы  автономного 
теплоснабжения.  Приведены  расчеты  потребной  площади  теплоприемника  воздушного 
солнечного коллектора, температуры в теплоаккумулирующим устройстве.  
         
Ключевые  слова:  теплонасосная  система  теплоснабжения,  низкопотенциальные 
источники  теплоты,  теплонасосная  установка,  воздушный  солнечный  коллектор, 
теплоаккумулятор. 
 

265 
 
Введение 
Теплонасосная  система  автономного  теплоснабжения  жилых  и  производственных 
зданий  представляет  собой  различные  теплообменные  аппараты,  утилизирующие 
низкопотенциальные  теплоты  окружающего  воздуха,  солнечной  энергии,  воды  и  грунта 
поверхностных  слоев  Земли,    включенные  в  единый  с  испарителем  теплонасосной 
установки (ТНУ)  контур.  
Преимуществом таких систем является доступность низкопотенциального источника 
теплоты  (НИТ).  Однако  использование  лишь  теплоты  окружающего  воздуха  или  
солнечной  энергии,    грунта  поверхностных  слоев  Земли  в  качестве  единственных 
источников  НИТ  в  комбинации  с  ТНУ  малоэффективно.  Это,  прежде  всего,  связано  с 
сезонными и суточными колебаниями температуры наружного воздуха в зависимости от 
погодных  условий  и  неравномерности  прихода  солнечной  радиации  в  зависимости  от 
конкретных  почвенно-климатических    условий,  которая    влечет  за  собой  колебания 
режимов  работы  теплового  насоса,  снижающего  его  эффективность.  Так,  изменение 
температуры  наружного  воздуха  с  +7
о
С    до  минус  10
о
С  приводит  к  снижение 
производительности ТНУ в 1,5…2,0 раза. 
В  силу  недостаточной  изученности  вопроса  и  отсутствием  надежного, 
согласующегося  с  опытными  данными  математического  описания,  в  настоящее  время 
практически  отсутствует  технологий  теплонасосной  системы  теплоснабжения  (ТСТ), 
удовлетворяющие природно-климатических условий различной зоны Казахстана. 
Основная часть 
Принимая  во  внимание  результатов  НИР  [1],  а  также  оценки  характеристики 
метеорологических  условий  в  период  отопительного  сезона  юго-восточной  зоны 
республики,  нами  предлагается    следующая  гибридная  ТСТ,  состоящая  из  воздушных 
солнечных коллекторов, грунтового теплообменника и теплоаккумулятора, используемая 
для    предварительного  нагрева  наружного  воздуха,  который  впоследствии  поступает  в 
испаритель теплового насоса. Предлагаемая модель ТСТ представлена на рисунок 1. 
В модели предлагаемая технология ТСТ рассматривается как система,  включающая 
теплоутилизирующие,  аккумулирующие,  генерирующие  компоненты  и  компоненты 
потребления теплоты. 
Параметрами  системы  являются  количественный  состав  и  свойства  каждого  из  ее 
компонентов. Состояние компонента,- есть некоторая функция времени, зависящая от его 
параметров.  Входными  энергетическими  потоками  системы  являются  энергия  солнца  и 
поверхностных  слоев Земли, утилизирующие соответственно солнечными коллекторами 
и  грунтовыми  теплообменниками  НИТ. 
 
Рисунок 1 – Энергетические потоки в теплонасосоной системе  
автономного теплоснабжения. 

266 
 
Сгенерированные  потоки  тепловой  энергии  после  преобразования  направляются  в 
испаритель теплового насоса. Часть энергии накапливается в тепловом аккумуляторе для 
компенсации, не достающейся теплоты.  
Основной  показатель  работоспособности  приведенной  теплонасосной  системы 
теплоснабжения  –  возможность  обеспечения  стабильной  работы  и  производительности 
теплового насоса, удовлетворяющих потребителей теплоты не ниже требуемой: 
                    q
ген
 (t) + q
аккум
 
(t) ≥ q
пот
(t)                                          (1) 
или  
                              q
тн
 (t) + q
ск
 (t) + q
гт
 (t) + q
аккум
 
(t) ≥ q
пот
(t)                (2) 
где: q
пот
(t)
  –
 
теплота необходимое для отопления здания; 
        q
ген 
(t) - 
генерируемая энергия;  
        q
аккум
 (t) - 
аккумулируемая тепловая энергии. 
        q
тн
 (t) – 
теплопризводительность теплового насоса; 
        q
ск
 (t) – 
тепловая энергия вырабатываемая солнечным коллектором; 
        q
гт
 (t) – 
тепловая энергия вырабатываемая грунтовым теплообменником. 
 
Эффективность ТСТ – целый набор значений показателей, определяющих не только 
его  работоспособность,  но  и  надежность,  характеристики  экономического  плана: 
стоимость,    себестоимость  тепловой  энергии,  срок  окупаемости,  площадь  размещения, 
удобство обслуживания и многие другие. 
Решение задачи проектирования действительно эффективного теплогенерирующего 
комплекса, как показали результаты анализа состояния данного вопроса, выполненного в 
[1], может быть осуществлено путем применения методов моделирования и оптимизации.  
Вместе  с  тем,  из-за  сложности  установления  ряда  теплотехнических  параметров 
получаемого  полезного  тепла,  как  от  солнечной  энергии,  так  и  энергии  поверхностных 
слоев  Земли,  многомерную  модель,  изображенную  на  рис.1,  проанализируем  в 
упрощенным виде по отдельности. 

жүктеу/скачать 5,87 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: