Обзор компрессоров для высокотемпературных тепловых насосов

Разработка высокотемпературных тепловых насосов для утилизации сбросного тепла способствует развитию промышленных процессов за счёт удовлетворения потребности в тепловой энергии, повышения энергоэффективности и снижения выбросов. Цель таких систем заключается в повышении температуры потоков сбросного тепла, обычно находящихся в диапазоне от 50 до 100 °C, до более высоких значений — от 100 до примерно 200 °C. Одной из основных проблем при достижении требуемых высоких температур является компрессионная система. В последнее время опубликовано множество научных работ, включая обзоры, посвящённых высокотемпературным тепловым насосам. Однако комплексного обзора компрессионных систем не проводилось, несмотря на их существенное влияние на успешную разработку высокотемпературных тепловых насосов; в настоящей статье представлен комплексный обзор таких компрессоров. Сначала приводится обзор систем тепловых насосов, охватывающий схемы циклов и выбор рабочего тела. Затем рассматриваются различные используемые технологии компрессоров, а также разработка соответствующих инструментов моделирования и проектирования. Наконец, предлагаются направления дальнейших исследований компрессоров для высокотемпературных тепловых насосов. Установлено, что винтовые компрессоры были очевидным выбором для тепловых насосов благодаря опыту, накопленному в холодильной промышленности. Однако диапазон рабочих температур таких компрессоров ограничен максимально допустимой температурой, необходимой для предотвращения деградации масла. Для более высоких температур, повышения эффективности и увеличения производительности альтернативой, по-видимому, являются турбокомпрессоры. Тем не менее опыт в этой области ограничен, и необходимы дальнейшие исследования и разработки, чтобы эти машины смогли реализовать свой потенциал в высокотемпературных тепловых насосах.