В реальных условиях работы ТН коэффициент эффективности ТН рассчитывается по левой формуле (18), причем работа сжатия 1 кг водяного пара может быть рассчитана с помощью энтальпийно-энтропийной диаграммы h,i - S водяного пара как разность энтальпий конечного и начального состояний (h" - i) или (h* - i)/ηад (рисунок 4.5). С учётом механического к.п.д. компрессора ηмех работа сжатия равна:

При расчётах по формуле (22) принята Сп -1,98 кДж/(кгК); ηад = 0,78; ηмех =0,9; i = 2676 кДж/кг. Результаты расчёта εр при давлениях Р= 2 , 3 и 4 ата приведены в таблице 4.1.

Из рисунка4. 4 видно, что коэффициент эффективности реального ТН составляет 65 — 70 % от теоретического коэффициента эффективности ТН, что близко к произведению двух коэффициентов ηад * ηмех равному 0,702.

С увеличением разности температур (давлений) коэффициент эффективности ТН (коэффициент преобразования) εр закономерно уменьшается, оставаясь достаточно высоким.

При оценке эффективности применения ТН необходимо учесть большую стоимость единицы электроэнергии (для работы турбокомпрессора) по сравнению с тепловой в виде греющего пара. По данным различных заводов РФ коэффициент К, равный отношению цен за единицу электроэнергии и тепловой в виде пара давлением до 1 МПа, колеблется в широких пределах (от 3 до 6). С учётом этого соотношения экономический коэффициент эффективности ТН будет в К раз меньше: εэк = εр /K. Расчёт εэк для ПТН и КТН с учётом формулы (22) дает одинаковый результат в расчёте на 1 кг сжимаемого в турбокомпрессоре пара. Однако при сравнении эффективности применения ПТН, КТН и ОТН необходимо учесть долю свежего пара d≡D+ / D, дополнительно подаваемого, как правило, в аппарат с ПТН и, наоборот, отводимого с установки в случае КТН и ОТН. Тогда экономический коэффициент эффективности εэк при работе с ПТН, КТН и ОТН по сравнению с работой кипятильника без ТН может быть рассчитан по формуле:

Здесь εр рассчитывается по формуле (22), но без учёта теплоты перегрева паров, так как последняя учтена при расчётах D+ из тепловых балансов узлов смешения (контур II на рисунке 4.1б и контур IV на рисунке 4.1в).

Результаты расчётов εэк по формуле (23) совместно с (3), (8) и (12) при условии t1=t, р=0,1 МПа и Р=0,25МПа и различных значениях К представлены на рисунке 4.6.

При работе без ТН подаётся только свежий пар (d = 1) и, естественно, величина εэк = 1.

Для частичного теплового насоса экономический коэффициент эффективности не зависит, естественно, от соотношения цен К за единицу электроэнергии и тепловой в виде пара. Он полностью определяется коэффициентом инжекции U = Dв/Do и возможным отличием цен на пар высокого давления и рабочего, характеризующимся коэффициентом Кп.

На ряде предприятий РФ цена за 1 кг пара при давлениях от 0,3 до 1 МПа одинакова, тогда Кп = 1.

Так как D = D0 + Dв = D0 (1+U), то D/Do = 1+U, a коэффициент преобразования для ЧТН :

При U = 0.6 и принятом Кп = 1 на рисунке 4.6 получим горизонтальную линию, пересекающую εэк для других вариантов ТН при значениях К > 5,5-5,8. Это свидетельствует, что турбокомпрессоры в схемах ТН выгодно применять при не очень большом соотношении цен за единицу электроэнергии и тепловой (менее 5). При значениях К > 6 в случае одинаковых цен на пар высокого и среднего (рабочего) давлений экономически более выгодным может оказаться частичный ТН.