Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Оценка эффективности абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трехступенчатым генератором

Диссертация: Оценка эффективности абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трехступенчатым генератором
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Материалы по теме диссертации докладывались и обсуждались в 20 002 002 г. г. на конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий и на двух научно-технических конференциях: на ежегодной международной специализированной выставке «ИНТЕРХОЛОД», 2001 г… Читать ещё >

Содержание

  • Основные обозначения
  • Глава 1. Состояние исследований абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин
    • 1. 1. Схемы и циклы абсорбционных холодильных машин со ступенчатой генерацией и их эффективность
    • 1. 2. Цели и задачи исследования
  • Глава 2. Схемы и циклы абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трёхступенчатым генератором
    • 2. 1. 1. Описание схемы и цикла абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трёхступенчатой генерацией пара рабочего вещества с последовательной подачей раствора через ступени генератора
    • 2. 1. 2. Методика расчёта АБХМ с трёхступенчатой генерацией пара рабочего вещества с последовательной подачей раствора через ступени генератора
    • 2. 2. 1. Описание схемы и цикла абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трёхступенчатой генерацией с параллельной подачей раствора через ступени генератора
    • 2. 2. 2. Методика расчёта АБХМ с трёхступенчатой генерацией пара с параллельной подачей раствора через ступени генератора
  • Глава 3. Методика расчёта свойств воды, водяного пара и водного раствора бромистого лития в области высоких температур
    • 3. 1. Уравнения для расчёта термодинамических и теплофизических свойств воды и водяного пара
    • 3. 2. Уравнения для расчета термодинамических свойств водного раствора бромистого лития
    • 3. 3. Уравнения для расчета теплофизических свойств водного раствора бромистого лития
      • 3. 3. 1. Удельная теплоемкость
      • 3. 3. 2. Плотность
      • 3. 3. 3. Теплопроводность
      • 3. 3. 4. Вязкость
      • 3. 3. 5. Поверхностное натяжение
  • Глава 4. Методика расчёта теплообменных аппаратов
    • 4. 1. Испаритель
    • 4. 2. Абсорбер
    • 4. 3. Конденсатор
    • 4. 4. Ступени генераторов
    • 4. 5. Теплообменники растворов
  • Глава 5. Программа расчёта на ПК основных показателей и характеристик абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин с трёхступенчатой генерацией пара
    • 5. 1. Структурная схема математической модели
    • 5. 2. Принципы формирования математической модели и описание подпрограмм
    • 5. 3. Проверка адекватности результатов
  • Глава 6. Анализ энергетической эффективности и технико-экономических показателей АБХМТ
    • 6. 1. Анализ энергетических показателей АБХМТ
    • 6. 2. Оценка технико-экономических показателей АБХМ при работе в режимах с двух- и трехступенчатой генерацией пара
      • 6. 2. 1. Результаты расчета АБХМ с двухступенчатым генератором (АБХМД)
      • 6. 2. 2. Результаты расчета АБХМ с трехступенчатым генератором (АБХМТ)
      • 6. 2. 3. Результаты технико-экономического расчета АБХМД и АБХМТ и их сравнительный анализ
      • 6. 2. 4. Результаты расчета комбинированной АБХМ (АБХМК)
      • 6. 2. 5. Результаты расчета технико-экономических показателей для АБХМД, АБХМК и их сравнительный анализ

Оценка эффективности абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трехступенчатым генератором (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

На сегодняшний день, в связи с ростом требований к вопросам экологической безопасности производства и ростом цен на энергоносители, проблемы утилизации сбросного тепла и экономии первичного топлива являются актуальными во всем мире. В связи с этим представляется перспективным совершенствование и разработка новых технологических систем, использующих вторичные энергоресурсы (ВЭР) для выработки холода и тепла.

Среди различных видов АТТ наибольшее распространение получили понижающие абсорбционные бромистолитиевые преобразователи теплоты АБТТ, предназначенные для работы в режимах: холодильной машины, теплового насоса и машины для одновременной выработки холода и теплоты. В настоящее время в разных странах выпускаются абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины (АБХМ) с одноступенчатой и двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества.

В связи с тем, что ряд машин с двухступенчатой генерацией обогреваются продуктами сгорания природного газа или водяным паром, имеющими высокую температуру, возникает возможность осуществления трехступенчатой генерации пара рабочего вещества. Однако, до настоящего времени возможность разработки, а тем более оценка эффективности АБХМ с трехступенчатой генерацией пара не проводилась.

Цель и задачи исследования

Разработка алгоритмов и реализация математической модели для расчета на ЭВМ АБХМ с трехступенчатым генератором (АБХМТ). При помощи математической модели исследовать, какая из схем подачи раствора бромистого лития по ступеням генератора является наиболее энергетически выгодной. Построение расчетных характеристик АБХМТ в широком диапазоне изменения параметров внешних источников. Основными задачами исследования являются получение 7 термодинамических, энергетических и технико-экономических показателей работы АБХМТ.

Научная новизна. Впервые разработана математическая модель абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трехступенчатым генератором, алгоритмы и программы расчета на ЭВМ её действительных термодинамических циклов и основных технико-экономических показателей. Выполнен анализ влияния параметров внешних источников теплоты на эффективность АБХМТ.

Практическая ценность. Математическая модель позволяет рассчитать ряд показателей АБХМТ и оценить эффективность различных схемных решений. Предложена комбинированная схема АБХМ с двухступенчатой генерацией, работающая по схеме с трехступенчатой генерацией в переходные режимы года. Проведена сравнительная оценка комбинированной АБХМ и АБХМ с двухступенчатой генерацией (АБХМД) а также выполнена оценка основных технико-экономических показателей АБХМД и АБХМТ.

Внедрение результатов работы. Разработанная математическая модель и основные результаты диссертационной работы использованы АОЗТ «ЛИДЕСМ» для оценки эффективности АБХМ с трехступенчатым генератором.

Апробация работы.

Материалы по теме диссертации докладывались и обсуждались в 20 002 002 г. г. на конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и студентов Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий и на двух научно-технических конференциях: на ежегодной международной специализированной выставке «ИНТЕРХОЛОД», 2001 г., Санкт-Петербург и на конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке», 2001 г., СПГУНиПТ 8.

Публикации. Основные вопросы диссертации изложены в двух статьях, опубликованных в сборниках научных трудов, а также в тезисах докладов научно-технической конференции.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6-ти глав и содержит 75 страниц машинописного текста, 32 таблицы, 30 рисунков. Список использованной литературы включает 76 наименований работ российских и зарубежных авторовиз них 62 на русском языке и 14 на иностранных языках.

Основные выводы и рекомендации.

1. Анализ опубликованных материалов показал, что в настоящее время ни в одной известной отечественной и зарубежной фирме исследований процессов, схем и эффективности АБХМ с трехступенчатым генератором не проводится.

2. В связи с тем, что ряд машин с двухступенчатой генерацией обогреваются продуктами сгорания природного газа или водяного пара, имеющими высокую температуру, возникает возможность осуществления трехступенчатой генерации пара рабочего вещества, эффективность которой в широком диапазоне изменения параметров внешних источников может быть определена с помощью математической модели.

3. В результате обобщения теоретических и экспериментальных исследований разработана и реализована на ЭВМ комплексная математическая модель АБХМ с трехступенчатым генератором, которая позволяет, в зависимости от параметров и характера изменения внешних источников, рассчитать и оценить энергетические и технико-экономические показатели такой машины.

4. Проверка адекватности математической модели в наиболее изученной термодинамической области показала, что полученные с её помощью результаты являются достоверными, а сама модель может использоваться в инженерной практике. Так, например, тепловые коэффициенты, рассчитанные с использованием диаграммы и при помощи математической модели, различаются: для схемы с последовательной подачей раствора в ступени генератора на 0,8%- для схемы с параллельной подачей раствора на 0,2%,.

5. При помощи математической модели получены термодинамические характеристики АБХМТ в широком диапазоне изменения параметров внешних источников. Температура охлаждаемой среды на выходе из.

130 испарителя варьировалась от 5 °C до 17 °C, температура охлаждающей воды изменялась от 18 °C до 27 °C, зона дегазации принималась постоянной и дискретно изменяющейся 2,4 и 6%%. При этом, температура греющего источника (пара) изменялась в пределах от 140 °C до 240 °C тепловой коэффициент изменялся от 1,3 до 2,3, что в среднем на 30% выше, чем в АБХМД.

6. Анализ полученных результатов показал, что наиболее энергетически эффективным является схемное решение АБХМТ, при котором осуществляется параллельная подача раствора по ступеням генератора. Тепловой коэффициент цикла с параллельной подачей превышает тепловой коэффициент цикла с последовательной подачей в среднем на 10%, что связано с более эффективной рекуперацией теплоты в цикле. Повышение ¿-и^ на 1 °C требует увеличения температуры греющего источника в среднем на 3 °C при прочих равных условиях. Установлено также, что при одинаковых условиях для осуществления схемного решения машины с параллельной подачей требуется более высокая в среднем на 10−25 °С температура греющего источника, чем для схемного решения цикла с последовательной подачей. При изменении и на 1 °C изменение холодопроизводительности в обоих схемах не превышает 1%.

7. Для повышения эффективности получения холода в АБХМД в настоящее время рекомендуется переходить к комбинированной схеме, что осуществляется путем подключения к АБХМД генератора дополнительной средней ступени.

8. Применение комбинированной АБХМ в климатических условиях Санкт-Петербурга позволяет снизить себестоимость 1 ГДж холода на 7% по сравнению с АБХМД и окупить первоначальные капиталовложения не более чем за 4,5 года. Экономия первичного топлива в этом случае составит около 20%.

9. Использование АБХМТ позволяет снизить эксплуатационные издержки на 6%. в год по сравнению с АБХМД, при сроке окупаемости первоначальных капитальных затрат около 2х лет. Таким образом, себестоимость 1ГДж холода при использовании АБХМТ на 10% меньше, чем при использовании АБХМД, при условии работы машин в одинаковых режимах. Расход первичного топлива АБХМТ на 20% ниже, чем при использовании АБХМД.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы.— Пояснительная записка к проекту Института теплофизики СО РАН.— Новосибирск, 1996.— 22 с.
  2. Абсорбционный бромистолитиевый тепловой насос на газообразном топливе АБТН-2000Г.— Техническое описание ИТФ СО РАН.— Новосибирск, 1995.— 7 с.
  3. A.A., Григорьев Б. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник.— М.: Изд-во МЭИ, 1999.— 168 с.
  4. И.С., Данилов Р. Л. Абсорбционные холодильные машины.— М.: Пищевая промышленность, 1966.— 356 с.
  5. A.B., Попов А.В, Тимофеевский Л. С. и др. Абсорбционные бромистолитиевые преобразователи теплоты нового поколения.— Холодильная техника, 2001, № 4, с. 18−20.
  6. A.B., Попов A.B., Тимофеевский Л. С. Энергосберегающие абсорбционные бромистолитиевые водоохлаждающие и водонагревательные преобразователи теплоты.— Инженерные системы, 2001, № 4, с. 19−23.
  7. С.Н., Бурцев С. И., Иванов О. П., Куприянова A.B. холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ./ Под ред. Богданова С. Н. 4-е изд., перераб. и доп. СПб: СПбГАХиПТ, 1999. — 320 с.
  8. С.Н., Иванов О. П., Куприянова A.B. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник.— М.: Агропромиздат, 1985.— 208 с.
  9. А.П., Дорохов А. Р. расчет тепло- и массопереноса в элементах абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин. Препринт № 157. Институт теплофизики СО АН СССР. Новосибирск. 1987. — 30 с.
  10. Ю.Бурдуков А. П., Кувшинов Г. Г. Исследование механизма кипения электродифузионным методом // Интенсификация теплообмена в энергохимической аппаратуре. Новосибирск. 1977. — С. 33−51.
  11. П.Ван Цзыбяо. Анализ эффективности абсорбционного бромистолитиевого133понижающего термотрансформатора с двухступенчатым генератором.— Дис.. канд. техн. наук.— С.-Пб., 1998.— 165 с.
  12. О.И., Груздев В. А., Захаренко Л. Г. и др. Термодинамические свойства водных растворов бромистого лития.— В кн.: Теплофизические свойства растворов.— Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1983.— с.19−34.
  13. С.И., Груздев В. А., Захаренко Л. Г. и др. Термодинамические свойства и диаграммы водных растворов бромистого лития.— Холодильная техника, 1986, № 3, с.44−48.
  14. О.В., Бараненко A.B., Тимофеевский Л. С. Исследование контактной и щелевой коррозии конструкционных материалов в водном растворе бромида лития.— Холодильная техника, 2001, № 5, с.8−10.
  15. О.В., Бараненко A.B., Тимофеевский Л. С. Повышение эксплуатационной надёжности абсорбционных бромистолитиевых машин и термотрансформаторов путём использования новых ингибиторов коррозии.— Известия СПбГУНПТ, 2000, № 1, с. 27 29.
  16. М.П., Ривкин С. Л., Александров A.A. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.— М.: Изд-во стандартов, 1969.— 408 с.
  17. М.П., Ривкин С. Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1979. -80с.
  18. В.Н., Груздев В. А., Захаренко Л. Г. Экспериментальное исследование вязкости водных растворов бромистого лития.— В кн.: Исследование теплофизических свойств растворов и сплавов.— Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1974.—с.21−23.
  19. В.Г., Молчанова С. М., Черкасский B.C. Алгоритм оптимизации абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с аппаратом воздушного охлаждения.— В кн.: Повышение эффективности холодильных машин.—Л.: ЛТИХП, 1982, с.20−27.
  20. Э.Р., Шаврин B.C. Экспериментальное исследование процессов абсорбционной холодильной установки со ступенчатой регенерацией134раствора.— Холодильная техника, 1979, № 5, с. 12−16.
  21. Э.Р., Шаврин B.C., Ткачук А. П. и др. Промышленный абсорбционный бромистолитиевый холодильный агрегат со ступенчатой регенерацией раствора.— Холодильная техника, 1983, № 4, с.10−13.
  22. Г. Н., Богданов С. Н., Иванов О. П. и др. Теплообменные аппараты холодильных установок.— Л.: Машиностроение, 1986.— 303 с.
  23. A.A., Тимофеевский Л. С., Ковалевич Д. А. Физико-математическая модель абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с раздельным тепломассопереносом.— Холодильная техника, 1992, № 9, с.9−12.
  24. А.Г. Основы комплексного автоматизированного проектирования абсорбционных термотрансформаторов и резорбционно-компрессионных тепловых насосов.— Дис.. докт. техн. наук.— С.-Пб., 1995.— 481 с.
  25. А.Г., Пятко В. Ю. Методика расчёта термодинамических и теплофизических свойств водного раствора бромистого лития на ЭЦВМ.— В кн.: Холодильные машины и термотрансформаторы / Под ред. И. И. Орехова.— Л.: ЛТИХП, 1985, с.60−66.
  26. А.Г., Тимофеевский Л. С., Пятко В. Ю. Оценка эффективности абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин с двухступенчатой генерацией пара.— Холодильная техника, 1995, № 3, с.28−30.
  27. А.Г., Тимофеевский Л. С., Пятко В. Ю. Уточнение расчёта термодинамических свойств водного раствора бромистого лития на ЭВМ.— Холодильная техника, 1995, № 2, с.25−26.135
  28. А.Г., Тимофеевский JI.C. Пятко В., Ю. Оценка эффективности получения холода в абсорбционных бромистолитиевых термотрансформаторах // Известия СО РАН. Теплофизика и аэромеханика. -Новосибирск, том 1, № 3, 1994. С. 233−243.
  29. А.Р., Бочагов В. Н. Кипение водных растворов бромистого лития в большом объёме.— Холодильная техника, 1980, № 6, с. 18−20.
  30. А.Р., Бочагов В. Н. Теплоотдача к стекающей по горизонтальным цилиндрам пленке жидкости // Известия СО АН СССР. 1981. — № 8. Серия технические науки. Вып. 2. — С. 3−6.
  31. Н.М. Расчёт абсорбционных бромистолитиевых холодильных установок при переменных режимах.— Холодильная техника, 1962, № 2, с. 18−22.
  32. ЗЗ.Зубалев О. В. оценка эффективности использования абсорбционных бромистолитиевых понижающих термотрансформаторов в системе тепло и хладоснабжения./Дисс. .канд.техн.наук- Санкт-Петербург, 2002. 157с.
  33. М.С., Псахис Б. И. Определение оптимальных параметров абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины.— Холодильная техника, 1974, № 6, с.20−24.
  34. Я.М., Басин A.C. Эксперементальное исследование плотности водных растворов бромистого лития при повышенных температурах // исследование теплофизических свойств растворов и расплавов. -Новосибирск: ИТФ СО АП СССР, 1974. С. 5−20.
  35. В.В., Шейдлин А. Е., Шпильрайн Э. Э. Термодинамика растворов. М.: Энергия, 1980. -287 с.
  36. Е.С. и др. Холодильные установки : учебник для студентов вузов. -СПб: Политехника, 1999. 576с.
  37. С.С. Основные формулы термодинамики пузырькового кипения.— В кн.: Теплопередача при кипении и конденсации.— Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1978, с.5−20.136
  38. С.Д. Эффективность абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин с двухступенчатой генерацией пара рабочего вещества.— Дис.. канд. техн. наук.— С.-Пб., 1993.— 312 с.
  39. .А. Выбор перепадов температур в аппаратах абсорбционной холодильной машины.— Холодильная техника, 1968, № 8, с.29−31.
  40. A.B. Анализ эффективности абсорбционного бромистолитиевого теплового насоса с топкой на газовом или жидком топливе.— Дис.. канд. техн. наук.— Санкт-Петербург, 2001.— 100 с.
  41. A.B. Оптимальное проектирование бромистолитиевых тепловых насосов.— Дис.. канд. техн. наук.— Новосибирск, 1996.— 80 с.
  42. .И. Алгоритм оптимизации абсорбционной холодильной машины.— В кн.: Проблемы эффективного использования вторичных энергоресурсов.—Новосибирск: ИТФ АН СССР СО, 1976, с.158−194.
  43. .И. Исследование и оптимизация абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с помощью математической модели. Автореферат. Дисс.. канд.техн.наук. — Новосибирск, 1974
  44. С.А., Александров A.A. Теплофизические свойства воды и водяного пара.— М.: Энергия, 1980.— 424 с.
  45. JI.M., Карнаух М. С. Диаграмма концентрация-энтальпия раствора бромистый литий-вода для расчёта абсорбционных холодильных машин.— Холодильная техника, 1958, № 1, с.37−42.
  46. JI.M., Карнаух М. С., Тимофеевский JI.C. Расчёт действительных равновесных характеристик абсорбционного термотрансформатора с помощью ЭВМ.— Холодильная техника, 1967, № 8, с.25−29.137
  47. JI.M., Кузьмицкий Ю. В., Паниев Г. А. Энтропийная диаграмма равновесных фаз водного раствора бромистого лития // Холодильная техника. 1971. — № 4. — С.23−24.
  48. Е. А. Бурдуков А.П. Исследование процесса теплообмена при стекании пленки воды по горизонтальной трубе в вакууме // Химическое и нефтяное машиностроение. 1977. — № 2. — с. 19−20.
  49. H.H., Караев В. А. Теплоотдача при кипении воды и сахарных растворов, стекающих пленкой по горизонтальной трубе // Известия вузов. Пищевая технология. 1972. -С. 113−116.
  50. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР М.: Стройиздат, 1983. — 136 с. СниП 2.01.01.-82.
  51. Тимофеевский Л. С. Равновесные характеристики системы совмещенных циклов водного раствора бромистого лития./Дисс. .канд.техн.наук. -Новосибирск, 1967. -132с
  52. И.П. Термодинамические диаграммы раствора бромистый литий -вода.— Холодильная техника, 1969, № 1, с.25−29.
  53. И.П., Гринберг Я. И. Теоретический анализ абсорбционной бромистолитиевой холодильной установки с двухступенчатым генератором.— Холодильная техника, 1971, № 7, с. 16−18.
  54. И.П., Колосков Ю. Д. Исследование работы абсорбционной установки на растворе метиламин вода с получением тепла и холода // Техника низких температур. — М.: Машиностроение, 1974, Вып. 1. — С. 61−70
  55. Холодильные машины: Справочник / Под ред. А. В. Быкова.— М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982.— 223 с.
  56. Холодильные установки: Справочный материал / Румянцев Ю. Д., Калюнов B.C., Крайнев A.A.—- СПб.: СПбГАХПТ, 1995.— 43 с.
  57. Н.Г. Абсорбционные бромистолитиевые холодильные и теплонасосные машины.— М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1983.— 42 с.
  58. Е.И., Шумелишский М. Г. Об использовании в инженерных расчётах уточнённой диаграммы для раствора бромистый литий-вода.— Холодильная техника, 1982, № 8, с.38−41.
  59. Alactiwi A, Agnew В. Experimental and theoretical investigation of the operating characteristics of an air cooled lithium bromide-water absorption refregiration machine.// Промышленная теплотехника 1999. — т21.,№ 2−3 — с. 102−108
  60. Alefeld. G. Bestimmung der thermopysikalischen daten des stoffpaares wasser -lithiumbromid. Technischen Universitat Munchen, 1991, 25 s.
  61. Altamush Siddiqui. Economic biogas and cooling water rates in a lithium bromide -water absorption system//International journal of refregiration. -1991. -Vol.l4,№l. -p.32−38.
  62. Cmeling Handbuch der anorganischen chemie. Auflage system № 20 Lithium. Frankfurt am Main. — 1960. — S.426.
  63. Felli M Proprieta thermodinamiche di sistemi bifase a due componenti utilizabli in machine frigorifere adasorbimento. Freddo. 1979. Vd., 33, № 1. PP. 17−35.
  64. Lower Н. Thermodynamische eigenschaften und warmediagramme des binaren systems lithiumbromid/wasser.— Kaltetechnik, 1961, № 5, s. 178−184.
  65. Об использовании результатов диссертационной работы Македонской М. А. «Оценка эффективности абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины с трехступенчатым генератором», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук.
  66. Результаты расчетов подтвердили высокую эффективность применения АБХМ с трехступенчатым генератором, а также широкие возможности разработанной в диссертации математической модели для расчета показателей таких машин.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?