Введение к работе
Актуальность работы. Одна из основных задач, возникающих при использовании холодильной техники, свя tana с выбором оптимального типа холодильной машины для заданных условий. Ведущее положение занимаю і холодильные установки, в которых применяется механический привод парокомпрессионные и воздушные. Специфические области использования других видов холодильных систем определяются как воіможіюстьіо применения теплового привода (сорбционные. пароэжекторные). іак и небольшой потребной холодопроизводителыюстью (термоэлектрические), которая позволяет примириться с относительно невысоким КПД.
Область целесообразного применения воздушных холодильных машин до сих пор остается предметом дискуссии. Причина этого заключается как в неполноте термодинамического анализа при оптимизации воздушного холодильного цикла (или разомкнутого процесса), проведенного в работах B.C. Мартыновского. М.Г.Дубинского, В.С.Прохорова и других авторов, так и в отсутствии единой для различных случаев использования холода методики объективного сравнения воздушных и парокомпрессионных холодильных машин в сопоставимых условиях.
Недостаточное теоретическое обоснование разграничения областей целесообразного применения двух видов холодильных машин тормозит совершенствование и промышленное освоение воздушных холодильных машин. Существуют также области, в которых в принципе использование воздушных холодильных машин предпочтительно. В этих случаях важны поиски оптимальных условий построения процесса ВХМ.
Еще одна причина, придающая актуальность вопросу объективного сравнения воздушных и парокомпрессионных холодильных машин, заключается в повышении требований к экологичности хладагентов. Воздух в качестве хладагента не требует затрат на его получение и экологически безопасен.
В литературе встречается утверждение о целесообразности использования гелия и водорода вместо воздуха с целью повышения эффективности газовой ХМ. Справедливость этого утверждения, а также вид газа, на который может быть заменен воздух с целью улучшения характеристик газовой ХМ, нуждаются в дополнительном исследовании.
Цель работы состоит в исследовании возможностей повышения эффективности воздушных холодильных машин и их сопоставлении с парокомпрессионными в реальных условиях применения. Для этого необходимо:
1.Найти оптимальные параметры процесса ВХМ и их зависимости как от внешних температурных условий, так и от эффективности основных элементов;
2.Определить возможности усовершенствования ВХМ посредством как выбора оптимальных параметров процесса, так и характеристик оборудования.
3.Установить условия и способы объективного сопоставления эффективности парокомпрессионных и воздушных холодильных машин;
4 Оцепить целесообразность и условия использования н цикле ВХМ других жолої ически безопасных і азов:
> ('опоставшь парокомпрессионные и воздушные холодильные машины но іермодииамическим и технико-экономическим показателям, а также обоснован, обласні их нреимущесівенного применения в современных условиях.
Научная новизна. Разработана общая методика оценки влияния эффективное і и оїдельньїх элементов и процессов на КПД системы в целом. На основе этой методики проведен анализ воздушного холодильного процесса для заданных условий с общих іермодинамических позиций и даны рекомендации по способам повышения энергетической эффективности ВХМ.
На основе сопоставления по энергетическим показателям воздушных и парокомпрессионных холодильных машин определено положение температурной границы между областями их преимущественного применения для различных условий получения холода.
Предложено использование двуокиси углерода в цикле газовой ХМ, обоснована целесообразность использования этого газа.
Автор защищает методику оптимизации воздушных ХМ, а также выбора условий сопоставления воздушных и парокомпрессионных холодильных машин, полученные результаты сопоставления и положения, определяющие научную новизну
работы.
Практическая ценность. Результаты, полученные в работе, выявляют основные направления и возможности совершенствования воздушных холодильных машин, а также области их эффективного использования и тенденции изменения границ этих областей. Методика оценки влияния эффективности отдельных элементов или процессов на КПД системы в целом, полученная в диссертации, может быть применена и для других систем преобразования энергии. Компьютерные программы для расчета параметров различных циклов (а также разомкнутых процессов) ВХМ целесообразно использовать при подборе машин и аппаратов с заданными характеристиками. Результаты работы могут быть рекомендованы для использования в учебном процессе.
Апробация работы. Результаты работы доложены в ОАО «Турбохолод», на научном семинаре каф. «Холодильная и криогенная техника» МГУИЭ, на научном семинаре каф. Э-4 Ml ГУ им. Н.Э.Баумана, на межвузовской научной конференции «Проблемы повышения эффективности и надежности систем теплоэнергоснабжения» 1-3 ноября 1999 г. в Саратове.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 177 страницах, включая 38 рисунков и 18 таблиц. Список литературы содержит 35 наименований.