Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ современного состояния производства и использования парокомпрессорных тепловых насосов и абсорбционных термотрансформаторов и оценки их эффективности 12
1.1. Производство и использование парокомпрессорных тепловых насосов и абсорбционных термотрансформаторов 12
1.1.1. Парокомпрессорные тепловые насосы 12
1.1.2. Абсорбционные термотрансформаторы 19
1.2. Оценка эффективности парокомпрессионных тепловых насосов и абсорбционных бромистолитиевых понижающих термотрансформаторов 31
1.2.1 Парокомпрессорные тепловые насосы 31
1.2.2. Абсорбционные бромистолитиевые понижающие термотрансформаторы 34
1.3. Математическое моделирование ПКТН и АБПТ 35
1.4. Основные выводы и задачи исследований 38
Глава 2. Математическая модель парокомпрессорного теплового насоса 41
2.1. Принципиальная схема, цикл работы и основные положения по разработке математической модели ПКТН 41
2.2. Постановка задачи для математического моделирования ПКТН 46
2.3. Основные расчетные зависимости для математической модели ПКТН 47
2.3.1. Характеристики поршневого компрессора 48
2.3.2. Объемные и энергетические коэффициенты винтового компрессора 50
2.3.3. Характеристики конденсатора ПКТН 53
2.3.4. Характеристики испарителя ПКТН 59
2.3.5. Базовые уравнения математической модели ПКТН 60
2.4. Исходные данные программы расчета параметров режима совместной работы элементов ПКТН
2.5. Результаты апробации программы расчета параметров режима совместной работы элементов ПКТН 61
2.6. Схема алгоритма программы расчета параметров режима совместной работы элементов ПКТН 63
2.7. Примеры расчета характеристик ПКТН и их анализ 74
Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик пароком-прессорного теплового насоса и их анализ 83
3.1. Принципиальная схема экспериментального стенда 83
3.2. Характеристика оборудования стенда и контрольно - измерительных приборов 88
3.3. Методики проведения испытаний ПКТН и обработки опытных данных 91
3.4. Экспериментальные равновесные характеристики ПКТН и их анализ 95
Глава 4. Принципиальные схемы, циклы работы, характеристики абсорбционных бромистолитиевых понижающих термотранс форматоров и их анализ 104
4.1. Принципиальные схемы, циклы работы и характеристики АБПТ 104
4.2. Оценка факторов, влияющих на характеристики АБПТ 120
Глава 5. Оценка эффективности парокомпрессорных тепловых насосов и абсорбционных бромистолитиевых понижающих термо трансформаторов 140
5.1. Сопоставление и анализ характеристик различных типов ПКТН и АБПТ 140
5.2. Методика оценки основных технико-экономических показателей ПКТН 164
5.2.1. Расчет капиталовложений 164
5.2.2. Расчет эксплуатационных расходов 166
5.2.3 Расчет технико-экономических показателей 167
5.3. Методика оценки основных технико-экономических показателей АБПТ 170
5.4. Исходные данные для оценки эффективности ПКТН и АБПТ 171
5.5 Результаты вариантных расчетов технико-экономических показателей различных типов ПКТН и АБПТ и их анализ 176
Основные выводы 193
Литература
- Абсорбционные термотрансформаторы
- Постановка задачи для математического моделирования ПКТН
- Характеристика оборудования стенда и контрольно - измерительных приборов
- Оценка факторов, влияющих на характеристики АБПТ
Введение к работе
Актуальность проблемы. Постоянно растущая потребность хозяйственного комплекса в тепловой и электрической энергии, рост цен на энергоносители, проблемы экологии, связанные с тепловым и химическими загрязнениями окружающей среды приводят к необходимости создания высокоэффективных экологически чистых энергосберегающих технологий и оборудования.
Во многом этим требованиям соответствуют парокомпрессорные тепловые насосы (ПКТН) и абсорбционные бромистолитиевые преобразователи теплоты - понижающие термотрансформаторы (АБПТ).
С помощью ПКТН и АБПТ получают горячую воду для нужд отопления, водоснабжения, комфортного кондиционирования объектов, а также для нагрева технологических сред в промышленности, энергетике и т.д., за счет использования низкопотенциальной теплоты вторичных энергоресурсов (ВЭР) промышленных предприятий, источников, охлаждающих энергетическое оборудование (градирен и т.п.), геотермальных вод, солнечной энергии и т.п.
В качестве приводной энергии в ПКТН используется электроэнергия (или механическая работа от ДВС), а в АБПТ - высокопотенциальная теплота (горячая вода, пар, газы) с температурой 100 - 400 С.
В настоящее время в мире работают свыше 20 млн. ПКТН, выпускаемых различными фирмами. В России ПКТН промышленных типов впервые были разработаны во ВНИИхолодмаше.
В настоящее время они выпускаются ЗАО «Энергия» (г. Новосибирск), Комплексом «Тепломаш» (Санкт-Петербург) и другими фирмами.
По сравнению с ПКТН абсорбционные бромистолитиевые понижающие термотрансформаторы менее распространены, однако их успешно стали применять для целей теплоснабжения и горячего водоснабжения в Италии, Японии, Швеции, Германии; в последние годы они промышленно освоены и в России, (разработчик ОАО «Теплосибмаш»).
ПКТН и АБПТ являются дорогостоящим оборудованием и, как указывалось выше, потребляют на привод различные виды энергии. Они характеризуются различным диапазоном температур утилизируемой теплоты, и, тем не менее, существует область температур источников, которая является общей, как для ПКТН, так и для АБПТ (обычно 20 - 40 С).
Как ПКТН, так и АБПТ имеют различные тепловые характеристики, что может приводить к различной их эффективности в случае использования одних и тех же типоразмеров ПКТН или АБПТ. Однако расчет характеристик ПКТН в диапазоне работы АБПТ до настоящего времени не проводился. Не проводился также и анализ факторов, влияющих на характер изменения теплопроизводи-тельности АБПТ. На базе сравнительного анализа характеристик ПКТН и АБПТ оценка их эффективности также не проводилась.
Поэтому тема диссертации, посвященной оценке эффективности ПКТН и АБПТ при одинаковых температурных условиях, является актуальной.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка методики расчета равновесных действительных характеристик ПКТН, анализ факторов, влияющих на изменение известных характеристик АБПТ и оценка на базе указанных характеристик эффективности использования ПКТН и АБПТ при одинаковом диапазоне изменения температур внешних источников теплоты.
Постановка перечисленных исследований необходима для обоснованного выбора по технико-экономическим показателям ПКТН или АБПТ при одинаковых температурных режимах работы.
Основными задачами работы являются:
разработать, на базе известных уравнений для расчета термодинамических и теплофизических свойств хладона R134a и воды, уравнений для расчета термодинамических циклов ПКТН и тепломассо-переноса в их аппаратах, стоимостных показателей ПКТН и энергоносителей, математическую модель расчета на ПЭВМ характери-
стик ПКТН и методику расчета их технико-экономических показателей;
разработать экспериментальный стенд для исследования характеристик ПКТН в достаточно широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты, включая и возможные параметры работы АБПТ;
получить экспериментальные характеристики ПКТН, выполнить их анализ и сопоставление с расчетными характеристиками;
выполнить анализ факторов, влияющих на изменение характеристик известных АБПТ, сопоставить их с расчетными характеристиками ПКТН при одинаковых условиях и выполнить оценку себестоимости теплоты в ПКТН и АБПТ различных типов;
на основе анализа технико-экономических показателей выдать рекомендации по использованию ПКТН и АБПТ при одинаковых параметрах внешних источников теплоты.
Научная новизна. Настоящая работа посвящена важной задаче, направленной на экономию энергоресурсов и характеризуется основными положениями, научная новизна которых отражена в диссертации:
математическая модель, алгоритм и программа расчета на ПЭВМ характеристик ПКТН и их основных технико-экономических показателей; расчетные характеристики ПКТН и их анализ;
экспериментальные характеристики ПКТН, анализ факторов, влияющих на их изменение и сопоставление с расчетными характеристиками ПКТН;
анализ факторов, влияющих на характеристики АБПТ в широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты, и основные технико-экономические показатели АБПТ;
анализ влияния параметров внешних источников теплоты, стоимостных показателей и других факторов на эффективность применения ПКТН и АБПТ и определение условий рационального использования каждого из них.
Достоверность результата работы. Достоверность полученных результатов достигается использованием в математической модели ПКТН обобщенных с высокой точностью, широко известных и апробированных результатов экспериментальных исследований термодинамических свойств хладона R134a и воды, необратимых потерь действительных процессов в компрессорах ПКТН и их аппаратах, методик расчетов термодинамических циклов, тепломассопереноса в аппаратах, современных методов численного эксперимента на ПЭВМ и подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных значений отопительного коэффициента ПКТН с опытными данными, предельная относительная погрешность которых не превышает 10 %.
Достоверность расчетов основных показателей АБПТ базируется на использовании известных и апробированных экспериментальных характеристик, полученных при испытаниях различных типов АБПТ первого и нового поколений с предельной относительной погрешностью, не превышающей 10 %.
Апробация работы. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (СПбГУНиПТ, Санкт-Петербург, 2001 г.), на научно-технической конференции «Петербургские традиции хлебопечения, пивоварения, холодильного хранения и консервирования» (СПбГУНиПТ, Санкт-Петербург, 2003 г.) и на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников, докторантов, аспирантов и сотрудников СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург, 2001 - 2004 гг.).
Внедрение результатов работы. Результаты работы переданы ЗАО «Атомэнерго», комплекс «Тепломаш» (ОАО «Кировский завод» Санкт-
Петербург) для оценки и сопоставления эффективности проектируемых и эксплуатируемых ПКТН и АБПТ в достаточно широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в четырех печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и содержит 110 страниц основного машинописного текста, 25 таблиц и 73 рисунков. Список использованной литературы включает 113 наименований работ, в том числе 15 зарубежных публикаций.
Абсорбционные термотрансформаторы
Абсорбционные термотрансформаторы подразделяются на повышающие и понижающие. Повышающий термотрансформатор работает по обращенной схеме абсорбционной холодильной машины при условии, что температура источника нагреваемого объекта выше температуры греющего источника [71]. При этом необходимо располагать источником окружающей среды, имеющим низкую температуру в холодное время года [71, 89]. В качестве рабочих веществ в указанных термотрансформаторах используются водоаммиачный раствор и водный раствор бромистого лития.
В ЛТИХП (СПбГУНиПТ) исследован опытный абсорбционный водоаммиачный повышающий термотрансформатор для получения горячей воды при отрицательных температурах окружающей среды [34]. Предварительно охлажденный до отрицательной температуры рассол подавался в конденсатор и де 20 флегматор термотрансформатора, в которых он подогревался, а затем вновь охлаждался до исходной температуры. Греющая вода поступала параллельно в генератор и испаритель, а в абсорбере нагревалась вода, циркулирующая внутри труб. В результате испытаний установлено, что при температуре греющей воды 40 С и температуре охлажденного рассола -15 С воду в абсорбере можно нагреть до 75 С. Теплопроизводительность опытного водоаммиачного повышающего термотрансформатора составила при этом 16,5 кВт [34].
Абсорбционный бромистолитиевый повышающий термотрансформатор был выполнен на базе агрегата бромистолитиевой холодильной машины АБХМ-2,5 [52, 72, 75, 81]. Агрегат испытывали при следующих параметрах внешних источников теплоты: расход греющего источника (воды) через генератор 4,15 кг/с с начальной температурой 53,5...65,0 С, а через испаритель -соответственно 13,6 кг/с и температурой 59,8... 65,0 С; расход нагреваемого источника (воды) через абсорбер 11 кг / с с температурой на выходе из абсорбера 68,0...94,6 С; расход охлаждающей воды через конденсатор и ее начальная температура составили соответственно 11,0... 11,8 кг/с и 6...8 С. Тепло-производительность агрегата в указанном диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты изменялась от 0,7 до 1,85 МВт.
С целью использования отрицательных температур наружного воздуха в зимнее время года было предложено в абсорбционном бромистолитиевом повышающем термотрансформаторе осуществлять конденсацию паров воды на струях и каплях водного раствора бромистого лития низкой концентрации по соли, предварительно охлажденного в сухой градирне [6].
Фирмой «Hitachi» (Япония) предложен абсорбционный бромистолитиевый повышающий термотрансформатор с вертикальным расположением трубных пучков генератора - конденсатора и абсорбера-испарителя, что позволяет разработать более компактный агрегат по занимаемой площади [93, 55].
Следует отметить, что абсорбционные водоаммиачные и бромистолитие-вые повышающие термотрансформаторы не нашли практического применения из-за сравнительно низких тепловых коэффициентов на фоне достаточно высоких капитальных затрат.
Достаточно широкое распространение в последние годы получили абсорбционные водоаммиачные и бромистолитиевые понижающие термотрансформаторы (АБПТ) [37, 52, 89]. Их можно успешно применять для целей технологического теплоснабжения, отопления зданий и горячего водоснабжения при наличии греющих источников с температурой 100... 150 С и выше, продуктов сгорания газообразного или жидкого топлива и источников сбросной теплоты с температурой 25...40 С. Эти машины могут работать в режимах: выработки холода (рис. 1.1, а), одновременной выработки теплоты и охлаждения технологического оборудования (рис. 1.1, б), комбинированной выработки холода и теплоты (рис. 1.1, г) и в режиме котла (без преобразования теплоты) (рис. 1.1, д) [9].
Схемы и циклы одноступенчатых водоаммиачных и бромистолитиевых понижающих термотрансформаторов соответствуют схемам и циклам соответствующих холодильных машин с совмещенными процессами тепломассопере-носа в основных аппаратах [89].
Водоаммиачный понижающий термотрансформатор номинальной производительности 1,0 МВт изготовлен в виде агрегата на машиностроительном заводе в г. Галле (Германия) [4]. Диапазоны теплопроизводительности составляют 1,5...0,8 МВт, температура нагретой воды на выходе из агрегата 50...70 С, температура низкопотенциального источника -10...35 С. Масса агрегата составляет 16,76 т, а габариты (длина х ширина х высота) - 5,6 х 2,46 х 3,71 м.
В работе [102] отмечается, что водоаммиачные понижающие термотрансформаторы имеют относительно небольшой коэффициент трансформации (1,33... 1,55) при значительных капитальных вложениях, обусловленных высоким давлением в основных аппаратах.
Постановка задачи для математического моделирования ПКТН
В общем виде задача, решаемая в ММ теплового насоса может быть сформулирована следующим образом: для определенного набора внутренних и внешних параметров ПКТН определить все его выходные тепло - технические характеристики, такие как теплопроизводительность, мощность электродвигателя компрессора, рабочие коэффициенты элементов ПКТН, отопительный коэффициент и другие.
Эта задача может быть формализована в следующем наглядном виде & = /(пв,пр), ЛГэл=ср(Пк,ПР), где Пк — вектор - функция конструктивных параметров элементов теплового насоса; Пр - вектор - функция режимных параметров, включая и скорость движения воды в конденсаторе и испарителе.
Конструктивные параметры включают в себя: VT — теоретический объем описанный поршнями в поршневом компрессоре или теоретическую производительность винтового компрессора; FBa — площадь поверхности теплопередачи конденсатора и испарителя (КД и И); L,D- длина трубы и диаметр кожуха КД и И; п,щ- общее число труб, и число труб в одном ходе КД и И; z — число ходов КД и И; w — скорость движения воды в трубах КД и И.
Для целей анализа режимов, сравнения их между собой и для других целей исследования, должны быть определены также рабочие коэффициенты компрессора, коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в аппаратах и ряд других величин.
Для проведения технико-экономических расчетов необходимо вычислить также массу элементов ПКТН, т.е. компрессора, конденсатора и испарителя. В данном случае математическая модель может быть формализована в следующем виде: ММ(ПКТН) = ММ(ХЭ) + ММ(ВЗ), где ММ(ПКТН) — ММ теплового насоса; ММ(ХЭ) - ММ характеристик элементов ПКТН; ММ(ВЗ) - ММ взаимодействия элементов ПКТН. Как было отмечено ранее, характер взаимодействия элементов теплового насоса выражается концептуальным положением о равенстве массовых потоков в элементах, т. е. где GaKM- массовая производительность компрессора; Сгакд, GaH -массовые пропускные способности конденсатора и испарителя соответственно, кг / с.
В холодильной технике широко используются условные термины «холо-производительность компрессора» и «холодопроизводительность регулирующего вентиля». По практическим соображениям используем понятия «холодо-производительности испарителя и конденсатора». Запишем это так ОГ?о=С«И9о = Стоили акм=акд=аи ш).
Уравнение (2.1) выражает взаимодействие элементов ПКТН, т.е. к установлению зависимости Ga и Q0 ддя каждого элемента от режимных и конструктивных параметров. Это позволит определить для каждого режима, помимо QK, электрическую мощность А эл, отопительный коэффициент и другие параметры.
Термодинамические и теплофизические свойства рабочих веществ ПКТН определяются с помощью программы «TERMODIN», разработанной на кафедре холодильных машин и низкопотенциальной энергетики СПбГУН и ПТ. Необходимые при этом процедуры осуществляются с помощью методик, приведенных в работе [23]. Массовая производительность и холодопроизводительность ЄГ=ЯГт/у,и где А, — коэффициент подачи; V, - удельный объем пара рабочего вещества на всасывании, м / кг; q0 - удельная массовая холодопроизводительность цикла, кДж / кг. Электрическая мощность компрессора N = N эл ЭЛ.ДВ Л,ЛмЛ где Ns — изоэнтропная мощность компрессора, кВт; Л/»т1м»т1эллв индикаторный, механический коэффициент полезного действия, а также КПД электродвигателя соответственно.
Из приведенных уравнений видно, что основной задачей при определении характеристик компрессора является расчет его объемных и энергетических коэффициентов. Как известно, наиболее точные результаты могут быть получены при использовании опытных данных для однотипных компрессоров. К недостаткам этого метода можно отнести сравнительно узкий интервал изменения условий эксперимента, а также весьма ограниченный объем опубликованных данных. С учетом этого используем расчетные зависимости для определения объемных и энергетических коэффициентов поршневого компрессора. Коэффициент подачи где рн,рв — давления нагнетания и всасывания, принятые равными давлениям кипения и конденсации соответственно; Арвс,Арн —депрессии пара на всасывании и нагнетании соответственно; с - относительная величина мертвого пространства; пс,п — показатели политроп процессов сжатия и обратного расширения соответственно.
С учетом марки рабочего вещества R134a и с ориентацией на крупные поршневые компрессоры было принято: относительная величина мертвого пространства с = 0,045; относительная депрессия пара на всасывании \j/lcp = Арв/рв = 0,06; относительная депрессия пара на нагнетании vj/2cp = Арн/рн = 0,05; показатель политропы процесса сжатия пс = 0,9Sks, где ks — показатель адиабаты; показатель политропы процесса обратного расширения п = 0,9 7пс.
Характеристика оборудования стенда и контрольно - измерительных приборов
1. Бак холодной воды. В баке холодной воды происходит процесс передачи теплоты от воды, нагретой ТЭНами к рабочему веществу, проходящему через испаритель. Бак изготовлен из нержавеющей стали, наружные стенки бака изолированы теплоизоляционным материалом марки «Tubolit» толщиной 10 мм. Объем бака составляет 0,22 м . Температура воды в баке контролируется с помощью ртутного термометра и датчика температуры, подключенного к регулятору температуры ТРЭ105 «Термокор». Для равномерного распределения температуры в баке с холодной водой, установлен циркуляционный насос.
2. Испаритель. В испарителе происходит процесс кипения рабочего вещества в результате процесса передачи теплоты от воды, циркулирующей в баке 1. Испаритель в виде змеевика из медной трубки диаметром і = 16мм, погруженного в бак 1. Теплопередающая поверхность испарителя составляет 0,075 м2.
3. Отделитель жидкости. Марка А10 - 305. Представляет собой верти-кальный цилиндрический сосуд объемом 0,03 м . Служит для отделения капелек рабочего вещества, уносимого из испарителя при недостаточном перегреве, и предотвращения попадания жидкости во всасывающую полость компрессора. Пар отделяется от жидкости вследствие резкого уменьшения скорости и направления движения рабочего вещества при прохождении данного аппарата.
4. Фильтр осушитель. Марка ASD35 S5. Представляет собой цилиндрический сосуд, заполненный адсорбентом. Служит для удаления воды из системы.
5. Герметичный вертикальный спиральный компрессор. Марка Copeland ZR28K3E-PFJ. В компрессоре осуществляется сжатие пара рабочего вещества, от давления всасывания до давления нагнетания за счет подвода электрической энергии. Данный компрессор имеет однофазный электродвигатель с регулированием мощности. Рабочее вещество R134a. Диапазон изменения холодопроиз-водительности 1610...4100 Вт, перегрев на всасывании составляет 10 К, КПД равен 0,85.
6. Водяной конденсатор. Марка Alfa Laval СВ 26 - 20. Теплообменник со стоит из пакета пластин из нержавеющей стали. Пластины располагаются меж ду основными пластинами корпуса с патрубками, между собой пластины со единены пайкой с использованием меди. Движение сред по каналам теплооб менника происходит в противоток. Хладагент входит в левый верхний угол те плообменника в виде перегретого пара и начинает конденсироваться на по верхности каналов в результате теплообмена с водой, движущейся в противо ток и нагревающейся в противоположном канале. Диапазон теплопроизводи тельности данного конденсатора составляет 5... 12 кВт. Теплопередающая по У верхность конденсатора 0,5 м . Высота 310 мм, ширина 111 мм.
7. Бак горячей воды. Так же, как и бак холодной воды, изготовлен из нержавеющей стали и изолирован теплоизоляционным материалом марки «Tubo-lit» толщиной 10 мм. Объем бака составляет 0,22 м . Бак имеет перегородку с небольшими отверстиями, разделяющую его на две части, для равномерного распределения температуры воды, поступающей из конвектора и забираемой циркуляционным насосом для подачи в конденсатор. Для уменьшения расхода воды через конденсатор, помимо регулирования производительности насоса, в баке предусмотрен байпасныи вентиль, с помощью которого осуществляется перепуск воды от линии подачи к конденсатору в верхнюю точку бака.
8. Ресивер. Представляет собой вертикальный изолированный цилиндрический сосуд с патрубками для входа и выхода рабочего вещества. Объем ресивера составляет 0,01 м3. Высота - 400 мм, диаметр d =200 мм. Ресивер предназначен для сбора жидкого хладагента из конденсатора и равномерной подачи его на регулирующую станцию.
9. Регулирующий вентиль. Марка Danfoss TEN - 2R134. Терморегули рующий вентиль предназначен для равномерной подачи жидкого хладагента в испаритель и для понижения давления рабочего вещества от давления конден сации до давления кипения.
10. ТЭН. Служит для поддержания заданных температур в баке холодной воды и тепловой нагрузки на испаритель, которая изменяется в пределах от 2 до 6 кВт.
11. Конвектор. Марка Wesper 7031. Представляет собой оребренный теплообменник со встроенным вентилятором. В системе используется для снятия тепловой нагрузки от воды нагретой в конденсаторе. Регулирование производительности происходит за счет изменения скорости вращения вентилятора и следовательно изменения скорости и объема воздуха, поступающего в конвектор.
12. Насосы, арматура и трубопроводы. Для обеспечения циркуляции воды в баках и через конденсатор используются циркуляционные насосы марки Grundfoss UPS 25 - 60. На трубопроводах установлены шаровые запорные вентили обычной конструкции dy = 16...32 мм. Трубопроводы для подачи воды выполнены из стальных бесшовных труб. Трубопроводы для циркуляции хладагента выполнены из медных бесшовных отожженных труб.
13. Приборы для измерения давления. Давления в трубопроводах и аппаратах стенда контролируется образцовыми манометрами, класс точности 0,6 и 0,4.Для контроля перепадов давления между линией всасывания и нагнетания используется двухблочное реле давления ALKO PS2 - А7К.
14. Приборы для измерения температуры. Для измерения температур в контрольных точках используются ртутные лабораторные термометры с ценой деления 0,1...0,2 С и допускаемой погрешностью ± 0,2 К, а также термометры сопротивления в комплекте с устройством для вывода данных ОВЕН УКТ38 с допускаемой погрешностью не более ±0,5% (без учета погрешности датчика, погрешность которого составляет также ±0,5%).
Оценка факторов, влияющих на характеристики АБПТ
Анализ характера изменения удельных тепловых потоков аппаратов (рис. 4. 14) показывает, что величины qh, qa, qK и qs в рассмотренном диапазоне изменения tw4 изменяется незначительно и лишь qt изменяется примерно в два раза (рис. 4. 14), что связано с изменением кратности циркуляции а слабого раствора в цикле, и разности энтальпий 0 7 - /2) и 0 4 — &)
В рассматриваемом диапазоне изменения параметров рабочих режимов АБХМ - 2,5 величины Ks и Кк коэффициентов теплопередачи в испарителе и конденсаторе, соответственно, существенно не изменяются (рис. 4. 15), однако в растворных аппаратах имеет место изменение Kh, Kt, и Ка в 1,2...2,0 раз, что связано с изменением теплофизических свойств раствора, плотности теплового потока в генераторе, скоростей движения растворов в теплообменнике, плотности орошения трубного пучка абсорбера и с другими факторами.
На рис. 4. 16 приведены зависимости изменения величин плотностей тепловых потоков qF в аппаратах АБХМ - 2,5 от изменения tw4, полученные путем произведения соответствующих величин 6, (рис. 4. 12) и К( (рис. 4. 15).
Из рис. 4. 16 следует, что величины qF существенно изменяются от /w4, что приводит к соответствующему изменению величин Q. тепловых нагрузок аппаратов (рис. 4.17) и количества D выпариваемого в генераторе и испарителе, конденсирующегося в конденсаторе и абсорбируемого абсорбере рабочего вещества (рис. 4. 18).
Произведение соответствующих величин Di и qt (рис. 4. 14) в соответствии с формулами (4. 3), (4. 12), (4. 19), (4. 27), 4. 35) дает также искомое значение Qr
Из рис. 4. 19 следует, что величина М в режимах работы АБХМ - 2,5 является достаточно высокой (М = 1, 72) и практически постоянна в диапазоне изменения параметров работы агрегата в процессе его испытаний.
Таким образом, анализ экспериментальных данных АБПТ типа АБХМ - 2,5 позволил выявить факторы, влияющие на изменение его характеристик и установить, что последние, в отличие от характеристик ПКТН, полученных при одинаковых условиях, существенно изменяются (примерно в 3 раза при tsl-30C, tM =120 С) при изменении температуры tw4 нагретой воды от 47,0 до 61,0 С, т.е. на 14 град (рис. 4. 7). Закономерности, установленные в данном анализе и влияющие на изменение характеристик АБПТ типа АБХМ - 2,5 имеют место и в АБПТ других типов.
Из рис. 4. 8 - 4. 11 видно, что характеристики АБПТ типов АБТН - 2000Г и SXZ4 - 115Z представляют собой крутые зависимости от температуры нагретой в АБПТ воды. Анализ характеристик АБПТ типа АБТН — 2000Г, приведенных на рис. 4.8, показывает, что при tsl/ts2 = 35/55 С...50/70 С (интервал Atw2= 15 град) теплопроизводительность АБПТ снижается с 113 до 38%, т. е. в 3 раза, так же, как и в АБХМ — 2,5.
Наличие различного характера изменения теплопроизводительности АБПТ и ПКТН в сравнительно небольшом диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты и различных стоимостных показателей (капитальных, эксплуатационных затрат и др.) может привести к существенному отличию технико-экономических показателей рассматриваемых типов АБПТ и ПКТН.
Сопоставление и анализ характеристик АБПТ и ПКТН осуществляется при одинаковых температурах tsl низкопотенциального источника теплоты на входе в их испарители и ts2 - на выходе из них, а также при одинаковых температурах twX нагреваемого источника на входе в конденсатор ПКТН (или на входе в абсорбер АБПТ при подаче нагреваемого источника по схеме «абсорбер — конденсатор») и температурах tw2 нагретого источника на выходе из конденсаторов соответствующих машин. Таким образом, термодинамические условия для сопоставления двух различных типов машин по условиям равенства соответствующих конечных и начальных температур внешних источников теплоты соблюдаются. К рассмотрению приняты известные экспериментальные и расчетные характеристики АБПТ типов АБХМ - 2,5; АБТН - 2000Г и SXZ4 -115Z, достоверность которых подтверждена соответствующими авторами.
Применительно к температурным условиям характеристик указанных АБПТ выполнены расчеты и характеристик ПКТН, причем базовые значения теплопроизводительности и температурные режимы работы для соответствующих ПКТН и АБПТ приняты примерно одинаковыми.
Похожие диссертации на Оценка эффективности парокомпрессорных тепловых насосов и абсорбционных бромистолитиевых понижающих термотрансформаторов
