Введение к работе
Актуальность исследования. Комплекс научно-технических, а в первую очередь, экономических проблем, связанных с переходом холодильной техники на озонобезопасные фреоны, решить не под силу в настоящее время большинству стран мира, в том числе Украине и всем странам СНГ. Ситуация усугубляется тем. что согласно Монреальского протокола, принятого к исполнению всем мировым сообществом, в 1996 году введен запрет на производство наиболее широко-распространенного озоноразрушающего хладагента R12. В Украине, практически все находящиеся в эксплуатации компрессионные модели бытовой холодильной техники, составляющие около 90 % от общего числа, используют его в качестве рабочего тела. В последнее время модели на озонобезопасном R134a стали производится АО «NORD» (г. Донецк), однако стоимость новой продукции приближается к мировой и недоступна основной массе населения.
Сложившееся положение заставляет разработчиков бытовой холодильной техники обращать пристальное внимание на абсорбиионно-диффузионные холодильные машины (ЛДХМ), которые могут быть одним из альтернативных вариантов перехода на озонобезопасные хладагенты. Их рабочее тело - водоаммиачный раствор с добавкой инертного газа (водород, гелий) экологически абсолютно безопасен. Оно не оказывает разрушающего воздействия на озоновый слой Земли и не содействует образованию «парникового» эффекта.
Абсорбционные модели в 1.3...1,5 раза дешевле, имеют более длительный ресурс и надежнее, чем компрессионные, за счет отсутствия в их конструкциях компрессора. При этом абсорбционные холодильники абсолютно бесшумны и могут использовать при эксплуатации как электрические, в том числе низкого качества (диапазон напряжения в сети переменного тока от 170 до 250 В), так и неэлектрические (природный газ, биогаз, дизельное топливо и т.д.) источники энергии.
Для потребителя основным критерием в оценке и выборе бытового холодильного аппарата является его стоимость. В настоящее время, когда стоимость энергоносителей стремится к мировой, потребитель начинает учитывать суммарную стоимость, куда входит не только базовая (первоначальная) стоимость, но и стоимость эксплуатации холодильного аппарата.
Вместе с тем существующие абсорбционные аппараты имеют более низкую, по сравнению с компрессионными, энергетическую эффективность, что существенно ограничивает их область применения. В значительной мере такое положение обусловлено не столько более низкой, по сравнению с компрессионными моделями, термодинамической эффективностью, сколько недостаточной научной и инженерной проработкой.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссерта-
ционная работа выполнялась в рамках Государственной научно-технической программы Министерства машиностроения, военно-промышленного комплекса и конверсии Украины «Совершенствование и развитие производства бытовой холодильной техники» (Раздел 6.) и Государственной научно-технической программы Госкомитета Украины по вопросам науки и технологии (п. 5,51.3. «Методы и способы практической реализации приоритетных направлений энергосбережения в экономке Украины») и Координационного плана Министерства образования Украины № 51 «Научные основы создания новых энерго- и ресурсосберегающих технологий, машин и аппаратов для пищевой промышленности (ГР. №01.97.U01606I), а также в соответствии с планами бюджетной (ГР № 0195U 003455) и хоздоговорных (№№ 50/93; 42/94; 42/94-ДС; 24/95) НИР Одесской государственной академии пищевых технологий.
Целью настоящей работы является оптимизация бытовых аппаратов с АДХМ различного функционального назначения по минимальной суммарной стоимости.
Научную новизну составили следующие результаты:
термодинамическая модель циклов АДХМ различного функционального назначения;
математическая модель режимов работы дефлегматора АДХМ;
алгоритм оптимизации абсорбционных-холодильных аппаратов по минимальной суммарной стоимости;
результаты экспериментальных исследований аппаратов с АДХМ различного функционального назначения в широком диапазоне режимных параметров;
инженерная методика расчета аппаратов с АДХМ различного функционального назначения.
методика расчета экологических характеристик бытовых компрессионных и абсорбционных холодильных аппаратов, работающих на различных энергоносителях.
В работе защищаются следующие научные положения:
-
Совместный учет особенностей нестационарных режимов работы теплоизолированных конструкций и АДХМ позволяет снизить суммарную стоимость холодильного аппарата.
-
Максимальная энергетическая эффективность абсорбционного холодильного аппарата достигается при постоянном двухкаскадном теплоподводе к термосифону, с изменением абсолютных величин тепловых нагрузок в зависимости от температуры окружающей среды.
Практическая ценность исследований заключается в следующем:
-
Разработанная инженерная методика расчета используется при конструировании новых моделей бытовых аппаратов с АДХМ на Васильковском заводе холодильников (ВЗХ).
-
Предложенные принципы снижения энергопотребления бытовых аппаратов с АДХМ в широком диапазоне температур окружающей среды используются на ВЗХ при разработке электронных систем регулирования.
Личный вклад соискателя. В опубликованных работах, напечатанных в соавторстве, диссертанту принадлежат отдельные теоретические разработки, постановка и выполнение эксперимента, научный анализ результатов исследований, формулирования выводов и предложений.
Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников ОГАПТ в период 1995-1998г., конференции "Управление эффективностью энергоиспользования» (Одесса, июнь 1995), областной научно-технической конференции "Рациональное энергоиспользование и экономия топливно-энергетических ресурсов (Одесса, июнь
-
г.), научно-методической конференции "Человек и окружающая среда: проблемы непрерывного экологического образования в вузах" (Одесса, сентябрь 1996 г.), международной конференции "Экология и продукты питания (Одесса, октябрь 1995 г.), международной научно-технической конференции «Холод и пищевые производства», (Санкт-Петербург, октябрь 1996 г.), областной научно-технической конференции «Пути повышения эффективности переработки и хранения сельскохозяйственной продукции» (Одесса, ноябрь 1996 г.), областной научно-практической конференции «Решения проблем рационального использования топливно-энергетических ресурсов, экономики и экологии» (Одесса, июль
-
г.), международных научно-практических конференциях «Перспективные направления развития экологии, экономики, энергетики» (Одесса, ноябрь 1997 и март 1998).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 статьях в научных журналах, 5 сборниках научных работ и 2 депонированных рукописях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и 7 приложений. Основное содержание изложено на 228 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка на 51 странице, 8 таблиц на 7 страницах, приложения на 33 страницах, список литературы из 158 наименований.