Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Постановка задачи исследования 14
1.1. Развитие абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (АБШ) в СССР 15
1.2. Интенсификации процессов тешю-массообмена в аппаратах машины и поиск новой пары рабочих тел 24
1.3. Оптимизация АБШ, эксергетический шализ при оценке эффективности холодильных машин 30
Глава 2. Термоэкономическая модель абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины 41
2.1. Базовая схема, принятая для моделирования 41
2.2. Выбор целевой функции, оптимизирующих переменных и метода оптимизации 44
2.3. Математические зависимости модели 56
2.3.1. Классификация потерь эксергии и методика их определения 57
2.3.2. Определение параметров рабочих сред ,.72
2.3.3. Расчет термодинамического цикла АБХМ.. 76
Глава 3. Анализ оптимальных расчетных режимов АБШ с последовательной и параллельной схемами движения охлаждающей воды ..81
3.1. Исходные данные оптимизационных расчетов .81
3.2. Зависимость оптимального режима АБШ от внешних условий работы 84
3.2.1. Влияние параметров охлаждающей воды...84
3.2.2. Влияние параметров греющего агента...97
3.3. Энергетические потери в АБШ при различных схемах движения воды через конденсатор и абсорбер 104
3.4. Зависимость экономических показателей АЕШ от внешних условий работы 135
3.4.1. Влияние параметров охлаждающей воды.. 137
3.4.2. Влияние параметров греющего агента.. 145
3.4.3. Изменение металлоемкости машины и основных ее элементов в зависимости от параметров охлаждающей воды и греющей среды 153
3.4.4. Влияние схемы движения охлаждающей воды в машине на величину переменной части приведенных затрат 163
Заключение 176
Литература 178
- Интенсификации процессов тешю-массообмена в аппаратах машины и поиск новой пары рабочих тел
- Оптимизация АБШ, эксергетический шализ при оценке эффективности холодильных машин
- Классификация потерь эксергии и методика их определения
- Зависимость оптимального режима АБШ от внешних условий работы
Введение к работе
Курс Коммунистической партии Советского Союза направлен на обеспечение дальнейшего экономического прогресса общества, на качественные сдвиги в материально-технической базе, на ускорение научно-технического прогресса. В решениях 2ХУІ съезда КПСС и постановлениях ноябрьского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС указывается на необходимость всемерной экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов. Важнейшим направлением курса партии является развитие базовых отраслей народного хозяйства и в первую очередь топливно-энергетической. В связи с этим намечено существенное изменение структуры энергопотребления [2, 117] .
Наряду с перестройкой структуры энергетики осуществляются меры по экономии первичных энергоносителей, рациональному их использованию и привлечению других ресурсов. В частности, к этим мерам, дающим немалый вклад в энергетику, относится использование бросового тепла промышленности и сельского хозяйства. Вовлечение в производство вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) является одним из важнейших факторов надежного обеспечения растущих потребностей народного хозяйства в топливе и энергии, повышения эффективности общественного производства, улучшения охраны окружающей среды. Партией и Правительством предложено принять дополнительные меры по утилизации ВЭР и разработать мероприятия на I98I-I985 годы по широкому вовлечению в производство этого важного резерва экономии топлива, по внедрению экономичных в энергетическом отношении агрегатов, технологических установок и производственных процессов [I, 17, 58, 60].
С развитием химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностей, горной и цветной металлургии, микробиологии и других отраслей народного хозяйства существенно возросло и сезонное (в летние месяцы года от 4 °С до 18 °С). В настоящее время для получения холода преимущественно применяются холодильные машины с поршневыми и центробежными компрессорами. Электрическая мощность привода компрессорных машин может достигать десятков мегаватт для одной крупной холодильной станции, а ежегодно вводимые в действие холодильные установки общепромышленного назначения имеют установленную мощность около 900 МВт [17] 1 Технологические процессы перечисленных отраслей промышленности характеризуются наличием большого количества БЭР в виде тепла отходящих газов, горячей воды и "мятого" водяного пара, что создает условия для применения теплоиспользующих холодильных машин, в частности, абсорбционных бромистолитиевых. Однако утилизация БЭР для получения холода в настоящее время еще не получила широкого применения из-за сложности согласования режима работы источника БЭР, холодильной теплоиспользующей машины и объекта, потребляющего холод.
Применение абсорбционных холодильных машин, использующих,в основном, низкопотенциальное тепло БЭР промышленных предприятий, одновременно решает задачу утилизации бросового тепла и производства холода при небольших затратах электроэнергии. При наличии дешевого греющего агента или в случаях, когда тепло можно получить от ТЭЦ, широко распространенные компрессорные холодильные машины по своим показателям оказываются менее выгодными, чем теплоиспользующие абсорбционные. Существенным преимуществом абсорбционных машин следует считать и то, что их конструкции близки по оформлению к конструкциям технологического оборудования и, следовательно, их можно легко компоновать в технологических схемах.
В промышленности развитых капиталистических стран широко применяются абсорбционные холодильные машины. Например, в Японии в 1975 году было выпущено около I6Q0 крупных АБШ, а в США. -около 2000 абсорбционных водоаммиачных и бромистолитиевых агрегатов. Значительное количество абсорбционных водоаммиачных машин выпускает ФРГ и ЧССР. Причем нашло применение комбинированное использование абсорбционных агрегатов: генератор машины служит утилизатором сбросного тепла, а испаритель является охладителем технологического потока. При этом холодильный агрегат встроен в технологическую линию [108] .
Таким образом, перед холодильным машиностроением, освоившим серийное изготовление АБШ, стоят задачи, отвечающие основным народнохозяйственным проблемам [15,17] .
Вышеизложенное определяет актуальность настоящей диссертации, направленной на повышение эффективности АБХМ на стадии ее конструирования.
В диссертации защищаются следующие основные научные положения:
- комплексную оптимизацию АЕХМ целесообразно осуществлять на основе термоэкономического подхода, использующего эксергию в качестве основного носителя информации о состоянии оптимизируемого объекта, при этом методика, разработанная на основе этого подхода, позволяет выявить в технологической схеме АБШ слабые звенья, совершенствование которых приведет к дальнейшему повышению эффективности всей машины в целом;
- применение разных способов движения охлаждающей воды в машине влечет за собой изменение величины потерь от необратимости в процессах отвода теплоты в прямом и обратном циклах, одновременно осуществляемых в АБХМ, что сказывается на ее эффектив - II ности.
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы Сибирским филиалом научно-производственного объединения "Тех-энергохимпром" при разработке технических проектов опытных специальных АЕХМ. Экономический эффект от использования предложенной методики оптимизации, в соответствии с выполненным научно-производственным объединением расчетом, составляет 58,3 тыс. рублей в год.
Апробация работы. Основные результаты исследования изложены в докладах на Всесоюзных научно-технических конференциях "Проблемы использования вторичных энергоресурсов химических предприятий для получения холода, тепла и электроэнергии" (г.Ленинград, 1979 г.) "Повышение эффективности процессов и оборудования холодильной и криогенной техники" (г.Ленинград, 1981 г.), а также на Второй (г.Мелитополь, 1978 г.) и Третьей (г.Одесса, 1982 г.) Всесоюзных научно-технических конференциях по холодильному машиностроению.
Публикации. Основные вопросы, рассмотренные в диссертации, изложены в девяти статьях, опубликованных в периодических технических и других специальных изданиях, в том числе в тезисах докладов четырех Всесоюзных конференций.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы, включающего В7 наименований. Работа содержит III страниц машинописного текста, рисунков 36 , 19 таблиц.
В первой главе рассматриваются основные направления, по которым в настоящее время происходит повышение эффективности АБХМ. Отмечаются достигнутые успехи в конструктивном и схемном совершенствовании машины, по интенсификации тепло- и массообменных процессов в аппаратах машины, а также рассматриваются работы, посвя - 12 ценные поиску новых пар рабочих тел. Указывается на целесообразность использования при решении задач повышения эффективности АБХМ прогрессивного направления - метода математического моделирования с применением современных быстродействующих вычислительных машин. Привлечение методов математического моделирования к исследованию АБХМ дает возможность оптимизировать машину не только в процессе эксплуатации, но и на стадии ее создания. В данной главе анализируется ряд работ, посвященных оптимизации теплоис-пользующих холодильных машин, а также обосновывается использование термоэкономического метода анализа холодильных систем и отдельных ее элементов.
Во второй главе приводится описание математической модели АБХМ и методики комплексной оптимизации расчетного режима, принимаемого при ее конструировании, которая базируется на одновременном учете термодинамических и экономических факторов. Для предлагаемой методики оптимизации выбирается целевая функция, оптимизирующие переменные и метод оптимизации. Приводятся математические зависимости для определения параметров состояния рабочих сред, для расчета термодинамического цикла, а также аппроксима-ционные выражения для определения стоимости отдельных элементов АБХМ. Во второй главе классифицируются потери эксергии в АБХМ и предлагается методика их определения, позволяющая получить выражения для расчета подводимых к отдельным элементам машины и теряемых в них, вследствие необратимости процессов, количеств эксергии.
Третья глава посвящена анализу оптимальных режимов АБХМ, работающей с параллельной и последовательными схемами движения охлаждающей воды через конденсатор и абсорбер» Подтверждается адекватность модели путем сопоставления данных, полученных по разработанной математической модели с данными технического проекта типовой машины. Приводятся исходные данные оптимизационных расчетов и величины оптимальных разностей температур в аппаратах, обеспечивающих минимальную величину затрат на производство холода, а также влияние на них изменения параметров греющего агента, охлаждающей воды и числа часов работы АБХМ в течение года. В главе рассматриваются структура оптимальной себестоимости холода, эксергетические балансы, распределение потерь эксергии в аппаратах, относящихся к прямому и обратному циклам АБШ, работающей с разными схемами движения охлаждающей воды. Дается термодинамический анализ АБШ, позволяющий выявить элементы машины, характеризующиеся наибольшей величиной энергетических потерь. Представлены итоговые данные расчетов, показывающие изменение экономических показателей АБШ в зависимости от изменения внешних условий работы, а также рассматривается влияние схемы движения охлаждающей воды в машине на величину переменной части приведенных затрат.
В заключении сформулированы основные выводы о целесообразности применения разработанной методики для комплексной оптимизации расчетного режима АБШ, а также для обоснованного выбора наиболее пригодной схемы подачи охлаждающей воды для конкретных условий эксплуатации машины. Приводится величина технико-экономического эффекта, полученного в результате проделанной работы. В заключении намечены пути дальнейшего повышения эффективности АБШ.
Интенсификации процессов тешю-массообмена в аппаратах машины и поиск новой пары рабочих тел
Из работ, рассмотренных в предыдущем параграфе видно, что весь путь развития и применения АБХМ в различных отраслях промышленности [15,19,23,35,56,100] направлен на конструктивное усовершенствование, позволяющее приблизить действительный термодинамический цикл к теоретическому. Наряду с этим направлением в повышении эффективности АБХМ, ряд теоретических и экспериментальных работ посвящен интенсификации процессов тепло-массообмена в аппаратах АБШ и поиску нетрадиционной пары рабочих тел, которые также дали бы возможность повысить энергетические и эксплуатационные показатели машины.
В современных конструкциях АБХМ используются аппараты пле-ночно-оросительного типа [19,79,105,108,111 ] , поэтому представляют интерес результаты исследований теплоотдачи со стороны пленки жидкости в оросительных аппаратах с горизонтальным расположением труб.
Сведения в литературе по этому вопросу в основном относятся к экспериментальным исследованиям теплоотдачи со стороны пленки переохлажденной или претерпеващей изменение агрегатного состояния жидкости. Исследованиям теплоотдачи в процессе абсорбции пленкой жидкости пара практически уделено мало внимания»
В работах [68 70] В.Е.Накоряков и Н.И;Григорьева приводят теоретическое решение совместного процесса тепло- и массоперено-са при абсорбции газа из двухкомпонентной газовой смеси жидкой пленкой, стекающей по вертикальной поверхности, причем один из компонентов не абсорбируется пленкой. В этих работах впервые теоретически разработано в виде системы уравнений приближенное решение процесса переноса применительно к абсорберу АЕХМ. Полученная система решается численными методами и позволяет вычислить потоки тепла и массц через поверхность пленки, тепловое и диффузионное числа Вуссельта и др. Теплоотдача на пучке горизонтальных латунных труб, орошаемых водой и водным раствором бромистого лития, исследовались Ф.А.Овенко и С.АфБалицким [72] . Авторами получена зависимость, в которой коэффициент теплоотдачи со стороны пленки увеличивается с повышением ее температуры и уменьшением концентрации. В.А.Щербиным и И.Г.Аверьяновым [ИЗ 116] были проведены опыты по определению коэффициента теплоотдачи со стороны пленки воды и водного раствора бромистого лития, но не на пучке, а на одиночных трубах различного диаметра. На основе эксперименталь-ных данных авторами получены критериальные зависимости для случая теплообмена без изменения агрегатного состояния и для случая кипения пленки жидкости.
Н.Ю.Тобилевич, С.А.Балицкий и В.Т.Грицак [97,98] занимались вопросами теплообмена при кипении воды, водного раствора бромистого лития и этилового спирта на пучке из пяти рядов латунных труб. Авторами предложена зависимость для расчета коэффициента теплоотдачи при кипении, из которой следует, что коэффициент теплоотдачи увеличивается с повышением температуры и уменьшением концентрации раствора.
В.ЩДоголяцким [36,37,83]исследовался теплообмен при кипении водного раствора бромистого лития в генераторе оросительного типа промышленной машины АЕХМ-350. Результаты эксперимента обобщены зависимостью, из которой следует, что коэффициент теплоотдачи увеличивается с повышением температуры кипения раствора и уменьшается с возрастанием давления. В.И.Доголящшм исследовалось также влияние воздуха на теплоотдачу в промышленном генераторе оросительного типа. С этой целью в блоки машины (генератор-конденсатор и абсорбер-испаритель) искусственно подавался воздух до абсолютного давления парогазовой смеси 20 -і- 27 кПа. При этих давлениях процессы в генераторе и абсорбере прекращались и раствор в них только нагревался и охлаждался, а коэффициент теплоотдачи естественно уменьшался на 30 35 % по сравнению с коэффициентом теплоотдачи при испарении пленки раствора бромистого лития.
Обобщая результаты исследований теплоотдачи со стороны жидкости, стекающей пленкой по горизонтально расположенным трубам, в процессах ее испарения и кипения, выполненных различными авторами, можно утверждать, что с повышением температуры жидкости и давления пара, а также с уменьшением концентрации вещества, коэффициент теплоотдачи увеличивается и пропорционально зависит от плотности орошения, которая определяет гидродинамический режим отекания пленки жидкости.
Термодинамические свойства водного раствора бромистого лития позволяют получить холод при высоких температурах (от +5 С до +20 С), Однако, высокая стоимость бромистого лития и коррозионная активность его водного раствора по отношению к углеродистым сталям не позволяет рассчитывать на длительный срок эксплуатации АЕХМ.
Указанные недостатки бромистолитиеваго раствора побуждают выбирать и исследовать новые эффективные растворы для абсорбционных холодильных машин, В настоящее время проводится широкий комплекс работ по выбору и исследованиям физико-химических свойств новых растворов для АБХМ [30,32,49,76,93] .
На основе изучения литературных данных проведена оценка основных свойств большого количества водных растворов солей. Установлено, что высокую растворимость в воде и небольшую величину интегральной теплоты растворения имеют галогениды метила и этиламмония. Определенный интерес представляет изучение свойств водных растворов алкиламмониевых солей и их смесей с другими солями, в частности, с хлористым кальцием.
Оптимизация АБШ, эксергетический шализ при оценке эффективности холодильных машин
Традиционные пути и существующие темпы повышения эффективности производства искусственного холода, вырабатываемого при помощи АБХМ, в свете все увеличивающихся масштабов его производства и бурного развития в последние десятилетия средств вычислительной техники, не соответствуют современным задачам, стоящим перед холодильной промышленностью. В настоящее время, наряду с традиционным направлением повышения эффективности холодильных машин путем совершенствования технологических процессов, осуществляемых в отдельных ее элементах, и соответствующим конструктив ним оформлением этих элементов, несомненно прогрессивным направлением надо считать использование методов математического моделирования с применением современных быстродействующих вычислительных машин [9,48,53,64,77,78,96,99,1304-132,134] . Этот путь позволяет с меньшими материальными затратами и в более сжатые сроки осуществить нахождение оптимального решения проблемы, обеспечивающего получение наилучшего эффекта [9,53] .
В последние годы вопросам математического моделирования абсорбционных холодильных машин начинает уделяться все большее внимание в связи с возможностью утилизации в них БЭР. Однако, пока работы в этом направлении еще не получили достаточного развития в части, связанной с разработкой и реализацией математических моделей на ЭВМ [31,34,48] .
Я.Й.Гринберг, В.А.Щербин, И.П.Усюкин и А.В.Рындин поставили задачу создать в самом общем виде математическую модель абсорбционной холодильной машины (А2М), которая позволила бы производить на ЭВМ эксперименты, исключающие опыты на технологическом оборудовании, и давала бы возможность анализировать различные варианты аппаратурного оформления процессов, а также осуществлять оптимизацию машины, В монографии [116] и работах [25,26] авторы подошли к разработке математической модели АХМ с позиции теории сложных систем и дали подробное описание модели применительно к водоаммиачной холодильной машине. Предлагаемая модель, по мнению авторов, универсальна и предназначена как для оптимального проектирования, обеспечивающего экстремальное значение принятого в модели критерия оптимизации, так и для оптимизации действующей АШ с целью поиска регулируемых параметров и подбора их соответствующего сочетания, которое позволило бы сохранить высокие технико-экономические показатели при изменении условий эксплуатации машины.
При моделировании ИМ в качестве базовой схемы принята параллельная подача охлаадающей воды через конденсатор и абсорбер, а охлаадение дефлегматора машины осуществляется концентрированным раствором из абсорбера с последующим направлением его в теплообменник растворов. Формализация процессов, происходящих в ММ, произведена на основе материальных и тепловых балансов отдельных элементов машины. Полученная таким образом система уравнений дополнена ограничениями, учитывающими возможность существования бинарного раствора при определенных сочетаниях концентрации, температуры и давления. Для выявления оптимизирующих переменных модели авторами составлены схемы взаимного влияния параметров, аналогичные сигнальным графам [53] В качестве внешних условий работы приняты холодопроизводительность машины, размеры аппаратов, температуры греющего источника, охлаадающей воды и хладоносителя. Для определения теплофизических свойств рабочих сред машины использованы экспериментальные табличные данные ряда исследований свойств водоаммиачного раствора. Их линейная интерполяция обеспечила совпадение расчетных значений с экспериментальными.
В зависимости от назначения математической модели АЖ целевой функцией служат различные ее характеристики. Так в случае использования модели для оптимального проектирования, в качестве целевой функции выступают приведенные затраты, представленные в виде формулы, предложенной Б.А.Минкусом [66] , а в случае оптимизации действующей машины - тепловой коэффициент, холодопроизводительность или расход охлаждающей воды. Реализация вычислительного алгоритма осуществлена методом регрессии. Для уменьшения количества оптимизирующих переменных и объема математического эксперимента управляющие переменные объединены в безразмерные комплексы. Использование в качестве управляющих переменных безразмерных комплексов несомненно облегчило решение многомерной задачи, однако не позволило выявить влияние энергетических затрат на машину. Как уже отмечалось, предлагаемая математическая модель претендует на универсальность, однако, основной упор в разработке модели и в исследованиях с ее помощью делался на абсорбционную водоам-миачную машину. К сожалению, авторы не приводят полученных оптимальных значений параметров машины и сопоставления их с обычно принимаемыми при конструировании. В заключение следует отметить, что предлагаемая авторами математическая модель для оптимизации АХМ, особенно на стадии ее конструирования не дает возможности при нахождении минимальной величины приведенных затрат выявить влияние составляющих затрат на величину экономического эффекта, а также определить слабое звено в машине и, тем самымтнаметить пути дальнейшего повышения ее эффективности.
Комплексный подход к задаче оптимизации абсорбционной водоам-миачной холодильной машины (АВШ) характерен для работ А.Г.Дерга-чева и А.А.Заторского [33,39-142] . Авторы разработали математи-чевкую модель АВШ, позволяющую найти ее оптимальные параметры. Большое внимание уделено в работах получению аналитических зависимостей для определения термодинамических и физических параметров водоаммиачного раствора. В результате анализа данных различных исследований авторы пришли к выводу, что для машинного расчета статистическая обработка экспериментальных данных по свойствам водоаммиачного раствора целесообразнее, чем использование фундаментальных термодинамических зависимостей или интерполяция таблиц по узловым точкам.
Классификация потерь эксергии и методика их определения
В научно-технической литературе [10 13, 119] потери эксергии принято классифицировать в зависимости от вызывающих их причин и от распределения потерь по отдельным элементам системы. Эксергетические потери, с точки зрения распределения, могут быть разделены на внешние и внутренние. Внутренние потери эксергии связаны с несовершенством элементов системы, а внешние - определяются большей частью несоответствием между характером изменения процесса в цикле и характером изменения взаимодействующих с ним внешних источников, а также несоответствием между отдельными элементами системы, технологически связанными в одну цепь.
В АБШ, как и в любой энергетической системе, внутренние потери связаны с необратимостью процессов, протекающих в аппаратах машины,а внешние - с условиями сопряжения процессов АЕХМ с внешними источниками энергии и окружающей средой, которая является приемником энергии. К внутренним потерям эксергии в АЕХМ относятся потери в процессах тепло-массообмена при конечных температурных и концентрационных напорах, а также потери, связанные с трением в насосах и дросселированием рабочего тела машины. Последний вид потерь в виду незначительной разности давлений между конденсатором и испарителем (0,003 + 0,007 МПа) в модели не рассматривается. Внешние потери эксергии определяются отличием температур нагревающего или охлаждаемого тела от температуры рабочего тела. Например, к этому виду потерь можно отнести изменение эксергии, связанное с переходом теплоты, равной холодопроизводительнос-ти машины, с температурного уровня, соответствующего температуре охлаждаемого объекта, на средний температурный уровень хладоноси-теля в испарителе, а также потери эксергии в генераторе, которые появляются при передаче теплоты от греющего агента, к водному раствору бромистого лития.
В АБШ потери эксергии, возникающие из-за конечной величины + площади теплопередающей поверхности и коэффициентов теплопередачи аппаратов и вызывающих необратимость процессов тепло-массообмена, относятся к, так называемым, "техническим потерям эксергии, а потери эксергии при теплообмене, связанные с неодинаковой разностью температур по длине (высоте) аппарата - к "собственным". В модели "собственные" потери эксергии не учитываются, так как в процессах теплопередачи переменные температуры сред в аппаратах усредняются по длине (высоте) аппарата.
Потери эксергии вследствие необратимости процесса передачи теплоты, вызванные наличием конечной разности температур между теплообменивающимися средами, характерны не только для абсорбционных, но и для прочих типов холодильных машин. Наряду с этим видом потерь, абсорбционным машинам присущи потери эксергии, свой ственные только этому типу машин и являющиеся следствием совмещения прямого и обратного циклов. Источниками дополнительных потерь при совмещении прямого и обратного циклов служат неравенство концентраций и давлений рабочего тела в прямом и обратном циклах. Для анализа эксергетические потери в АБХМ можно условно разнести по циклам: прямому и обратному, а также по зонам модели.
Таким образом, выбор способа классификации потерь эксергии определяется конкретными целями анализа. Потери эксергии в зоне 2 связаны только с необратимостью процесса теплообмена в испарителе АБУМ между хладоносителем и рабочим телом.
Испаритель. Перенос полезной тепловой нагрузки (холодопроиз-водительности "нетто") с температурного уровня охлаждаемого объекта (рис.2.4.а) на средний температурный уровень хладоносителя, а также с температурного уровня Тх.Ср на уровень, соответствующий температуре кипения рабочего тела машины, сопровождается необратимыми потерями. Потери эксергии в зоне 2 можно записать где Вт - потери эксергии при теплопереносе с температурного уровня Тох на уровень ТХСр і J)U2 - потери эксергии при теплопереносе с температурного уровня Тх.ср на уровень
Зависимость оптимального режима АБШ от внешних условий работы
В качестве охлаждающей среды для отвода теплоты конденсации и абсорбции используется вода с принятым значением тарифа и температуры. Значения температур охлаждающей воды определялись усреднением климатологических данных для северной, центральной и южной зон СССР [94] с учетом возможного теоретического охлаждения воды в вентиляторной градирне.
Для АБХМ с параллельной или последовательной подачей воды в конденсатор и абсорбер (сх.1,П,Ш) на рис.3.1 + 3.4 и в табл. 2 + 3.4 приведены оптимальные разности температур в аппаратах при различных температурах охлаждающей воды и тарифах на воду, равных 0,01 и 0,03 руб./м , а на тепловую энергию - 1,55 и 3,78 руб./ЦООО кВт.ч);
На данных и последующих рисунках изменение разностей температур, принятых в качестве оптимизирующих, изображено сплошными линиями. Штриховыми линиями обозначены разности температур не являющиеся оптимизирующими переменными, но полученными в результате оптимизации и также соответствующие наименьшей величине приведенных затрат. Прочие внешние условия работы АБХМ для всех трех схем оставались постоянными и равными: toc = 32 С, tm = К С, th = 101,8 С, Цэл = 0,02 руб.ДкВт.ч) и Т а 2920 ч/год.
Из представленных данных видно, что повышение температуры охлаждающей воды приводит к уменьшению значений оптимальных разностей температур в аппаратах АБХМ. Выявленная тенденция может быть объяснена тем, что повышение температуры охлаждающей воды влечет за собой повышение температуры и давления конденсации рабочего тела, что при постоянной температуре греющего агента вызывает уменьшение концентрации крепкого раствора бромистого лития и увеличение концентрации слабого раствора Перечисленные изменения параметров цикла сокращают интервал концентраций, в которых осуществляется работа машины, уменьшают возможности использования регенерации теплоты и, тем самым, приводят к увеличению количества теплоты, подводимой от внешнего источника. Б этой связи обращают на себя внимание большие разности температур в регенеративном теплообменнике растворов. Компенсация этих неблагоприятных явлений достигается уменьшением оптимальных разностей температур, определяемых в процессе выполнения оптимизационных расчетов.
Аналогичное влияние оказывает повышение тарифа на охлаждающую воду. Увеличение тарифа на воду, например, с 0,01 до 0»03 руб»/м 3 влечет за собой уменьшение температурных перепадов в аппаратах машины кроме тех разностей температур, которые непосредственно определяют расход охлаждащей воды. Такие оптимизирующие переменные, как подогрев воды в конденсаторе (сх.Г,Ш) или в абсорбере (сх.П,Ш), а также разность между температурой слабого раствора в абсорбере и температурой охлаждащей воды, увеличиваются с повышением тарифа на воду. Эта тенденция также объяснима. Повышение тарифа на воду приводит к увеличению эксплуатационных затрат. Увеличение подогрева воды в конденсаторе и абсорбере влечет за собой сокращение расхода воды, а значит непосредственное снижение этой статьи затрат. В то же время уменьшение разностей температур в остальных аппаратах уменьшает необратимые потери в них, что позволяет сократить расход теплоты и, тем самым, снизить энергетическую составляющую эксплуатационных затрат. Отмеченный характер изменения расчетных разностей температур в АБХМ присущ всем трем схемам движения охлаждащей воды.
Изменение разности температур между низшей температурой процесса абсорбции и температурой охлаждащей воды обусловлено способами подачи воды. В случае параллельной подачи воды (сх.Ш) разность температур Atа имеет наибольшее значение. При движении воды сначала через абсорбер, а затем через конденсатор (сх.Ш, этот температурный перепад будет меньше, чем в случае параллельной подачи воды (сх.Ш), но больше, чем. в случае обратного движения воды (сх.1).
При изменении температуры охлаждащей воды такие оптимизирующие переменные, как разность температур между крепким и слабым растворами на "холодном" конце теплообменника, разность тем ператур греющей среды и крепкого раствора в генераторе и связанные с ними логарифмические разности температур в теплообменнике растворов и генераторе, в большинстве рассмотренных расчетных режимов принимают значения, ограниченные условиями осуществления цикла АЕХМ.
Влияние расчетного времени работы машины в течение года рассмотрено на примере схемы I путем сопоставления данных, приведенных в табл. 3.2 и 3.5 и на рис.3.1.
Увеличение расчетного времени работы машины с 2920 до 8760 часов приводит к уменьшению значений оптимальных разностей температур и сокращению величины энергетической составляющей эксплуатационных затрат и одновременному увеличению капитальных вложений, вызванных увеличением площади теплопередающей поверхности аппаратов. Объяснение такого характера изменения разностей температур было дано выше. Эта же картина сохраняется и при увеличении тарифа на охлаждающую воду. Повышение тарифа приводит к увеличению оптимального подогрева воды в конденсаторе и абсорбере и уменьшению температурных напоров в других теплообменных аппаратах машины. Как и в предыдущем случае, возникает необходимость в какой-то степени компенсировать увеличение энергетической составляющей эксплуатационных затрат за счет увеличения стоимости (расхода) охлаждающей воды.
