Введение к работе
Актуальность темы. Расход электроэнергии на производство холода составляет в отдельных странах от 10 до НО % вырабатываемой электроэнергии. На ряде предприятий пищевой промышленности и в торговле от W до 60 % расходуемой электроэнергии потребляют системы охлаждения и хранения продукции. При больших масштабах современного производства и потребления холода даже относительно небольшое снижение расхода электроэнергии, связанное с производством искусственного холода, даст значительный экономический эффект.
Парокомпрессионные холодильные машины СПКХМ) применяют практически во всех областях народного хозяйства, д настоящее время ПКХМ составляют более 90 % общего количества холодильных машин, находящихся в эксплуатации, и в обозримом будущем останутся на том же уровне. Традиционно в ПКХМ осуществляют некоторое количество действительных циклов, которые подробно исследованы. Ужесточение экологических требований по использованию ПКХМ обусловило новые проблемы к теории ПКХм, вследствие чего оценка целесообразности новых.схем ІІКХМ становится актуальной
Переход холодильной техники на озонобезопасные хладагенты является сложным техническим процессом, так как связан с заменой традиционных хладонов и расширением областей использования аммиака. Это вынуждает обратить особое внимание на возможности, реализуемые в ПКХМ, вследствие использования в их схемах новых элементов. Тем самым возникает необходимость проведения анализа нетрадиционных схем ПКХМ, в которых можно обеспечить снижение общих энергозатрат, сохраняя традиционные методы снижения необратимостей в цикле ПКХМ: сокращение потерь от проведения процесса дросселирования, путем понижения температуры жидкого хладагента перед дросселированием, ступенчатого дросселирования и др.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является улучшение энергетических показателей одноступенчатых ІіКХМ за
4 счет ввода в схему ПКХ.М теплообменника типа "рекономайзер".
Основные задачи, решаемые в работе - создание математической модели процессов теплообмена в реконокайзере CPTQP), основанной на учете распределения потоков хладагента'в элементах аппарата, создание методики конструкторского расчета РТОР для установления взаимосвязи параметров хладагента в характерных точках цикла ПКХМ с параметрами РТОР.
При решении поставленных задач предусматривается, что разрабатываемая матмодель позволит прогнозировать работу ПКХМ при вводе в неё РТОР, во всем диапазоне режимов работы одноступенчатых ПКХМ; методика конструкторского расчета РТОР позволит осуществить проектирование нового аппарата и выполнить оценку технико-экономических показателей одноступенчатых ПКХМ при зводе в них'РТОР.
Научная новизна работы состоит в том, что:
впервые на основе термодинамического анализа разработана математическая модель РТОР, которая обеспечивает получение характеристик одноступенчатых ПКХМ с введенным РТОР в диапазоне действительных режимов работы одноступенчатых ПКХМ;.
с применением полученной матмодели исследованы одноступенчатые. ПКХМ с РТОР и выявлено влияние на их характеристики таких режимов работы, как степень понижения температуры жидкости перед дросселированием ниже температуры окружающей среды и величина подогрева пара на всасывании, определяющих уровень энергетических затрат при вводе РТОР с схему ПКХМ;
модернизированная методика технико-экономического анализа ПКХМ с введенным РТОР даёт возможность определять условия эффективного использования РТОР в одноступенчатой ПКХМ и оценивать влияние таких конструктивных ^акторов, как снижение потребной объемной подачи компрессоров и увеличение стоимости теплообменных аппаратов, в функции ог температур цикла и температуры окружающей среды.
Научные положения, защищаемые в диссертации: I. Применение в одноступенчатых ПКХМ теплообменника типа РТО?
приводит, в сравнении с существующими промышленными одноступенчатыми ПКХМ, к повышению энергетической характеристики ПКХМ эксергетического КПД /р«жіх(Ч. .
2. Математическая модель РТОР даёт возможность исследовать влияние степени понижения температуры жидкого хладагента перед дросселированием Тч ниже температуры окружающей среды -.TV.с. на величину холодопроизводительности Qo .значение эффективной мощности компрессора /i/e и объем, описываемый рабочими органами компрессора ~Vh
Практическая ценность работы. Изложены рекомендаций по конструкторскому расчету РТОР. Создана реализуемая на ЭВМ . математическая модель ПКХМ при вводе в неё РТОР, для'расчета энергетических характеристик ПКХМ. Установлено, что понижение температуры Ти жидкого хладагента перед дросселированием ниже температуры окружающей среды То.с. компенсирует уменьшение эксергетического '.КПД 1 ex. x/v. из-за подогрева паров на всасывании и способствует сокращению энергозатрат в одноступенчатой ПКХМ на выработку холода. Реализация матмодели на ЭБМ позволяет устранить трудоемкие натурные широкомасштабные исследова- ния ПКХМ с различными компановками РТОР и обеспечить научно-обоснованный подход к выбору основных габаритно-конструктивных соотношений РТОР. Показана целесообразность ввода РТОР в одноступенчатую аммиачную ПКХМ.
Реализация работы. Результаты работы могут быть использованы предприятиями, осуществляющими изготовление аммиачных и хладоновых VE22) одноступенчатых ПКХМ, путем оснащения их РТОР. Материалы диссертации нашли применение в учебном процессе при подготовке специалистсв по холодильной технике в политехническом колледже ^.г.Амман, Иордания) и на кафедре холодильных и компрессорных машин и установок КубГТУ (,г.Краснодар) ...
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на межреспубликанской конфе-
6 ренции "Совершенствование холодильной техники и технологии дл эффективного хранения и переработки сельскохозяйственной продукции" (Краснодар, 1992), Российской научно-практической кон ференции-с международным участием "Проблемы ресурсосберегавщи и природоохранных технологий и оборудования для переработки сельскохозяйственного сырья" (Краснодар, 1993), научно-технических семинарах Краснодарского политехнического института (Краснодар, 1992, 1993), на научно-практическом семинаре по холодильной технике (Амман, Ї994).
.Публикации. По-материалам диссертации опубликовано две печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа содер жит ПИ страниц машинописного текста, 21 таблицы,37! иллист раций, список использованной литературы из 55 наименований, в том числе 17 иностранных источников, и 7| страниц приложений