Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Схемы холодильных машин с использованием аккумуляторов холода
1.1 Схемы холодильных агрегатов для охлаждения жидких сред 10
1.2 Схемы получения холода с использованием аккумуляции холода 14
1.2.1 Аккумуляция в испарительных системах 14
1.2.2 Методы регулирования температуры конденсации холодильного агента в холодильных установках 17
1.3 Математическое описание процессов льдообразования 23
1.4 Применение тепловых труб для аккумуляторов холода 34
1.5 Описание процесса кипения холодильного агента в вертикально-трубном испарителе из тепловых труб 41
1.6 Выводы по главе и постановка задач 42
ГЛАВА 2. Математическая модель системы аккумуляции холода 43
2.1 Особенность применения холодильных установок в условиях Республики Ливан 43
2.2 Моделирование процесса аккумуляции 50
2.3 Математическое описание процессов работы аккумулятора из тепловых труб 55
2.3.1 Период намораживания льда 56
2.3.2 Период частичной оттайки льда 57
2.3.3 Производительность аккумулятора 65
2.3.4 Определение времени разрядки аккумулятора 69
2.4 Результаты машинного эксперимента 76
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование охладителя с аккумулятором холода 77
3.1 Методика проведения экспериментальных исследований 77
3.1.1 Определяемые параметры работы охладителя 77
3.1.2 Технические средства измерения и регистрации физических величин 81
3.2 Планирование эксперимента 83
3.2.1 Выбор факторов и уровней исследования 83
3.2.2 Определение последовательности статистического анализа эксперимента 86
3.3 Результаты экспериментальных исследований 91
ГЛАВА 4. Технические результаты выполненных исследований 93
4.1 Разработка схемы холодильной установки с аккумулятором холода 93
4.2 Технико-экономическая оценка эффективности вертикально-трубного аккумулятора с интенсификаторами теплообмена 102
4.3 Методика расчета процесса самоциркуляции в тепловой трубе аккумулятора холода 107
Заключение 113
Список использованной литературы 115
- Методы регулирования температуры конденсации холодильного агента в холодильных установках
- Особенность применения холодильных установок в условиях Республики Ливан
- Определение последовательности статистического анализа эксперимента
- Технико-экономическая оценка эффективности вертикально-трубного аккумулятора с интенсификаторами теплообмена
Введение к работе
Актуальность темы. Системы хладоснабжения предприятий перерабатывающей промышленности с сезонным поступлением сырья работают в условиях резко переменного графика хладопотребления, т.е. с пиковой тепловой нагрузкой на холодильную установку. Применение в составе холодильной установки аккумуляторов холода (АКХ) является одним из современных эффективных способов снижения затрат на выработку холода. Использование АКХ позволяет сглаживать неравномерность тепловой нагрузки на холодильное и технологическое оборудование, уменьшить холодильную мощность установленного оборудования. При этом в период ночного минимума внешних теплопритоков и потребления электроэнергии намораживается водный лед (или охлаждается хладоноситель), холодильный потенциал которого используют в период дневного пика тепловых нагрузок потребителя холода и пика потребления электроэнергии. Анализ холодопотребления на распределительном холодильнике Республика Ливан показал, что основные затраты электроэнергии на выработку холода для компенсации теплопритоков совпадают с периодом действия высоких дневных тарифов на электроэнергию.
Исходя, из вышеизложенного следует, что разработка холодильной системы с аккумуляцией холода в период действия «ночного» тарифа на электроэнергию в условиях Республики Ливан является актуальной проблемой.
Цели и задачи исследования. Цель настоящего исследования - разработка холодильной машины с аккумуляцией холода для условий многоставочных тарифов на электроэнергию и суточных колебаний температуры, характерных для Республики Ливан.
Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:
- разработать математическую модель холодильной машины с аккумулятором холода для условий эксплуатации в Республики Ливан;
- выполнить экспериментальные исследования для проверки адекватности разработанной математической модели;
- разработать холодильную машину с аккумуляцией холода, позволяющую понизить tк для условий многоставочных тарифов и суточных колебаний температуры, характерных для Республики Ливан;
- провести анализ энергетической и экономической эффективности применения холодильной машины с аккумулятором холода в условиях Республики Ливан;
- разработать методику расчета режимов работы и проектирования элементов аккумулятора холода;
- разработать комплекс прикладных программ для практического использования предложенной методики расчета и проектирования элементов холодильной машины с аккумулятором холода;
- разработать и оптимизировать конструкции отдельных элементов аккумулятора.
Научная новизна
- разработана схема холодильной машины с аккумулятором холода с тепловыми трубами для работы в условиях Республики Ливан;
- разработана математическая модель аккумулятора холода с тепловыми трубами;
- разработана методика расчета режимов работы аккумулятора холода;
- проведен анализ энергетической и экономической эффективности применения холодильной машины с аккумулятором холода в условиях Республики Ливан;
- получены экспериментальные данные по процессам тепло - и массообмена в аккумуляторе холода (коэффициенты теплоотдачи при кипении холодильного агента в тепловой трубе, массы наморозки льда и циклов зарядки и разрядки аккумулятора), подтверждающие адекватность разработанной математической модели;
- при работе аккумулятора холода на R134а, который рекомендуется для условий Республики Ливан, выявлен диапазон температур кипения хладагента (t0 = -10 … -150С), при которых работа аккумулятора холода наиболее эффективна;
- получены уравнения регрессии, описывающие характеристики работы аккумулятора холода в процессе наморозки льда;
- техническая схема разработанной конструкции холодильной установки с аккумулятором холода защищена патентом РФ на изобретение.
Практическая значимость работы
- разработана математическая модель и пакет реализующих ее прикладных программ, позволяющие проектировать, холодильную машину с аккумулятором холода для работы в условиях резкопеременной температуры наружного воздуха при многоставочных тарифах на электроэнергию в Республике Ливан.
- разработанные с использованием математической модели программы расчета холодильной машины с аккумулятором холода используются в учебном процессе на кафедре холодильных и компрессорных машин и установок Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ) - при подготовке специалистов по специальности 101700 - Холодильная, криогенная техника и кондиционирование;
- патент на изобретение может использоваться как коммерческий продукт.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- математическая модель холодильной машины с аккумулятором холода на базе тепловых труб;
- экспериментальные данные по исследованию коэффициентов теплоотдачи и плотности тепловых потоков при кипении холодильного агента в тепловой трубе в режиме заморозки льда на ее наружной поверхности, подтверждающие математическую модель;
- методика теплового расчета холодильной машины с аккумулятором холода;
- схема и режимные характеристики (производительность аккумулятора холода, число циклов наморозки и оттайки) работы холодильной машины с аккумулятором холода;
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на международной научной конференции «Прогрессивные пищевые технологии – третьему тысячелетию» в КубГТУ г. Краснодар в 2000г. и на второй региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в КГАУ г. Краснодар в 2001г.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи, 5 тезисов, получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 20 таблиц, 20 графиков, список использованной литературы включает 110 наименований.
Методы регулирования температуры конденсации холодильного агента в холодильных установках
Снижение эффективности конденсатора может произвести из-за изменения коэффициента теплопередачи К,( и теплопередающеи поверхности FK или из-за одновременного изменения этих величин Кк, к. Повышение температуры теплоотводящей среды t; или уменьшение ее расхода G; является также причиной повышения tK При оборотном водоснабжения повышение температуры tw может быть вызвано нарушением режима работы атмосферного охладителя. Уменьшение расхода теплоотводящей среды Gj выявляется по увеличенному (против оптимального) нагреву среды (воды или воздуха) в конденсаторе.
При проектировании ПКХУ теплопередающую поверхность конденсатора выбирают из условия максимального допустимого давления конденсации Рк при наивысшей температуре охлаждающей среды tj /28,66,82/, При обслуживании конденсатора должны быть обеспечены достаточная подача охлаждающей среды G, (воды или воздуха), своевременная очистка теплопередающеи поверхности Fk от загрязнений и освобождение аппарата от воздуха и неконденсирующихся газов.
В зависимости от типов конденсаторов и охлаждающей среды применяются различные способы поддержания tk в заданных пределах, однако все они основаны на изменении количества циркулирующей через конденсатор охлаждающей среды Gj или эффективной площади поверхности конденсатора Fk /28,82,86,100/. В эксплуатационных условиях tk может быть понижена путем пуска дополнительного количества водяных насосов, вентиляторов градирни или вентиляторов секции воздушных конденсаторов.
Несмотря на различные способы понижения температуры t всегда будет существовать нижний предел значения tk. Эти ограничения определяются t0.c. и влажностью р0.с. наружного воздуха и найденной по ним температурой мокрого термометра /42,95/, а также эффективного охладителя воды /42/. Кроме того, включение дополнительного оборудования, с одной стороны, увеличивает расход электроэнергии на его работу, хотя, с другой, снижается расход электроэнергии на работу компрессора. Поэтому при эксплуатации ПКХУ следует решать оптимизационную задачу о выборе целесообразного количества включенных компрессоров и вспомогательного оборудования.
При использовании конденсаторов с водяным охлаждением прибегают к автоматизации, чтобы экономить воду и когда температура охлаждающей воды tw изменяется в широких пределах. При этом регулирование осуществляется в основном способом изменения расхода воды Gw.
В работе /82/ приведены различные способы регулирования автоматического регулирования давления Рк. осуществляют с помощью специальных регуляторов, получивших в практике название водорегуляторов.
Большое количество установок /26/, потребляющих водопроводную воду, работают в режиме «пуск-остановка» с приблизительно постоянной Qo в течение рабочей части цикла. Значительную экономию воды можно получить, отключая ее подачу на время стоянки компрессор. В установках с водорегуляторами прекращение подачи воды после остановки происходит не сразу, а после охлаждения конденсатора и снижения в нем давления, это связано с дополнительными потерями воды. В связи с этим иногда вместо водорегулятора применяют электромагнитный и ручной регулирующий вентили, которые открываются при пуске и закрываются при остановке машины.
Автоматизация работы конденсатора с водяным охлаждением может осуществляться не только по давлению Рк, но и по другим переменным величинам. Для регулирования tk применяют температурный водорегулятор. Чувствительный элемент регулятора устанавливают в месте, где достаточно близко воспроизводится tk, например, на линии слива жидкого хладагента в ресивер, в самом ресивере и др.
Однако при этом неизбежны погрешности вследствие возможного переохлаждения жидкого хладагента.
Известны также схемы /82/, в которых для стабилизации давления Рк используют регулятор температуры воды на входе из конденсатора. Регулятор выбирают и настраивают таким образом, чтобы при расчетной температуре tk обеспечивался требуемый расход воды. Понижение температуры воды на входе twi в конденсатор приводит к снижению температуры воды на выходе tW2 из него.
Достоинством системы, с температурным водорегулятором является отсутствие связи регулятора с хладагентом, что в известной степени повышает надежность машины в целом. В остальном же при регулировании температуры воды tW2 на выходе из конденсатора ПКХУ получается более сложной и уступает ПКХУ с регулятором давления по точности поддержания режимов.
Один из распространенных способов регулирования расхода воды через конденсатор описан в /28/. Используется трехходовой вентиль с плавной характеристикой, который изменяет расход воды Gw через байпасную линию конденсатора для поддержания температуры воды на выходе из конденсатора выше минимального уровня. При продолжении снижения температуры tk трехходовой вентиль байпасирует большее количество воды, снижая тем самым ее расход через конденсатор и повышая температуру воды в конденсаторе. При этом способе регулирования подачи воды насосом относительно постоянна, что является положительным фактором, когда одна градирня и один насос обслуживают несколько конденсаторов.
Когда применяют градирню с принудительной циркуляцией воздуха, температуру tk можно поддерживать на заданном уровне, регулируя температуру воды на выходе из градирни.
Температура tk в воздушных конденсаторах поддерживается в заданном диапазоне посредством изменения расхода воздуха через конденсатор или заполнением части конденсатора жидким хладагентом в целях уменьшения эффективной площади поверхности конденсатора/28,87,100/.
Количества воздуха GD3 , проходящего через воздушный конденсатор, регулируют посредством изменения положения заслонок в потоке воздуха, изменением частоты вращения вентилятора, за счет цикличной работы вентилятора конденсатора или каких-либо комбинаций этих способов /86/.
Положение торцевой заслонки, монтируемой на стороне нагнетания вентилятора, плавно изменяется с помощью двигателя, который работает в зависимости от температуры t0,c, или давления Pk, или привода (включаемого под действием давления PkJ, что обеспечивает устойчивое регулирование производительности конденсатора. Однако в заслонках и регуляторах возникают механические и электрические неполадки, вызываемые коррозией, накоплением пыли и замерзанием влаги.
Особенность применения холодильных установок в условиях Республики Ливан
Задачи эффективной передачи тепловой энергии и трансформации теплового потока весьма просто и дешево решаются с помощью устройств, получивших название тепловых труб./108/
Тепловые трубы представляют собой сравнительно простое в техническом отношении устройство, позволяющее передавать тепловую энергию с эффективностью более 90%, не содержащее движущихся деталей, бесшумное в работе, характеризующееся большой надежностью и продолжительным ресурсом работы без обслуживания. Эффективная теплопроводность тепловых труб в десятки тысяч раз больше, чем теплопроводность таких металлов, как медь, серебро, алюминий. С помощью тепловой трубы можно передавать почти в 500 раз больше тепла на единицу веса, чем это позволяют твердые теплопроводники при том же поперечном сечении. Тепловые трубы могут работать в широком диапазоне температур (от криогенных температур до 2000—2500С). Эти границы рабочих температур определяются только технологическими свойствами существующих на сегодняшний день материалов, а не принципом действия. Кроме того, тепловые трубы не предъявляют специфических требований к типу теплового источника.
В тепловой трубе различают три участка: зона подвода тепла, зона переноса тепла, зона отвода тепла. Иногда зону подвода тепла называют зоной испарения, а зону отвода - зоной конденсации. Схематично расположение зон иллюстрирует рисунок 1.4. Зона переноса может быть различной протяженности. В довольно широком классе технических устройств она вообще отсутствует.
Что касается зон подвода и отвода тепла, то их длины могут быть равны между собой. Тогда плотность теплового потока на их поверхности будет одинакова. Конечно, эти зоны могут быть и различными по протяженности. В этом случае в соответствии с выбранным соотношением их поверхностей будет осуществляться трансформация плотности теплового потока. Например, если зона теплоприема в 2 раза больше зоны теплоотвода, то наряду с передачей полного подводимого теплового потока имеет место его двукратная концентрация. Полное описание явлений, происходящих в тепловой трубе и разработка теоретической модели тепловой трубы в целом, очевидно, задача весьма сложная. При установлении общих закономерностей необходимо исходить из замкнутости цикла всей системы и взаимозависимости всех процессов. Так, например, остается постоянной полная масса жидкости. Действительно, весь пар, образованный в зоне испарения, передается в зону теплоотвода, там конденсируется и вновь возвращается в испаритель. Целесообразно отметить характерные особенности и достоинства тепловой трубы, сравнив ее с другими, близкими по конструкции теплопередающими устройствами. Попробуем создать теплопередающее устройство, конструктивно ничем не отличающееся от тепловой трубы, но полностью заполненное жидкостью (теплоносителем). В таком устройстве в процессе работы жидкость не будет менять своего фазового состояния, и переходить в пар. Следует заметить, что такое устройство не является надуманным. Оно используется в технике для охлаждения различных механизмов и их частей (например, лопаток турбин) и носит название термосифона.
Следует подчеркнуть, что работа термосифона возможна лишь в поле сил гравитации, направленных от зоны теплосъема к зоне нагрева (рисунок 1.4). Такие силы могут возникать либо за счет земного притяжения, либо за счет центробежных сил. Очевидно, основным явлением, определяющим теплопередающие свойства термосифона, будет конвективное течение жидкости. Исследования /108/ показали, что на границах зон теплоприема и теплоотвода всегда возникает некоторая промежуточная зона с весьма сложным и разнообразным характером процессов, происходящих в ней. Наличие промежуточной зоны является одной из причин значительного термического сопротивления термосифонов. Типичный характер температурного поля вдоль термосифона представлен на рисунке 1.5.
Именно поиск путей ликвидации этой зоны привел к идее создания тепловой трубы, заполненной теплоносителем, изменяющим в процессе работы свое фазовое состояние, т. е. переходящим из жидкого состояния в пар и обратно. Это оказалось возможным осуществить, если заполнить тепловую трубу теплоносителем не полностью, а лишь частично.
Теплопередача в данном случае будет происходить за счет поглощения тепла при испарении и высвобождения его при конденсации. Полный переносимый тепловой поток, очевидно, будет тем больше, чем больше количество пара (и жидкости, циркулирующей в трубе) и чем интенсивнее происходит циркуляция.
Поэтому скорость пара в центральной части должна быть по возможности выше и должно осуществляться беспрепятственное встречное течение жидкости по стенкам в зону испарения. Не менее важное значение имеет и «энергоемкость» используемой жидкости, т. е. способность переносить тепло единицей веса пара при его движении из зоны нагрева в зону конденсации. Энергоемкость, как уже было показано, характеризуется величиной скрытой теплоты испарения. Отсюда становится попятным, почему для заполнения тепловых труб целесообразно использовать жидкости с большой величиной скрытой теплоты испарения.
Определение последовательности статистического анализа эксперимента
В холодильной технике нашли применение технологические аккумуляторы холода, в которых, намораживая лед, аккумулируют избыточную холодильную мощность с температурным потенциалом, определяемым технологией охлаждения продукта. Такие аккумуляторы используют в качестве пиковых генераторов, для снятия кратковременных (продолжительностью не более четырех часов) тепловых нагрузок или при несовпадении суммы максимальных теплопритоков и максимальной холодильной мощности холодильной установки./104,105,106/.
К недостаткам рассмотренных систем следует отнести следующее: при режиме намораживания и аккумуляции льда с увеличением толщины слоя льда 6j увеличивается термическое сопротивление слоя льда. Для продолжения намораживания необходимо увеличивать перепад температур между антифризным рабочим телом и водой, что может быть обеспечено только при создании дополнительного температурного перепада в тепловой трубе путем понижения температуры конденсации антифризного рабочего тела. Последнее возможно только при понижении температуры кипения хладагента, а это приводит к снижению удельной холодопроизводительности хладагента и увеличению затрат мощности, т.к. понижение температуры кипения на 1 С приводит к увеличению энергозатрат на 2,5 - 4 % относительно принятой нормативной температуры кипения. Кроме того, смыкание сталактитов приводит к образованию кускового льда, который тает в воде недостаточно интенсивно. Поскольку существует зависимость интенсивности работы тепловых труб, температуры кипения хладагента и величины энергозатрат от толщины намораживаемого льда, то имеющиеся условия намораживания не позволяют снизить эксплуатационные энергозатраты в холодильной установке, и, следовательно, суммарные энергозатраты на выработку холода.
Задачей настоящей разработки ставится увеличение энергетической эффективности работы холодильной установки за счет снижения удельных энергозатрат, путем сохранения постоянной температуры кипения хладагента, что обеспечивается реверсированием процесса циркуляции антифризного рабочего тела тепловых труб ("опрокидывание" режима работы тепловых труб), при создании на теплообменной поверхности нижней части тепловых труб слоя льда максимально допустимой толщины.
Поставленная задача достигается тем, что, согласно заявляемому в /108/, холодильная установка с аккумулятором холода из тепловых труб содержит в замкнутом контуре циркуляции хладагента компрессор, маслоотделитель, конденсатор, линейный ресивер, дроссель-вентиль и испаритель, и в контуре циркуляции хладагента холодильной установки размещены соленоидные вентили, при этом аккумулятор холода выполнен в виде теплообменника, в качестве которого использован набор тепловых труб, которые размещены в баке, заполненном водой, где верхние части тепловых труб размещены в испарителе, а их нижние части установлены в баке, и, в отличие от известной, внутри бака аккумулятора к каждой из тепловых труб дополнительно закреплена теплообменная поверхность, которая выполнена в виде вертикальных однотипных полых секций, соединенных с коллекторами, подключенными к контуру циркуляции хладагента, при этом вертикальные однотипные полые секции закреплены к наружной поверхности тепловых труб между коллекторами на высоте Н не более 2/3 высоты тепловых труб, причем тепловые трубы установлены с шагом оси коллекторов установлены относительно осей труб на расстоянии Где Дтр - наружный диаметр тепловой трубы, мм; Дкл - диаметр коллектора, мм; 8 - толщина максимально допустимого слоя льда, мм; к - коэффициент безопасности, равный 1,2; В - толщина полой теплообменной секции, мм. Оснащение системы холодильной установки, в которой последовательно установлены в замкнутом контуре циркуляции хладагента компрессор, маслоотделитель, конденсатор, линейный ресивер, дроссель-вентиль, испаритель, и в контуре циркуляции хладагента холодильной установки размещены соленоидные вентили, аккумулятором холода выполненным в виде теплообменника, в качестве которого использован набор тепловых труб, которые размещены в баке, заполненном водой, где верхние части тепловых труб размещены в испарителе, а их нижние части установлены в баке, когда в аккумуляторе внутри бака к каждой из тепловых труб дополнительно закреплена теплообменная поверхность, которая выполнена в виде вертикальных однотипных полых секций, соединенных с коллекторами - подающими и отводящими, подключенными к контуру циркуляции хладагента соответственно трубопроводами - паровым и жидкостным, позволяет обеспечить подвод в полые секции теплоты паров сжатого хладагента к поверхности тепловых труб в зоне намораживания, реверсирование процесса циркуляции антифризного рабочего тела тепловых труб ("опрокидывание" режима работы тепловых труб), при создании на теплообменной поверхности нижней части тепловых труб слоя льда максимально допустимой толщины, оттаивание льда на поверхности теплообмена их нижней части и удаление (сползание) намороженного льда фиксированной толщины с поверхности тепловых труб. Закрепление к наружной поверхности каждой из тепловых труб вертикальной однотипной полой секции на высоте Н не более 2/3 высоты тепловых труб обеспечивает, при подводе в полые секции теплоты конденсации паров хладагента, реверсирование работы тепловых труб для оттайки теплообменной поверхности тепловых труб при достижении максимально допустимой толщины льда, путем "опрокидывания" режима течения антифризного рабочего тела внутри тепловой трубы, после которого нижняя часть трубы выполняет функции конденсатора антифризного рабочего тела. При этом теплотой конденсации хладагента и теплотой конденсации антифризного рабочего тела обеспечивается оттаивание намороженного льда с наружной поверхности нижней части теплообменной трубы. Размещение в аккумуляторе холода тепловых труб относительно коллекторов таким образом, что тепловые трубы установлены с шагом (4.1), (4.2) обеспечивает перемещение в воду бака оттаявших полых стержней льда с наружной поверхности тепловых труб, без загромождения межтрубного пространства, что обеспечивает свободный доступ воды к наружной поверхности нижней части тепловых труб при последующем намораживании. На рисунке 4.1 - показана принципиальная схема системы холодильной установки с аккумулятором холода из тепловых труб. На рисунке 4.2 - разрез по А-А аккумулятора холода из тепловых труб. Холодильная установка с аккумулятором холода из тепловых труб содержит в замкнутом контуре циркуляции хладагента компрессор 1, маслоотделитель 2, конденсатор 3, линейный ресивер 4, дроссель-вентиль 5 и испаритель 6.
Технико-экономическая оценка эффективности вертикально-трубного аккумулятора с интенсификаторами теплообмена
Оттаявшие полые стержни льда с наружной поверхности нижней части 11 тепловых труб 7, сползают в воду, заполняющую бак 8, без загромождения межтрубного пространства, что обеспечивает свободный доступ воды к наружной поверхности нижней части 11 тепловых труб 7 при последующем намораживании.
После сползания полых стержней льда в воду бака 8 открывается СВ24, сконденсировавшийся хладагент из полых секций 14 через коллектор 16 и трубопровод 18 сливается в линейный ресивер 4. Открываются СВ 20 и 21, закрываются СВ23 и СВ24, холодильная машина начинает работать в режиме охлаждения верхних концов 10 тепловых труб 7. При этом происходит восстановление нормальной циркуляции антифризного рабочего тела внутри тепловых труб 7, когда верхние концы 10 тепловых труб начинают выполнять функцию конденсатора, а нижние концы 11 - испарителя. Процесс намораживания льда начинается.
Таким образом, разработанная холодильная установка с аккумулятором холода из тепловых труб, по сравнению с известным;, характеризуется наличием размещения на каждой из тепловых труб дополнительно закрепленной теплообменной поверхности, которая выполнена в виде вертикальных однотипных полых секций, соединенных с коллекторами, подключенными к контуру циркуляции хладагента, при этом вертикальные однотипные полые секции закреплены к наружной поверхности тепловых труб между коллекторами на высоте Н не более 2/3 высоты тепловых труб, что обеспечивает "опрокидывание" режима работы тепловой трубы, причем тепловые трубы и оси коллекторов установлены (относительно осей труб) на расстояниях соответственно L1 и L2, при этом значения Н, L1 и L2 получены по результатам конструкторского расчета и после обобщения данных об эффективности теплообмена при намораживании льда на наружной площади поверхности охлаждения.
Наличие в составе холодильной установки аккумулятора холода из тепловых труб и его эксплуатация, при переменных по времени суток тарифах оплаты за электроэнергию и резко переменном графике тепловой нагрузки на холодильную установку, а также при значительном изменении параметров окружающей среды в течение суток, позволяет повысить эффективность работы холодильной установки, аккумулируя холод в период действия низкой тарифной стоимости, и используя этот холод в период действия высокой тарифной стоимости. Тем самым, обеспечивается возможность снижения и поддержание стабильного значения температуры конденсации хладагента, что в свою очередь снижает суммарные энергозатраты и эксплуатационные расходы на холодильной установке.
В результате технико-экономического анализа /84, 86/ вертикально-трубного аккумулятора холода выбран оптимальный режим его работы, характеризуемый среднелогарифмической разностью температур бт, скоростью со охлаждающей среды и массой намораживаемого льда. При расчете вариантов с различными значениями 8т, со и 5Л определяется та часть приведенных годовых затрат, которая зависит от режима работы аппарата. Оптимальному режиму соответствует вариант с минимумом переменной части приведенных годовых затрат. Существование минимума обусловлено характером влияния на экономичность работы испарителя параметров и со и величины б,,. С увеличением 9т сокращается площадь теплопередающей поверхности испарителя F и его стоимость, но возрастает температура t0 в испарителе. Изменение температуры to приводит к возрастанию необратимых термодинамических потерь из-за конечной разности температур между испаряющимся хладагентом и охлаждаемой средой. Следствием этого является увеличение удельной мощности компрессора Ne/Qo в холодильной машине.
Существование оптимального значения со связано с тем, что при возрастании этого параметра интенсифицируется теплообмен и уменьшается 8Т1, но в то же время повышается мощность насоса, обеспечивающего циркуляцию охлаждаемой среды.
