Исследование путей совершенствования воздушных холодильных машин и их сопоставление с парокомпрессионными в практических условиях использования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат технических наук Серова, Елена Николаевна

• Серова, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 2000

Заключение диссертации по теме «Промышленная теплоэнергетика», Серова, Елена Николаевна

Выводы

Возвращение ВХМ в технику, связанное с использованием эффективных турбомашин, а также с экологическими преимуществами воздуха как рабочего вещества, делает необходимым анализ возможностей и границ применения этого типа ХМ в холодильной технике.

1. При температурах охлаждения выше 130. 150 К определяющее влияние на энергетическую эффективность ВХМ оказывают характеристики процессов сжатия и, в несколько меньшей степени, расширения. При более низких температурах - процессы теплообмена.

2. Использование повышенного уровня давлений в цикле ВХМ позволяет повысить ее энергетическую эффективность в 1.5 .2 раза в результате снижения влияния гидравлических сопротивлений. При конструировании ВХМ выбор давления перед компрессором ниже 5.6 бар должен производиться с учетом не только характеристик турбомашин, но также и существенной зависимости энергетической эффективности ВХМ от уровня давлений в этом диапазоне.

3. Оптимальный вид процесса ВХМ существенно зависит от температурных условий охлаждения объекта. а) При условиях охлаждения объекта, близким к изотермическим, это -регенеративный цикл с повышенным уровнем давлений (6. 10 бар перед компрессором). С увеличением неизотермичности получения холода целесообразность использования повышенного уровня давлений в цикле ВХМ уменьшается. б) При неизотермичных условиях охлаждения объекта может быть полезно применение разомкнутого процесса с целью сокращения как энергозатрат на преодоление гидравлических сопротивлений при передаче холода воздуху, циркулирующему в холодильной камере, так и потерь холода на компенсацию тепловыделений вентилятора.

4. Граница температурных областей преимущественного использования каждого из двух видов машин по энергетическим показателям зависит от температурных условий получения холода. При условиях получения холода, близких к изотермическим, граница между областями применения двух видов ХМ находится в области температур 170. 173 К. При неизотермичных условиях получения холода эта граница расположена выше - в районе 180.190 К. Наибольшие преимущества ВХМ имеют при неизотермичности получения холода ДТо„=30.35 К.

5. При температуре окружающей среды 290.295 К граница, разделяющая области применения ПКХМ и существующих в настоящее время ВХМ, расположена ниже 165К. Следовательно утверждение о том, что использование ВХМ более целесообразно по энергетическим показателям, чем ПКХМ при температурах охлаждения ниже 203.193К (-70.-80 °С), ошибочно.

6. При неизотермичных условиях получения холода использование наряду с холодом высокотемпературного тепла повышает энергетическую эффективность ВХМ. При этом температурная граница областей целесообразного использования ВХМ и ПКХМ сдвигается в область существенно более высоких температур 260.270К.

7. Методика термодинамического анализа с выявлением коэффициентов влияния энергетической эффективности отдельных элементов на эффективность системы в целом, разработанная в диссертации, может быть полезна при анализе более сложных систем преобразования энергии.

8. Анализ результатов сопоставления ВХМ и ПКХМ с использованием разработанной методики показывает, что соотношение энергетической эффективности ВХМ и ПКХМ определяется в первую очередь принципиальными особенностями их циклов. Поэтому дальнейшее улучшение технических характеристик отдельных элементов ВХМ может привести только к сравнительно небольшому изменению приведенных выше результатов сопоставления энергетических характеристик двух типов ХМ.

9. При технико-экономическом сопоставлении ВХМ и ПКХМ определяющее значение имеют энергетические характеристики (они составляют большую часть суммарных затрат при использовании ХМ); влияние других факторов (капитальных, эксплуатационных и экологических затрат) играет второстепенную роль. Результаты сопоставления по неэнергетическим видам затрат указывают на очевидные преимущества ВХМ перед ПКХМ. Учет этих преимуществ может переместить условную температурную границу областей использования ВХМ и ПКХМ по суммарным экономическим показателям в направлении более высоких температур.

10. Замена воздуха в цикле ГХМ целесообразна только на двуокись углерода. Такая замена даст несущественное изменение КПД газовой ХМ, однако большая, чем у воздуха, плотность С02 позволит сократить размеры машин и теплообменного оборудования при сопоставимых условиях ориентировочно в 1.4 раза.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Серова, Елена Николаевна, 2000 год

1. Алтунин В.В. 'Геплофизические свойства двуокиси углерода.// М., Издательство стандартов 1975.

2. Боярский М.Ю., Лунин А.И., Могорычный В.И. Характеристики криогенных систем при работе на смесях.// М., МЭИ 1990.

3. Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия. История холода.// М., «Энергоатомиздат»- 1995.

4. Бродянский В.М., Ишкин И.П. Термодинамический аиализ необратимых процессов в холодильных установках.// Известия АН СССР 1958 - № 5.

5. Бродянский В.М., Семенов A.M. Термодинамические основы криогенной техники.// М„ «Энергия» 1980.

6. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения.//М., «Энергоатомиздат» 1988.

7. Быков A.B., Калнинь И.М., Крузе A.C. Холодильные машины и тепловые насосы. Повышение эффективности.// М., «Агропромиздат» 1988.

8. Вайнштейн В.Д., Канторович В.И. Низкотемпературные холодильные установки.// М., «Пищевая промышленность» 1972.

9. Воронин Г. И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах.// М., «Машиностроение» 1973.

10. Григорьев В.А., Крохин Ю.И. Тепло- и массообменные аппараты криогенной техники. //М., «Энергоиздат» 1982.

11. И. Давыдов А.Б., Удут В.Н., Шерстюк А.Н. Воздушные холодильные машины могут быть перспективными. // Холодильная техника 1999 - № 1 - с. 20-21.

12. Дубинский М.Г. Воздушные и газовые турбохолодильные машины.// М., «Знание» 1968.

13. Дубинский М.Г., Мартыновский B.C. Воздушные турбохолодильные машины с дополнительным охлаждением в регенераторе. // Холодильная техника 1964 - №6 -с. 16-18.

14. Дубинский М.Г., Мартыновский B.C., Уманский Ю.М. Анализ циклов воздушных холодильных машин с дополнительным теплообменом в регенераторе.//Известия ВУЗов. Энергетика 1966 - № 2 - с. 49-56.

15. Железный В.П., Жидков В.В. Эколого-энергетические аспекты внедрения альтернативных хладагентов в холодильной технике.// «Донбасс» 1996.

16. Калнинь И.М., Сухомлинов И.Я., Цирлин Б.Л., Чистяков Ф.М. К вопросу сравнения холодильных машин. // Холодильная техника 1976 - № 3 - с. 11.

17. Калнинь И.М., Сухомлинов И.Я., Цирлин Б.Л., Чистяков Ф.М. Анализ эффективности воздушных и парокомпрессионных холодильных машин при положительных температурах охлаждения.// Холодильная техника 1976 - № 4 -с.21-26.

18. Кулаков В.М., Верещагин М.П., Кулаков В.В., Верещагин М.М. Воздушные турбохолодильные машины (ТХМ).// Холодильное дело 1999 - № 12 - с.4-5.

19. Мартыновский B.C. Анализ действительных термодинамических циклов.// М., «Энергия» 1972.

20. Мартыновский B.C. Циклы, схемы и характеристики термотранстформаторов.// под ред. В.М.Бродянского. М., «Энергия» - 1979.

21. Мартыновский B.C., Мельцер Л.З. Термодинамический анализ обратных циклов.// Исследования по термодинамике М., «Наука» - 1976 - с.176-189.

22. Машина воздушная турбохолодильная МТХМ-25Р. Техническое описание. // Материалы СКБ «Турбохолод».

23. Никитин A.A. Хакимов Э.А. Расчет воздушных холодильных машин. // Казанский ХТИ 1980.

24. Пат. № 2123647 (Россия), «Турбохолодильные машины. Варианты.»

25. Прохоров В.И. Системы кондиционирования воздуха с воздушными холодильными машинами.// М., «Сгройиздат» 1980.

26. Сычев В.В., Вассерман A.A., Козлов А.Д. и др. Термодинамические свойства воздуха.// М., Издательство стандартов 1978.

27. Технологические установки с воздушными турбохолодильными машинами.// СКБ «Турбохолод» 1991.

28. Ужанский B.C. Автоматизация холодильных машин и установок.// М., «Легкая и пищевая промышленность» 1982.

29. Холодильные компрессоры. Справочник под ред. А.В.Быкова. // М., «Колос» -1992.

30. Холодильные машины. Справочник под ред. А.В.Быкова. // М., «Легкая и пищевая промышленность» 1982.

31. Brodyansky V.M., Sorin M.V., Le GoffP. The Efficiency of IndustrialProcesses Exergy Analysis and Optimization.// ELSEVIER 1994.

32. Engelking S„ Kruse H.// Proc. 1996 Int. Refrig. Conf., Purdue Univ., USA, 1996.07.2326, pp.349-356.164

33. Fleming A.K.// IRHACE J. 1996. 01-02, vol. 8, N1, pp. 14-19.

34. S. Forbes Pearson. Natural Selection the Struggle for Survival in Completitive World of Refrigeration Equipment. 20th International Congress of Refrigeration.// IIR/IIF, Sydney - 1999.

35. Kruse H., Sicars S. Technical potential for Refrigeration, Air condition and Heat Pump Application of Air Cycle System. // New application of Natural Working Fluids in Refrigeration and Air Conditioning IIR, Comission B - Hanover - pp. 179-193.