автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Аккумулирование теплоты с помощью адсорбционных тепловых насосов

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕШ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ

На правах рукописи

РАКИГИН ОЛЕГ ИВАНОВИЧ

АККУМУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ С ПОМОЩЬЮ АДСОРБЦИОННЫХ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

Специальность: 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев -1994

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Институте технической теплофизик* HAH Украины

Научный руководитель: доктор технических нау*,

профессор В.Я.Журавленко Официальные оппоненты: доктор технических наук,

професоор Э.С.Шишш каадвдат технических наук В.С.Дверняков

Ведущая организация: Государственный научно-исследо-

вательский и проектно-конструк-торский институт нетрадиционной энергетики я электротехники Минэнерго Украины Защита диооертаци* состоится " £f " tAlCthn*^ 1995 года в /V чао. на заоеданяя специализированного ученого совета К 016.43.02 в Институте технической теплофизики HAH Украины по адресу: 252057,г.Киев, ул.Желябова,2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института технической теплофизики HAH Украины. Автореферат разослан cjnliküA\ 1995 года

Ученый секретарь специализированного ученого совета

доктор технических наук

ф.А.Кривошей

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Разработка новых теплоэнергетически уотановок отхмулхровало оозданхв ооответотвувщхх теорхй х методов обработка результатов фхзхчвоких измерений, получаемых в различи-о: областях наукя х техники. Их целью являетоя определение так юс параметров наблвдаемых яаленхй, которые не могут быть непооредотвенно получены хз эксперимента, а вычисляются по результатам измерений другхх величин. При исследовании тепло-маооообмена искомыми, как правило, являются хнтенохвнооть внешней тепловой нагрузки, параметры тепло- ыаоооперенооа к, как оледствхе, кнтенохвноогь внутренних источников знергях. Это становятся необходимым при проектировали дайомхтельно работоспо-ообных теплоэнергетячеокхх установок.

Оообенно актуальным, в овязх о необходимо тьи экономия ооновных энергореоурооа, стала разработка сяотем теплового аккумулирования в сочетании о тепловым насосом, как средства для зарядка я разрядки аккумулятора. Среди них нахболеа эффективен адсорбционный тепловой насос-аккумулятор, позволявшей копользовать вторичные энергореоурсы. При этом его энергатичаокая емкость, коэффициент преобразования определяется плотность» запасаемой энергии или теплофнзхчеокимя свойствами рабочей пары: адсорбент - адсорбат. Поиск последних за рубежом, на Украине еще не выявил достаточно энергоемких и устойчивых к различным нагрузкам подобных веществ. В то же время по известный клаооаы адсорбентов а вдсор-батов еще нет достаточного экспериментального материала в виду оценки эффективности процессов тепло- масооперенооа для данной адсорбционной онотемы.

Цель работы: разработать единый метод обработки экспериментальных данных при решения задачи тепло- маосопзреноса в системе адсорбент - адсорбат, поиск на этой оонове эффективных рабочих пар, оценка возможностей теплового аккумулирования в режиме работы теплового наоооа, что включает:

- экспериментальное хооледованха статики х кхнетихи адсорбционного процесса в схотеме адсорбент - адсорбат;

- определение тепловых я амкоотных характеристик адсорбента в наследуемой интервале температур;

- определение коэффициента диффузия в отацхонарных уолови-

ях х моделируемого ыаооового потока для адсорбционной охстены;

- определен» полей плотностх дхффузюнного к теплового потока адсорбция, теплового потока хонденоацхх в схстеме адсорбент - адоорбат;

- хсоледование знвргетхчвокнх харажтериотхк адсорбционного теплового насоса-аккумулятора при различных тепловых нагрузках;

- выбор оптимальной рабочей пары для адсорбционного теплового насоса-аккумулятора;

- экспериментальное исследование динамики составных элементов адсорбционного теплового наооса-а-:кумулятора;

- разработка oxen х оборудования для адсорбционного теплового насооа-акхумулятора.

Научная новизна. Б работе обоснован х разработан метод обобщения экспериментальных данных при решенхх задаче тепло-маооопвреноса в схотемв адсорбент - адсорбат, что определяет целый комплекс теоретхческих х экспериментальных - хзысканхй. На основе экспериментального хзученхя хзотерм адоорбцхх в зависимости от давления паров адоорбата х времени воздействия массового импульса «ооледуютоя величиш рабочей едоорбционной емхоотх и коэффициента диффузии. Последнее определяет теплофизнчеокие свойства наследуемой оиствмы (адсорбент - адсорбат), ев эффективность для нужд теплоэнергетики. На основе исследования коэффициента диффузкх разработан метод определения полей плотноотк диффузионного х теплового потока адаорбцих, теплового потока конденоа-циа, что позволяет сравнивать па энергетической эффективности раз.-хчные классы адсорбентов я адсорбатов в хооледуемом интервале температур, получено выражение для плотноотк диффузхокного х теплового потока адоорбцхх, теплового потока конденсацхх. На основе соиокупностх этих данных разработан метод оценки энергетических х ввсогабарятных характеристик различных рабочих пар в системе «доорбццонного теплового насооа-ахкумулятора, разработаны охеюше реыен#я его использования, приведен расчет адсорбера а завиоимоотх рт величины тепловой нагрузки« выбрана оптимальная рабочая пара,

Практическая значимооть. Разработанный метод решения аадач тепло- масоолереноса в оиотеме адсорбент - адоорбат дает возможность единого подхода к различным задачам по определению тепло-физических параметров данной системы, определения ее зОДектхв-

ности и применимости:

- экспериментальное определение величины адсорбционной емкости в зависимости от давления паров адсорбата и времени адсорбции в нсоледуемом интервале температур»

- определение рабочей адсорбционной емкости, теплоты адсорбции;

- определение коэффициента диффузии, как функции температуры и степени отработки адсорбционной емкости;

- определение плотности теплового потока адсорбции и конденсации;

- определение мощности адсорбционной установки, КЦЦ аккумулирования, коэффициента преобразования;

- расчет и проектирование адсорбера.

Разработанные методы позволяют выбрать наиболее эффективную рабочую па^у для данных условий и создать оптимальную схему как адсорбера, так и всей установки.

£еализация_рез^льтатов.Результаты работы использованы для разработки теории и эксперимента локально-неравновесных систем в адсорбции, согласно задания ГКНТ Украины; а также при разработке адсорбционного теплового аккумулятора, согласно Постановления Совета Министров УССР от 2 ноября 1988г.,К340.

Автор защищает:

- метод обобщения экспериментальных данных при решении задач тепло- массопереноса в системе адсорбент - адсорбат;

- что тепловая эффективность системы адсорбент - адсорбат в основном определяется коэффициентом диффузии паров адсорбата в адсорбенте и интенсивностью внешней тепловой нагрузки;

- что интенсивность внутренних источников энергии (теплоты адсорбции и конденсации) системы адсорбент - адсорбат определяется величиной коэффициента диффузии;

- что для практического приложения наиболее важна функциональная зависимостк коэффициента диффузии от температуры и степени отработки адсорбционной емкости;

- что теплофизические свойства адсорбента определяет приобретенная пористость, полученная в ходе определенной технологии.

^^Еебация^работы. Основные результаты работы доложены на научно-практической конференции "Состояние и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии",г.Севастополь, 1990г.; Iвсесоюзной научно-гехнической конференций "Ресурсо-, энергосберегающие и наукоемкие технологии в машино-

и приборостроения",г.Нальчик,1991г.¡Республиканской научно-практической конференции "Использование солнечной энергии в народном хозяйстве",г.Ташкент,1991г.¿Всесоюзном научно-техническом семинаре "Нетрадиционные электротехнологии в сельскохозяйственном производстве и быту села",п.Кацивели, 1991г.; научно-практической конференции "Сельскохозяйственная теплоэнергетика",г.Севастополь, 1932г.; IIМеждународной конференции "Проблемы экологии и ресурсосбережения сельскохозяйственных районов и агропромышленных комплексов", г.Одесса,1992г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 12 статьях и 3 авторских свидетельствах.

Стрщ<Т1Д2а_и_обь|м^иссе21^1!!' Диссертация изложена на 193 стр. машинописного текста, иллюстрируется 64 рис., содержит 15 табл., состоит иэ введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы из 27 наименований.

СОДЕРДШЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы и сформулированы научные положения диссертации, защищаемые автором.

В первой главе показано состояние вопроса и задачи исследования по применение твердых сорбентов в тепловых насосах с целью * аккумулирования энергии вторичных энергоресурсов.

Вопрос аккумулирования энергии за счет вторичных энергоресурсов является важным с точки зрения экономии энергетических ресурсов стланы. Тем более, что аккумулирование энергии происходит от источников низкого потенциала, что связано с значительным ее потреблением на этом уровне в народном хозяйстве. На Украине, за рубежом большое внимание уделяется созданию всевозможных тепловых аккумуляторов именно с этой целью. Об эффективности того или иного вида аккумулирования можно судить по конкретному применению этих аккумуляторов. Особо следует уделить внимание сорбционннм теплоаккуму-ляторам. Преимущество последних перед другими заключается в том, что аккумулирующие вещества сохраняются при окружающей температуре, г.е требуют специальной теплоизоляции. Тепловая энергии в таком виде может храниться годами.

Разрядку и зарядку аккумулятора тепловой энергии можно производить при помочи теплового насоса.

Эффективнооть работы адсорбционного теплового насоса-аккумулятора определяют теплофизические свойства используемой рабочей пары, что в основном определяет рабочая адсорбционная емкость, теплота адсорбцви (}а, коэффициент диффузии 1>е • При этом необходимо учитывать пороговые температуры адсорбции и десорбции,т.е. температурную область применения.

Наиболее перспективной в схемном и конструктивном отношении является адсорбционно-десорбционная тепловая машина (патент Ж565В12, Франция, рас Л), что связано с компактностью установки, выполненной в форме цилиндра, совмещением адсорбера с конденсатором, выносом отдельно теплового источника энергии (генератора).

2

и

и

I НИ 1111 I

РиоЛ.Адсорбционно-десорбцяонная тепловая машина (патент К&эЬ 5812,Франция): 1-адсорбер,2-конденсатор,3-испаритель.

Проведенный анализ показал, что несмотря на теоретическую и практическую ценность проведенных работ по аккумулированию энергии от возобновляемых источников при помощи тепловых насосов адсорбционного типа, эта работа еще далека от завершения. Еще не найдены достаточно эффективные рабочие пары, не исследованы в достаточной мере их теплофизические свойства. Поэтому основное направление исследований будет заключаться в следующем:

1 - поиск эффективных рабочих пар в зависимости от условий использования адсорбционного теплового насоса;

2 - исследование сорбционных характеристик рабочих пар,что включает в себя следующее: изотермы сорбции, изостеры сорбции, кинетику сорбции;

3 - исследование кинетики сорбции слоя;

4 - исследование энергетических характеристик теплового насоса-аккумулятора.

Вторая глаза поовящена описанию экспериментальных установок к методяк наследования статики, кинетики оорбционных явлений в адсорбционном тепловом насосе-аккумуляторе.

Приводится метод определения величины адсорбционной «мкоо-ти а в завясимоотя от давления Р при постоянной температуре / вида а ш ¿(1?)+, а также метод определения степени отработки ад-оорбционной емхсотя ¿Г в эавиоимостя от времени € вида на основания чего происходит определение коэффкцкекта дыффуаи^

в потоке пара в условиях вакуума, создаваемого слоем адсорбента о язвеотнымх мплофизячеокяии овойотвами.

Приведен анализ погрешностей измерений. Лсгретаость метода измерения величины адсорбционной емкооти ооставляет я в

кинетике процеооа адсорбция - Р»1,66$.

В третьей главе изложены результаты исследования отатяхя оорбционных процессов.

Были получены результаты исследований экспериментальных образцов цеолитов шариковой я черенковой формы Л"а-го я Са-го вша класса А.Х.М (в качестве адсорбата - вода здесь я в последующих случаях)» утаерждаицяе, что наиболее перспективными формами цеолитов для нужд адсорбционного аккумулирования являются цеолиты *л-го типа хлаеоа X черенковой формы. Также были получены экспериментальные данные для оклихагеля КСМ, позволяющие утверждать его н«перспективность для использования в адсорбционных тепловых насо-оах из-за линейности изотермы, что значительно уменьшает его рабочую ьдоорбциокную емкость при малых давлениях.

Помимо этого были ясоледованы соли СаС^Л^^ , М^С^, как наяболе» дещевые я широко распространенные кристаллогидраты, отаечаяцие уоловяям работы адсорбционного теплового наоооа-ахку-ыулятора. На свойства солей влияет технология изготовления гранул: язоотеры адсорбции разлагаются на целый спектр язостер по сравнению со свойствами этих же солей, но в порошкообразном ооо-тояняи(ряо.2).

На основании подученных экспериментальных данных были рас читаны вееогабаритны» я энергетические характеристики адсорбционного теплового насооа-акхумулятора о учетом тепловых потерь:

Рис.2.Изоотеры адсорбция рабочих пар аЮаС^- Н2О 2+6 - а =0; 0,05; 0,1; 0,162; 0,324 кг/кг; I -О =0,324кг/кг(литературный иоточнлк)

б) Н20;2+4 -а =0; 0,2; 0,378 кг/кг; I - 0,378 кг/кг(литературный источник);

в) СаС12+ наполнитель - Н£0;1+Б - а »0,01; 0,05;0,1;0,15;0,2;0,3;0,4;0,5 кг/кг.

| Т к

'да

и-

^ак.э"

^а* ^к* ^сор* ^кол <?а

V <?сор+ «кол+ <?тн

^а* ^сор* ^кол_

П и 'а мкол чтн чрор Чк+^кол+^сор

В таблице I представлены веоогабаритные характеристик! адсорбционного теплового насоса-аккумулятора для суточного отопления, откуда следует, что силикагели г цеолиты не могут эффективно использовагьс/. для нуад аккумулирования из-за большого физического объема адсорбента, особенно с учетом энергетических характеристик (табджца2) э, ^ак» т» 8 отличии от неорганических солей, у которых физические объемы малы, но достаточно высоки показатели величин Л'8»* £ в*» 1 ах,э' ? г*

Таблица I.

: У : Наименование

: 'Яд,кг : /.м3 *

155 : 3096 ; 3.87 »

165 : 5156 6,45 • #

160 : дог Я 7,99 •

147 : 565 : 0,81 •

138 425 0.61 •

155 : 409 : 0,58

140 : 12В : 0,18 ч

1 : К&Х-Ч - Н20

2 : Оилнкагель - В^О

3 : Ыорденжт модифицированный - Н>0

К2СО3 - Н20 СаС12 -

ЫлС12 - НгО - ^

Таблица 2. Энергетические характеристики разных рабочих пар.

:№:Наименование

;1: КаХ-Ч - Н^О : 1195 :2:Сжлжкагель - Н^О 679 : :3;Мордонкт модифжциро-

: ванный - : 570 ;

:4: ¡^СОз - %0 : 5968

15: Са012 - %0 : 8271

:6: - Нг0 : 7950

:7: Ка^ - Н^ :27214*

96,9 96,9

96,9 96,9 96,9 96,9 96,9

08 800 1081 1163 3346

585 483 303 346 '463

205С :907,4 :1,03;1,76:1,36:0,58:0,92:0,21 : 1273 : 578 :0,99:1,85:1,37:0,54:0,91:0,08

: 1340 : 457 :0,77:1,8 :1,28:0,43:0,93: -: 7348 : 4140 :1,38:1,69:1,45:0,82:0,89:0,97 : 9752 ; 5151 :1,38:1,62:1,42:0,85:0,89:1,22 : 9556 : 6018 :1,46:1,76:1,51:0,83:0,88:0,98 :31125 :17306 :1,43:1,64:1,45:0,87:0,89:1,3

Примечание: а таблицах I и 2 при расчете использованы первичные данные как самого автора, так а иных авторов.

В главе четвертой представлены экспериментальные результаты исследований кчнегики сорбционных свойств в моделируемом массовом потоке паров воды целого ряда цеолитов, в частности, КаХ-Ч, солей СаС12. Ка^^' , М^С^» а также в стационарном масоо-вом потоке адсорбата, включая выше указанные соли и цеолит,как наиболее перспективные адсорбенты, и соли наполнитель.

Исследование коэффициента диффузии при этом проводилось в виде функций Ре , Ш^СРфГде I соответствует ве-

личине X , ^ - температуре ^ ). Это позволило определить поля

плотности диффузионного Ер и теплового потока | адсорбции: р

Ч т^ '

к а V' •

а также поля плотностей теплового потока конденсация:

4к!; = •

Результаты исследований показали, что коэффициент диффузии на грануле адсорбента в потоке пара, движущегося оо скоростью ■У =0,001 м/с, достаточно высок для цеолита На-го типа класса X и солей Саи1£ , Уа^^.' , но ниже,чем для стационарных условий, что связано с увеличением поверхностного поглощения. Исследование зависимости поглощения в веде функций в » С^)^ ,

^ =■ , /(з1)^ показади, что плотность получения телловой

энергии достаточно высока для рабочей пары цеолит №аХ-Ч - Н^О и гораздо ниже для СаС^ - 1^0, Н^О, К- Н^О в поряд-

ке убывания, что она падает с увеличением температуры и степени отработки адсорбционной емкости, однако при этом следует учитывать, что в значении величины ({ адсорбционная емкость насыщения О ^ гораздо выше у , чем у СаС^ и соответственно

у УаХ-Ч, что позволяет заключить о пригодности к адсорбционному аккумулированию прежде всего солей (Га^Е', Я^С^, СаС]^, как наиболее эффективных адсорбентов, по оравнению с цеолитом №аХ-Ч.

па основании полученных зависимостей можно прогнозировать тепловой поток адсорбции | и конденоации ^ к при данной температуре адсорбции к конденсации соответственно и степени отработки адсорбционной емкости <Г (рио.З), что позволяет регулировать тепловую нагрузку. Если известна температура адсорбции, например, 40°С, тогда по мере отработки адсорбционной емкости ^ »

/•Ю7.кДж/(м?с) ' « 0,4 -г-

70 60

50

40 30 20 10 0

б)

(-

80, п 100 t,0C

Я =0,2

^=0,4

«#=0,5

-¿=0,7 -¿=0,8

20

40

60

80 , „ 100 120 т,-с

Рис.3. Температурная зависимость теплового потока а) адсорбции, 6} конденсации для рабочей пары Со ССо - Н«*0 при К

« 0,2*0,7 можно последовательно определять тепловой поток адсорбции, аналогично тепловой поток конденсации, например, при /=40°С.

Исследование коэффициентов диффузия рабочих пар 1аХ-Ч - Н^О» СаС^ - Н20 в условиях натекания воздуха показало работоспособность цеолитовых систем и относительную работоспособность солевых , так как при этом происходит значительное снижение коэффициента диффузии по сравнению с работой в условиях вакуума, или другими словами тепловые потоки адсорбции и конденсации становятся малы, чтобы их использовать для нужд отопления. ,

В пятой главе предложена эффективная конструкция теплообменника адсорбера адсорбционного теплового насоса-аккумулятора, обоснован выбор рабочей пары С^С^ - ^0, проведены экспериментальные исследования установки адсорбционного теплового насоса-аккумулятора, определены его оановные технические характеристики.

адсорбционный тепловой насоо-аккумулятор о теплообменником в виде единого ребра профиля синусовды обеспечивает достаточно высокую интенсивность теплообмена гранул адсорбента о теплоносителем в контуре теплообменника за счет плотной, нерыхлой засыпки адсорбента в полости ребра, обеспечиваемой скольжением гранул адсорбента по профилю синусоиды единого ребра под действием сил тяжести, что создает надёжный тепловой контакт адсорбента с шалей и верхней гранью ребра; а также гранул друг с другом, по сравнению с известными техническими решениями в данной области.

Льбор рабочей пары для адсорбционного теплового насоса-аккумулятора определяется прежде всего ее теплофнзическими свойствами. Исследованные классы адсорбентов (цеолиты, неорганические соля, снлккагели на парах воды) позволяют утверждать, что эффективность работы адсорбционного теплового насоса будет определяться прежде всего емкостными и энергетическими свойствами соответствующей рабочей пары. Это рабочая адсорбционная емкость Ас> и теплота адсорбции Из исследованных адсорбентов наибольшее значение аелжчжш А а имеют соли Н^,? , Ы^Л^ , СаС^ , К^СОд в порядке убывания. Цеолиты и силикатели имеют чрезвычайно низкое значение величлны ¿(3 . Особенно этот недостаток сказывается при больаих теплоаьи нагрузках. Раочет эффективных коэффициентов преобразования и КПД аккумулирования показал, что небольшое преимущество перед другими адсорбентами ямеют рабочяе пары на солях,

но при этом нужно учитывать, что вое адсорбенты, как правило, имеют низкую теплопроводность. Поэтому при конструировании адсорбера необходимо дополнительное оребрение емкости о адсорбентом, что увеличивает металлоемооть я громоздкость конструкции. Из-за этого предпочтение следует отдать высокоемкостным рабочим парам.

На плотность получения тепловой энергии адсорбции и кол-деноации влияют кинетические характеристики рабочих пар, которые изначально определяются коэффициентами диффузии. Исследования показали, что высокими скоростями адсорбции обладают, как правило, цеолиты и соли с низковалентным элементом металла в решетке кристалла, соответственно определяются величины диффузионных потоков, а также тепловых потоков адсорбции и конденсации. Из исследованных рабочих пар наиболее стабильными теплофизическими свойствами обладает пара СаС^ - Н^О.

Адсорбционный тепловой насос-аккумулятор предназначен для повышения температурного уровня источника теплоты низкого потенциала, аккумулирования тепловой энергии от гелиоустановок, бросовой промышленной теплоты, преобразованной электроэнергии в тег.-до от ветродвигателей, "ночной электроэнергии", теплоты от иных вторичных энергоресуроов» кондиционирования (в режиме работы холодильной установки). Установка мохет найти применение в системах теплохладоснайкенхя жилых и общественных зданий, индивиду- • ального домостроительства, сельскохозяйственных объектов, в установках для низкотемпературной сушки промышленных изделий, сельскохозяйственных продуктов.

Основными элементами установки являются адсорбер, ховденса-тор, испаритель. Режим работы: 2 этапа.

I этап.Разрядка. В адсорбер извне поступает тепловая энергия (от гелиоустановки, ветродвигателя и т.д.). Происходит регенерация адсорбента. Температурный уровень-регенерации - 100-120°0. При этом выделяются пары адсорбата, которые затем конденсируются

в конденсаторе. Выделяется гзплота конденсации, используемая для нужд потребителя.

II этап. Зарядка. Пары адсорбата из испарителя поступают

в адсорбер и поглощаются адоорбентом. При этом выделяется теплота адсорбции, используемая для нуад потребителя. Источник теплоты для испаритедя - теплота окружающего воздуха, водоемов, грунта,

от гелиоустановок (температурный уровень - 0430°С).

Уровень теплопотребления определяет мощность адсорбционного теплового насоса-аккумулятора (АТНА). Установки типа АТНА могут включаться параллельно в виде двух (и) секций, одна из которых работает в режиме зарядки, другая - разрядки. Но истечении времени работы соответствующих этапов, режим работы меняется на противоположный.

Эффективность АТНА в значительной степени, помимо теплофи-зических свойств рабочей пары, в дополнение к ней определяется конструкционными особенностями адсорбера, а именно: теплообмен-ной поверхностью, расчитанной на основе оптимального поля плотности диффузионного и теплового потока адсорбции, что позволяет интенсифицировать адсорбционный процесс, обеспечить необходимую плотность теплового потока адсорбции и конденсации для нужд тепло-потребления в рамках теплопроводных свойств самого адсорбента и данной поверхности теплообмена самого адсорбера.

ВЫВОДЫ.

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан единый метод обработки экспериментальных данных при решении задач тепло- и массопереноса в системе адсорбент - ад-сорбат, проведен поиск на этой основе эффективных рабочих пар, произведена оценка возможностей теплового аккумулирования в режиме работы теплового насоса.

2. Тепловая эффективность системы адсорбент - адсорбат определяется б значительной степени коэффициентом диффузии, как функции температуры и степени отработки адсорбционной емкости, т.е. интенсивность Енутренних источников энергии (теплот адсорбции и конденсации) определяется значением коэффициента диффузии, в равной степени температурой адсорбции и степенью отработки адсорбционной емкости.

3. Для практического приложения наиболее важна функциональная зависимость коэффициента диффузии от температуры и степени отработки адсорбционной емкости.

4. Для практического применения рабочих пар не важна область преобладания поверхностного механизма диффузии.

5. Теллофиэичесхие свойства рабочей пары определяет приобретенная пористость адсорбента, полученная в ходе определенной технологии его изготовления.

6. Коэффициенты диффузии для рабочих пар ¡ГаХ-Ч -' Н}0, СаС12+ + наполнитель - Н^О имеют идентичный характер изменения а сторону увеличения при росте температуры, что обусловлено сходством капиллярно-пористой структуры цеолита и приобретенной структурой за счет наполнителя солью СаС^.

7. Гранулированные соли СвС^, М^С^, Яа^ (как кристалогид-раты) имеют одинаковый характер зависимости коэффициента диффузии (плотностей тепловых потоков адсорбции и конденсации) от температуры и степени отработки адсорбционной емкости: с ростом той и другой величины значение коэффициента диффузии уменьшается.

8. Для краткосрочного аккумулирования тепловой энергии являются наиболее перспективными рабочие пары на основе соль - вода

(в конкретной приложении: СаС^ - Ь^О).

9. Плотность теплового потока адсорбции а конденсации определяется физическим тепловым потоком, который может "пропустить" адсорбент в силу своих теплопроводящих свойств, что предполагает оребрение теплообменника адсорбера для улучшения этих свойств.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ.

1. Дуравленко В.Я.,Ракитин О.И.,Чалаев Д.М. Тепломассообмен в адсорбционном тепловом насосе-аккумуляторе.//Судостроительная промышленность. Серия "Промышленная энергетика, охрана окружающей среды и энергоснабжение судов",1990,вып.14.

2. Дуравленко В.Я.«Ракитин О.И. Адсорбционный тепловой насос-аккумулятор.//Тезисы докладов Второй Всесоюзной научно-технической конференции "Ресурса-, энергосберегающие и наукоемкие технологии

в маыино- и приборостроении", Нальчик,1991.

3. Журавленко В.Я«,Ракитин О.И.,Чалаеа Д.М. Адсорбционный тепловой насос в энергетике.//Тезисы докладов республиканской научно-практической конференции "Использование солнечной энергии в народном хозяйстве",Ташкент,1991.

4. Журавленко В.Я. »Ракитин О.И. Анализ работы адсорбционного теплового насоса.//Холодиль. дя техника, 1991,№11.

5. Журавленко В.Я. .Ракитин О.И. ,Чалаев Д.М. Адсорбционный термотрансформатор.//Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара "Нетрадиционные электротехнологии в сельскохозяйствен..^., производстве и быту села",Москва,1991.

6. Писарев В.Е..Ракитин О.И. Осупка воздуха з гппсбярнческюс храиилгдах сельскохозяйственной продукции с помощью твердых адсс^--

бентов.//Иэв. вузов.-Энергетика.-Иинск,1991.-Деп. в ВИНИТИ 29.12.91,S4888-B9I.

7.1уравленко В.Я.,Ракитин О.И. Аккумулирование тепловой энергии в вакуумных системах.//Механизация и электрификации сельского хозяйства, 1992, Jf2.

8. Куравленко В.Я..Ракитин О.И..Чапаев Д.И. Аккумулирование теплоты и холода.//Материалы II Международной конференции "Проблемы экологии и ресурсосбережения для сельскохозяйственных районов

и агропромышленных комплексов",Одесса,1992.

9. Журавленко В.Я. .Ракитин О.И. ,1Декина И.А. Адсорбционный аккумулятор теплоты с теплонасосным циклом.//Материалы наунно-г.рактической конференции "Сельскохозяйственная теплоэнергетика", Севастополь,1992.

Ю.Ракитин О.И. .Свердлова O.A. Мощность адсорбционного аккумулятора теплоты.//Материалы научно-практической конференции "Сельскохозяйственная теплоэнергетика".Севастополь,1992.

П.Наумов С,Е..Ракитин О.И. Адсорбционный аккумулятор теплоты и холода.//Энергетическое строительство.1993,№2.

12.Журавленко В.Я.,Ракитин О.И..Писарев В.Е. Исследование сорбционннх свойств неорганических солей применительно к термотрансформаторам. //Деп. в УкрНИИгГГИ 07.09.93,М839-Ук93.

13.Журавленко В.Я..Наумов С.Е..Ракитин О.И..Чалаев Д.М. Адсорбциондай аккумулятор теплоты.//Авторское свидетельство П815541.БК £18,1993.

14.Журавленко В.Я.,Наумов С.£. .Ракитин О.И..Чалаев Д.М. Адсорбционный тепловой насос.//Авторское свидетельство №1815542, Б/. !f 18,1995.

15.Журавленко В.Я.,Наумов С.Е..Ракитин О.И..Чапаев Д.М. Аккукулятор тепловой энергии.//Решение о ввдаче авторского свидетельства по заявке P49I4I98/06 (017287) от 25.02.91.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

Т. t - температура, Р - давление, а - адсорбционная емкость, t -степень отработки адсорбционной емкости, время, к0 - коэффициент, зависящий от формы гранулы, Х- радиус гранулы, Tq 5 -рремя полуотработки адсорбционной емкости,шк - масса адсорба-та. 9К - теплота конденсации. жа - масса адсорбента, V - объем

адсорбента, у - насьшная плотность адсорбента, к - коэффициент преобразования, кэ - эффективный коэффициент преобразования, 9СОр- теплота, идущая на нагрев сорбента, QK0JJ - теплота, идущая на нагрев корпуса адсорбера, 9ТН - теплота, идущая на нагрев теплоносителя, - КОД аккумулирования,^- эффективный КОД аккумулирования,- эффективность работы теплового насоса, у - массовая характеристика, R - универсальная газовая постоянная, J - толщина слоя, 7, - теплота парообразования.

ИВДЕКСЫ.

а - адсорбция, к - конденсация, и - идеальный, д - десорбция, D- коэффициент диффузии, т - тепловой.

АЯНОТЖТЮН

Sakitin 0.1. Storage of Heat by Иве of Adsorption Heat Pumps. Dissertation by degree candidate of technical sciences for speciality 05.14.04 - Industrial Heat Energetic, In-te Techn. Heat Physics Я A3 Ukraine, Kiev, 1994.

12 acientiflo works and 3 author' s certificates that contain the complex of theoretical and experimental researches to solve the task of heat and uses transfer in sorption system are being protected. On the base of the investigation diffusion the method has been worked by the account of heat exchange surfaces in adsorber, oondenser and evaporator. У or power 9 kWt the adsorption heat pump storage has been created.

АШЭТАЦИЯ.

Ракитин О.И. Аккумулирование теплоты с помощью адсорбционных тепловых насосов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика, И-т техн. теплофизики 11АН Украины, Киев,1994. Защищается 12 научных работ и 3 авторских свидетельства, которое содержат комплекс теоретических и экспериментальных изысканий при решении задачи тепло- и массопереноса в сорбционной системе. На основе исследования коэффициента диффузии разработан метод расчета теплообменных поверхностей в адсорбере, конденсаторе и испарителе. Создан адсорбционный тепловой насос-аккумулятор мощностью 9 кВт.

КлючовI слова: адсорбц!я, тепловий насос, козф1ц1снт дифузП.

Подписано к печати 211.0{.9$г- Формат 60x84/16 Буга га офсетная Усл.-печ\лист,/0- Уч.-изд. лист 1,0-

Тираж 100. Заказ 43. *

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины, 253057, Киев-57, проспект Победы, 56.