автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Анализ эффективности резорбционно-компрессионной теплонасосной и холодильной машины

РГб од

2 5 АПР "03

На правах рукописи УДК 621.575

МИХАЙЛОВ Борис Евграфович'

АНАЛИЗ ЭЮЕКТИВНОСТИ РЕЭОРБЦИОННО-КОМПРЕССИОННСД ТЕГОЮНАСОСНОЯ И ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Специальность 05.04.03 - Машины и аппараты холодильной

и криогенной техники и оиотем кондиционирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук, профессор ТИМСЮЕЕВСКИЙ Л.С.

0СИЦИАЛЫ1ЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, професоор НОВИКОВ И.И.

кандидат технических наук ЦИМБАЛИСТ А.О.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - ООО "Теплооибмаш" (г.Новосибирск)

"¿> ООО г. в

Защита состоится "С? ООО г. в / г часов на

заседании диссертационного Совета К 063.02.01 при Санкт-Петербургском государственной университете низкотемпературных и шпцэвых технологий. '

• С диссертацией полно ознакомиться в библиотеке универоитета..

Автореферат разослан " j? 2000 г.

Отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, проста направлять в диссертационный Совет университета по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул.Ломоносова, д.9, ученый Совет СПОГУНПТ.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА, . кандидат технических наук

АКУЛОВ Л:А.

Ю Л гл

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В последнее время в зарубежных странах и в России 1ольиое внимание уделяется вопросам энергосбережения на основе использования шэкопотенциадышх источников теплоты различных объектов. В этси отношении ¡ольшой интерес представляют собой молочные ферш, комбинаты и специалиэиро-тшпшв хозяйства по вьгращивзшго и переработки молодняка крупного рогатого :юта, птицефабрики и другие хозяйства агропромышленного комплекса, которые I разрезе года одновременно потребляют холод и теплоту различных температурных потенциалов. Указанные предприятия являются сравнительно энергоемкими и ) цельо экономии энергоресурсов за рубежом предлагается использовать в них ¡срспекгшшв реэорСциошго-компрессиогпгые тепюиаооапиз н холодильные маяшш [РКТХ1Л) для одновременной выработки холода и теплоты. Отмечается, что о погасаю указанных мзаин можно достичь эконошш первичного топлива па 30-40 7, в 1роцессах получения отрицательных.температур теплоносителя и достаточно еы-зокой температуры нагреваемого источника.

Однако до настоящего времени оценка эффективности РКТХМ в игреком диз-гаоне изменения режимов их работы и других факторов не проводилась. Позто-<у тема диссертации по анализу эффективности РКТХ?.4 является актуальной.

Цель и задачи исследования. Цедьн является разработка комплексной мето-",1тга1 расчета термодинамических и технико-экономических показателей РКТХМ о альтернативными рабочим! веществами в широком диапазоне изменения режимггых параметров, о учетом: особенностей действительных процессов, стоимостных показателей осповного оборудования, различных цен на электроэнергия, затрат на зооруженио машинного отделения и других расходов в современных условиях Рос-зш, а также реализация расчетов на ПЭВМ. .'

Основные задачи исследования:

- выбор, на основании обзора литературных источников, термодинамического цикла и альтернативных рабочих веществ РКТХМ;

- разработка, на базе обобщения известных термод1шашческих и теплофи-эических свойств альтернативных однокомпонентпых рабочих веществ и их смесей (растворов), уравнений тепломассопереноса в аппаратах, действительных процесов в компрессорах и других элементах РКТХМ, о учетом стоимостных показателей напгаы н цен на электроэнергии, - математической модели РКТХ1.( и программного ее обеспечения для оценки эффективности малины в широком диапазоне изменения режимных параметров;

- расчет режимов работы л анализ эффективности использования РКТХМ при одновременной выработке холода и теплоты, расчет техшко-экономических показателей базового варианта хладо- и теплоснабжения и сопоставление их о показателями РКТХМ.

Научная новизна. Впервые разработаны математическая модель, алгоритмы и программы расчетов нз ПЭВМ термодинамических и основных технико-экономичес-

ких показателей РКТХМ о альтернативными растворами ЫН3/Н2О и К22/ДМЭТЗГ -СНз(0СНгСНз)40СНз (диметиловый эфир тетраэтиленгликоля) получены термодинг мические и техника-экоаомичеокие показатели машины и выполнен анализ влияш параметров внешних источников теплоты и других показателей на эффективное! РКТХМ.

Практическая ценность. Круглогодичное использование РКТХМ о раствораш НН3/Н2О или Е22/ДМЭТЭГ для комплексной выработки холода и теплоты позвеш. снизить себестоимость единицы суммарного потока эксергии холода и теплоть при тарифе на электроанергию 0,40 руС/(кВт.ч) в среднем на 60 I, по сравне ни» о базовый вариантой, включающим автономную холодильную иашгау о вентиля торной градирней и электробойлером.

Разработанная математическая модель РКТХМ позволяет осуществить анализ раочетних и эксплуатационных показателей РКТХМ и выявить причины, вызывающи отклонение последних от расчетных.

Достоверность полученных результатов достигается использованием в мате матичеоких моделях ВРКТХМ и ХРКТХМ обобщенных о высокой точностью, широк известных и апробированных результатов экспериментальных исследований терме динамических и теплофиэичеоких овойотв альтернативных рабочих веществ, прс цессов в шипрессорах, методик расчетов термодинамических циклов, процессе переноса в аппаратах и современных методов численного эксперимента на ПЗВ1.1.

Работоспособность РКТХМ с различными рабочими веществами подтвержден исследованиями опытного образца машшш, проведенными сотрудниками Мшхенс-юэго технического университета.

Апробация работы. Основные поломения и результаты диссертационной работ догаадшались и обоуждалнсь на Всероссийском совещании "Холодильная техник России. Состояние и перспективы" (Санкт-Петербург, 1995 г.) и на меядународ них научно-технических конференциях "Холод и пищевые производства (Санкт-Петербург, 1333 г.) и "Холодильная техника России. Соототше и перо пактивы накануне XXI века" (Санкт-Петербург,1398 г.)

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав основных выводов и оодержит 85 страниц основного машинописного текста, 13 таблиц, 65 рисунков.' Список использованной литературы включает 88 источил ков, из них 41 на русском и 47 на иностранных языках.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Рассматриваемая в работе резорСционно-компрессионная теплонасосная и хо лодильная машина (РКТХМ) представляет собой термодинамическую систему , ооо тояиую из двух взаимосвязанных одноступенчатых циклов парокомпресоионной хо лодильной машины (ХМ) и резорбционно-компрессионного теплового насооа (РКТ .с общим для обоих циклов компрессором.

Большой вклад в развитие исследовании различных РКГ внесли Э.Альтенкирх, 1.Ахлъби, Г.Бергман, Г.Алефельд, Л.Итард, М.Крибель, О.Циглер, А.Г.Долотов, 1.Г.Шмушюв, Ю.М.Петин и другие авторы, в результате чего были предложены эззнообразные циклы и схемы FKT: -одноступенчатый с теплообменником раство-зов; реэорбщюшк-десорСционнкй с "превышением температур"; с ксмпресссором '|.(01фого" сжатия и другие более сложные циклы и схемы, что связано с необходимостью повышения знергетшеской эффективности FKT.

Для осуществления циклов FKT предложено использовать те да растворы, которые применяются в абсорбционных термотранофсрматорах и холодильных машинах (ЛХМ). Рассмотрены 12 различит« растворов, их которых наиболее псследоваными ! широко апробированными являются растворы NH3/H2O и Р22/Д!ЭТ5Г, к тому о тшными растворами исследованы, процессы водоаммиачной абсорбционной (В.Кп-5ергаль, В. М. Турецкий), абсорбцпснно-реэорбционной (В.Р.Данилов) и хладоно-■jon абсорбционной (Ю.Д.Колосков) холодильных малин. Результаты исследований действительных процессов АХМ могут Сыть использованы для расчета анзлопгчных троцессов в дегазаторах и резорберах РКТ.

Широких исследований эффективности РКТХМ не проводилось, выполнено лг-иь жспериментальное исследование ее работоспособности на растворах NH3/H2O л ГС2/ДМЭТЭГ (О.Циглер).

В результате модно сделать вывод о том, что для оценки эффективности ККТХМ вполне достаточно ограничиться рассмотрением термодинамически н тех-нико-эконсмических показателей малгтки, работающей по одноступенчатому циклу 2 теплообменником растворов, с использованием в качестве альтернативных p:v¡5-5очпх веществ широко известных растворов ¡.'Нз/НгО (ЕРКТХМ) Н22/£.етз1 (XFKTXM). Рабочее вещество состояния б (рис. 1,2,3) подается из конденсатора-дегазатора I, VII через регулирующей вентиль ¡T в испаритель И, где кипит при давлении р0 за счет подвода теплоты от охлаждаемого источнике с начальной температурой tsi, при этом образуется паровая фаза состояния 7 в количестве х кг. Раствор в количестве а кг (состояние 4) направляется из резор-Cepa V в теплообменник растнорз VI и затем в состояние 1 через регулирующий вентиль IX направляется в конденсатор-дегазатор. В дегззато{ VII раствор охлаждается до состояши насыщения Io и затем кипит при давлении рь за счет подвода теплоты из конденсатора 1. Образовавшаяся при этом паровая фзза состояния б' в количестве 1 кг смешивается с паровой фазой, поступающей из испарителя в состоянии 7*. ПароЕая смесь рабочего вещества (состояние б ) в количестве (1+х)кг поступает в компрессор IV и с.югмается в кем от давления Ph-Po до давления конденсации рк, равного давлению в резсрберэ ра. Затем часть пареной фазы (состояние о") в количестве 1 кг направляется в резорбер, где поглощается раствором с отводом теплоты абсорбции к нагреваемой среде с начальной температурой twai- Другая часть паровей фазы в количестве х кг поступает в конденсатор, где конденсируется с отесдсм теплоты к раствору. Таким сбрэзсм, теплота перегрева и конденсации пара используется для выпари-

яышя раствора в дегазаторе-конденсаторе.

Анализ литературных данных показал, что в настоящее время математические модели РКТХМ не разработали и не опубликовали методики расчета их реальных термодинамических циклов. Отсутствуют также обобщенные уравнения длI расчета на ПЭВМ термодинамических и тепловых свойств растворов НИ3/Н2О 1 ягг/Д'.ГЭТЭГ. Для расчета указанных свойств води, аммиака и их смесей в диапазоне температур —Ю...100°С в работе принято уравнение С.Шульца о вириальны-мн коэффициентами:

ро/ет - 1 + В'СОр (1), где в'(Т)-Во/СТ-Ао/(ет)г-С/(ЕТ)э; Ао, в0, с -В!гриальние коэффициенты.

Значения динамической еязкооти водоашиачного раствора рассчитывались пс зависимости, полученной при аппроксимации экспериментальных данных ГЛЬшеви-ча. Известные экспериментальные данные по динамической вязкости, теплоемкости и теплопроводности води и ашиакл в зависимости от температуры обобщены с помогаю полпломов. Сопоставление у|сзэа1шых выше расчетных н экспериментальна значений термодинамически и теплофизическнх свойств показало хорошую ил оходогасгь, но превывзвцую 2 7., а энтальпии смеси ИНа/Н^О и паровой фазе -на Солее 2,8 %.

Для расчета ¡йзоього равновесия раствора кгг/ДМЭТЭГ в широюэм диапазоне изменения параметров (р, Ь, О попользованы табличные экспериментальные даи-шо Ы.Крнбеля и Х.Лефлера. Для реализации расчетов на ПЗВМ в работе разработано программно« обеспечение. Оно Сазируетоя на методе, предложенном С.Клеп-гсепом и Д.Хейсом, в ютором используются ортогональные полипомы П.Л.ЧеСьгае-ва. Значение давления в условиях фазового равновесия определялось о помоями гависмости

1-к .и

р - Е Е А(1,-) Т1 (Ьс) ПУ. ( 2 )

1-0 -О

Здесь н " нормализованные переменные вида: - /

/(и^х - ьп1п); е,с - (6. " 4шп) - - О /(^иах " Т1 » Т - п0-

липомы П.П.ЧеСшева первого отепеии I и .

Диапазон изменения параметров; -30°С < I < 60°С; 0,05 мао.доля < е, < < 1,0 нас.доля; 3,9 кПа < р < 4502 кПа.

Расхождение между экспериментальными значениями п расчетными р в диапазоне -30°С<и0°С и б мзо.Х<г,<20 мао.Х не превышает 12 I. С ростом I и что характерно для условий работы РКТХМ, имеет меото хорошее согласование экспериментальных значений р.

Вышеизложенная методика использована при аппроксимации табличных данных плотности раствора К22/ДОЭТЭГ в диапазоне изменения параметров: -40°С<иВ0оС и О мао.доля<£<1,0 мао.доля. Расхождение экспериментальных и расчетных значении р не превышает 0,5 X.

Теплоемкость ДМЭТЗГ определялась о помощью завиоимооти, рекомендуемой

М.Кривлен, Срд - 0,01676Ь + 8,01958 (3).

Значения Ср, ц и V для И22 в жидкой фазе определялись с помощью полиномов, полученных при обобщении нзвеотных экспериментальных данных. Сопоставление расчетных и экспериментальных величин указанных выше теплофнзичео-клх свойств показало хорошую их сходимость, не превышающую 1 7.. При определении энтальпии раствора !?22/Д)!ЭТЭГ интегральные теплоты компонентов раствора вычислялись о помощью зависимости, оОобщзщей экспериментальные данниэ П.П.Латиаева в диапазоне зпачепий концентраций 1?22 0,137<^<0,787:

си - ао + 314 + 324г + аэ^3 + а^ё, (4), где ао—4,374044; а1-9,624650; вг--114,955; аз-182,7017; 79,12607. Расхождение экспериментальных и

расчетных данных Л1См не превышает 2 %.

Такш образом, полученные низкие значения погрешностей определения свойств растворов НН3/Н2О и К22/ДМЭТЗГ гарантируют достоверность расчета ториодинаяшеских циклов и процессов переноса с указанными растворами.

Действительные термодинамические циклы РКТХМ в области растворов рассчитываются о учетом недонаоывдния г,а*) раствора в.реэорбере и недо-пшорнваапо ег0 в дегазаторе, которые принимаются по рекомендации« Л.Я.Ильина, В.М.Турецкого и других авторов. Раосчиттаится тагаэ доля ПглрОБОН фЗЗЫ, иСрс"о'/¡иГ;5ПСГ> ПрИ ДрОСС5Л1ГрОБсш1ш раСТБОра 3 рОГуЛИруХЦ-гИ Б8Н-7илэ IX, а так»» соотБзтствукцпэ знтальшпг паровой и лидксй фаз л температура раствора (точка 1°, рис.2). Определяются температура раствора, доля погла-вдшгого пара, концентрации и энтальпии паровой и жидкой фаз в конце аднаЗат-но-изобарного процесса резорбции (точка 3°, рис.2).

Кратность циркуляции крепкого рзствора а-(£б - £з)/(^г~£а) (4); удель-" 1шэ тепловые нагрузки аппаратов: испарителя х(17*-1е) (5), дегазатора Чи - 15' + (а-1)12-а11 (6), конденсатора Чк"=х(1б"-1б) (?). резорбера 00-10.1+ + (а-1)1з - а14 (В), теплообменника растворов ато-а(14~ Ч) (9)! энтальпии растворов 4-14-(13-12) (а-1)/а (10); доля пара, конденсирующего в конденсаторе (при дк«ЧеО. х- 15»+(а-1) 12-31.1 /(1а"-1б) СИ); энтальпия пара на входе в компрессор 1е-- (15-+Х17'.)/(1+х) (12); работа сжатия компрессора: адиабатическая 1-ак=-(1+х)(1б"-1й") (13). эффективная 1К- Ьек/Пак (14); тепловой эквивалент работы насоса раствора Ьнв-(Ра-Рь)(а-1)02/Пнр (15) > т1в1с-?1(Рк|Ро) (16) -по опытным данным А.В.Быкова, В.Л.Сысоева; т)пр - по характеристикам насосов; тепловой баланс Чо + ЬНр + Ча (17).

Массовый поток пара рабочего вещества в испарителе Оах-Оо^о (18); тепловой поток конденсатора-дегазатора Ок= - (ЗахСЗк (19); массовый поток пара рабочего вещества в дегазаторе (За,? ^Ое/Чг (20); тепловые потоки: резорбера Оз-ЦаеЧл (21), теплообменника растворов 13то»ВагЧто элективная

мощность: компресора М0к=-(Оах+Оз£г Кок (23), насоса раствора Нир'Саи-Ьдр (24); маосоЕЫЭ расходы растворов: слабого БСд»(а-1)0гг (25), крепкого (26); тепловой баланс Оо + МНр + Пак- Оа (27).

Эксергия: теплоты Ет Оа(1-То.с/Тиаср) (28), холода Ех-ОоСТо.с/Тзср-!)

(23). суммарная Есуи-Ет+Ех (30); аксвргетический к. п. Д. Пэ-Есук/О'ак+Мщ)'

(31); Twacp-(Twal+Twa2)/Z (32), T0.c-2S3 К.

Действительная объемная производительность компреооора Vff-CGax+ßaeOöa'/'

(32); X-f2(Px,Po) (33) - по опытным данным А.В.Быкова, В.Л.Сыооева.

Расчет теплоотдачи: при ковдесации пара - по Нуооельту; при кипении R22

и R717 - по Г. Н.Даниловой; при кипении раствора NII3/H2O - по В.И.Оилаткину; при вынужденном движении нагреваемой воды в резорбере и растворов и теплообменниках - по Нуссельту; при абсорбции пара R717 раствором NH3/H2D в ре-ворСере - по Нибергаллю, В.Р.Данилову; значения коэффициентов теплопередачи в резорбере и дегазаторе с раствором К22/ДМЭТЭГ - по Ю.Д.Колоскову; площадь поверхности теплообмена Fi-Qi/(KiOi) (34), где Ch, Ki, Oi - тепловые потоки, коэффициенты теплопередачи и среднелогарифмические перепады температур в соответствующих аппаратах.

Технико-экономические показатели определяются на основе раочетов: капит, ловломений К; полных издержек И производства холода и теплоты; годового обх ема производства потоков эксерпш VE-(Ex+ET)hT (35); себестоимости произ водства единицы эксерпга с помоги РКТХМ Се-И/Уе (33); цены Цг единицы зк сергии конкурирующего варианта; ежегодной прибыли от использования РКТХМ т сравнен™ о конкурирующим вариантом Пр-(Цг-Се)Уе (37) и срока окупаоыоот РКТХМ Т-К/Пр (38).

Методики расчетов термодинамических, теплоЕых и теплафизических свопотв рабоч;к веществ, действительных циклов, аппаратов, а также технико-экономических расчетов, положены в основу разработки программ расчета на ПЭВМ различных показателей ВРКТХМ и ХРКТХЫ в широком диапазоне изменения их режим-1шх параметров работы. Программное обеспечение соотоит из двух головных и 29 подпрограмм, написанных на алгоритмическом языке вортран-IY и реализованных для операционной системы ОС ЕС. Вариантные расчеты режимов ВРКТХМ и XFKTXM выполнены на ПК "PENTIUM" в диапазоне изменения: температуры охлаждаемой среды tsi» -8,-11,-14,-17°С и соответствующих каидой из них температур tS2- -11,-14,-17,-20°С и t0- -14,-17,-20,-23°С; температуры tK- 40, 35, 30°С. Температура нагреваемой воды tVai на входе в резорбер в завиашооти от значения tu варьировалась в интервале от 52,5 до 70°С. Соответственно температура нагретой воды на выходе из резорбера tWa2 при нагреве ее на.ЮК изменялась от 62,Б до В0°С. Перепады температур üt0l üta, Atc и ütT0 мьеду средами и аппаратах приняты соответственно равными 3, 5, Б и Б К. Во всех вариантных расчетах холодопроизводительнооть ВРКТХМ и ХРКТХМ принята равной 50 кВт. Расчет оборудования выполнен для наиболее напряженного режима работы машины при t0--23°C и tK-40°C.

Исходными данными для технико-экономических раочетов приняты оледущи показатели: объем здания для машинного отделения 140 и3; стоимость 1 м3 ш шинного отделения 45 руб; чиоло часов использования машин в гйду hr-8000 ч чиоло штатных работников -1 чел. и его заработная плата 800 руб/мес; тари на электроэнергию 0,12, 0,25 и 0,40 руб/(кВт.ч).

Численный эксперимент по определении параметров термодинам1гчесиих циклов ВРКТХМ показал, что при указанных выше изменениях t0, tK и при изменении низшей температуры абсорбции ta от Б7 до 7Б°С кратность ц1фкуляции раотвора в циклах изменяется в пределах 2,1...б,2, а высшая температура абсорбции teo - от 68 до 95°С. Как следует из рис.4,о повышением t0 от -23°С (ро-1,63-1 бар) до -14°С (ро-2,433 бар) при постоянных tK, ta, ta и увеличивается ^а и следовательно, растут значения а. С увеличением tK величина а уменьшается; при этом tao увеличивается. Так, при t0—14°С повышение tK от 35 до 40°С впаивает снижение а на 30 X и увеличение tfto от 76,3 до 83,9°С, т.е. на 7,0 К. При постоянном значении tK—Ю°С понижение tQ от -14 до -23°С вызывает повышение tao от 83,9 до 91,3°С, т.е. на 7,4 К. Для условий, приведенных на рис.4, степень сжатия б пара R717 изменяется в пределах 6,4...9,6. При бтох-8,0 для одноступенчатого цикла холодильных машин температура t0 в укапанных условиях составит -20°С, а температура tao доотигнет 89,1°С.

Из проведенного анализа следует, что осуществление термодинамической аистош, состоящей из взаимосвязанных одноступенчатых циклов аммиачной ппро-пой холодильной машины и водоамлиачного резорбцнонпо-коыпрессиошюго теплового насоса о общим для обоих циклов компрессором, позволяет, в пределах изменения -14Cto<-20°C, 35<tK<40°C, Б,5<fl<8,0 и при ta.G2°C, достигнуть значений tao- 76,0..,90,0°С. Таким образом, процесс нагрева теплоносителя в ре-порбере EPKTX1,Í можно осуществить при переменной температуре о охлаждением иодоаммиачного раствора на 14,0...28,О К. Если указанные процессы осуществить в аммиачном парокомпрессионнои тепловом насосе (ПКТП), то давление конденсации в нем при t¡c-76,0.. .90,0°С Судет в 2,4...3,8 раз Euze давления резорбции в рассматриваемом ВРКТХМ и составит 33,0...52,0 Сар. При этом нагрев теплоносителя в ПКТН при постоянной tK приведет к Солее высокому значен™ необратимооти, чем при нагреве его в РКТХМ при переменной температуре tao.

Результаты чиоленного 31сспер1шонта по определения характера и величины изменения теплопроизводительности Ол ВРКТХМ при постоянной во воех рассмотренных режимах холодопроиэводительности Qo-БОкВт показали, что Q«, увеличивается о понижением t0, повышением t|C, ростом ta и, следовательно, с увеличением tao- Например, при t,c-40°C и to--20oC о ростом ta от 62 до 7Б°С (см.кривые 1 и 3, рис.5) Qa растет от 115,0 до 126,0 кВт, т.е. на 11,0 кВт. С понижением t0 от -14 до -23°С при ta-62°C (кривая 1) Qa увеличивается от 101,0 до 125,0 кВт, т.е. на22.,5Х. При постоянном значешш t0--15°C повышение ta от 62 до 7Б°С приводит к росту Qa от 103,0 до 114,5 кВт и повышении температуры twa2 нагретой в резорбере води о 79,8 до 83,2°С, т.е. на 3,4 К.

Снижение tK о 40 до 35°С при ta» 62°С приводит к снижению te- до 30°С, tao «а 8,3 К (при to—23°С) и на 7,6 К (при to--14°C), а ты-зие к снижении Qa.соответственно на 8,0 и 3,0 кВт. В рассмотренном диапазоне ивменения параметров отношение т-Qa/Qo изменялось от 2,0 (при to—14 и ta-62°C) до 2,7 (при t0--23 и ta-75°C). Эффективная мощность компрессора Иак увеличивается

о ростом и снижением Ь0 и «вменяется, в пределах нвмененш

Ьк-30...40°С,1о— Н.. .-23°С и Ьа-Б7...75°С, от 4.4,0 до 86,0 кВт, соответственно. С понижением 10 .от -14 до -23°С, т.е. на 9К при ЬК=40°С и 1а=62°( эффективная мощнооть компрессора возрастает на 45,0 X; повышение о: 62 до 7Б°С, т.е. на 13 К, - вызывает роот )!ЙК на 19,0 %; сшиение о 4( до 35°С, т.е. на Б К вызывает сшиение Ивк на 9,5 X. Величина потока эксер-гни холода увелттаетап со сшиением средней температуры охлаждаемого теп лоноснтеля, а величина потопа эксергии теплоты - со снижением топ же темпо ратуры теплоносителя, о увеличением и средней температуры 1каСр нагрева еюв среды. Поэтому 1£меет место увеличение, при указанных условиях, сушар ного потока эксергии. Величина эксергетического к.п. д., в зависимости о режтшых параметров, изменяется от 0,31. до 0,37 при нагреве теплоносителя резорОере на 10К. Доля массового потока пара К717, образующегося в испари теле, от суммарного массового потока пара, сжимаемого в компрессоре ВРКТХМ находится в пределах 0,46...0,БО.

Анализ результатов численного эксперимента по определенна режимных па ршетров ХРКТХМ показал, что характер их изменения такой же, как и у соот ветотвующих показателен ВРКТХМ. Однако при этш имеет место существенно сшиение температуры Тел-; при Ьа«52°С, ЬК=40°С и 1о=-20°С величина

составляет 71,3°С (рис.6), т.е. на 17,8 К ниже, чем в ВРКТХМ; при этом кмо ст место и более низкие аначешм СЬ (115,0 кВт в ВРКТХМ и 104,0 кВт ХРКТХМ, см. рис.Б,7). Отношение т в ХРКТХМ несколько шие и составляй 1,6...2,2 (рис.7); значения С существенно ниже, чем в ВРКТХМ н составляю 3,8...7,0 в рассмотренном диапазоне изменения и Ьк. суммарный массовы поток пара, поступающего в компрессор ХРКТХМ, примерно в 7 раз больше, че в компрессоре ВРКТХМ; массовая доля 1?22, образующего в испарителе ХРКТХМ составляет 0,44...О,46 от суммарного массового потока пара в компрессоре Для ХРКТХМ характерны меньшие энергозатраты на привод компрессора. Так, пр

20°С, 1а-62°С, 1к-40°С аффективная мощность ее компрессора примерно н 17 X шие, а значения эксергетического к. п. д. ХРКТХМ в среднем на 9,01 вы ше. Однако при этом необходимо иметь в виду, что температура нагретой ВРКТХМ среды на 17,8 К вшзе и в 3,0...3,5 раза окажется больше величина е нагрева.

На основании выполненных расчетов при наиболее напряженном режиме рабе ты ВРКТХМ (10=-23°С, 1К=40°С, 1:а=750С, 0о=50кВт и 0а=135кВт) определен!, технические показатели основного оборудования и его стоимость в современнь условиях, которая оказалось равной 350 тыс.руС. Такая же стоимость оборудс вания принята и для ХРКТХМ. В качестве альтернативного варианта сиотек хладо- и теплоснабжения (ХШ-ЭБ) принята серийная холодильная машш (0о=50кВг, 10=-230С, 1К=40°С) о вентиляторной градирней и электрокотел номинальной теплопроиэводительностыо 150 кВт; стоимость оборудования этог СииХЛнлЛ5Т 1о4,5 ТЫС.руи.

Как показали расчеты технико-экономических показателен ВРКТХМ и ХРКТХМ при характерных режимах работы, пр1шенение их позволяет снизить себестоимость единицы производства потока экоергии холода и теплоты, по сравнению о системой ХМьЗБ, более чем на 40 X. при тарифе на электроэнергию 0,12 руб/(кВт.ч); при тарифе до 0,40 руб/(кВт.ч) эта Болтина снижается в среднем на 60 Срок окупаемости капитальных затрат при этом соответственно опирается о 0,4 до 1,6 лет.

Таким образом, при отсутствии запрета на применение аммиака в конкретных объектах более предпочтительным является прюленение ЕРКТХМ, т.к. при одинаковых условиях в иен мехет быть получена более высокая (на 17-1ВК) температура нагретого в розербере теплоносителя и ц 3,0...3,5 раза больиэ, чем в ХРКТХМ, величина его нагрева.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании анализа литературных источников установлено, что РКТХН ногут Сыть перспективными при одновременной выработке холода и теплота и привести к значительной экономии топлива. Из большого спектра рабочих вэ-'\'зств предпочтительншн для РКТ>3.1 в настоящее время являются сирасо опробп-[юпанные растворы ПН3/Н2О и Р22/ДМЭТЗГ. Млтеиатичесшю модели РКТХМ но рг.л-[х'Датшзэлись и оценка их эффективности в широком диапазоне изменения рекнм-[И1Х параметров работы не проводилась.

2. Впервые разработаны математические модели ВРКТХМ о раствором 1Шз/Н^и и ХРКТХМ о раствором К22/Д(!ЗТЗГ, В1аачш:щпе соответствующие головные программы и 29 иодпрогрг-мм. Достоверность математических моделей и полученных ^почетных параметров работы масин достигается использованием в педелях обобщенных о высотой точностью, пирога известных и апробированных результатов зкепертлентаяьных исследований термодинамических и теплофизичеоких свойств 1льтернатив1Шх рабочих вецеотв, процессов и компресоорах, методик раочетез гермодинамичеекмх циклоп и компрессоров, процессов переноса в аппаратах и переменных методов численного эксперимента на ПЭВМ.

3. С поыощьп разработанных математических моделей и их программного збоопечеши выполнены на ПБЕМ "РЕИТ1Ш" расчеты: термодина-личс-сгак и теплефи зичеоких свойств воды, аммиака, водоамшачного раствора, сухого насыщенного I перегретого аммиачного и водоаммиачного паров, насыщенных яидиоотеа ГС22, р.ГЗТЗГ и кх раотвера, сухого насыщенного и перегретого паров Н22 в широкой ;иапазонв температур, концентрации и давлений! действительных термодинами-юских процесоов и циклов, процессов в компрессорах ВРКТХМ и ХРКТХМ и теплообмена в их аппаратах; технико^экономических показателей ВРКТХМ н ХРКТХ).1 в ¡овремешшх условиях при тарифах на электроэнергию 0,12. 0,2Б и 0,40 >уб/(кВт.ч).

4. В результате расчетов режимных параметров ВРКТХМ и ХРКТХМ в широком (иапазоне температур абсорбции Ьа и Ьао, кипения однокомпонентных рабо-[их веществ Й717 и Р22 и конденсации ^ их паров, кипения растворов

NH3/H2O и КЕЗ/ДОЭТЭГ установлено, что при одинаковых условиях понижение температуры t0 приводит к увеличена выошей тешературы аОоорбцш too, а понижение температуры tK - наоборот. Так,о понижением t0 от -14 до -23°С при постоянных tK и ta тёмператрура tao возрастает на 7...8К, а снижение tK на БК при постоянной t0 приводит к уменьшению t&o "а 8...9К. Установлено также, что при одинаковых условиях высшая температрура абсорбции в ХРКТХМ на 1?... 1SK нижа, а величина нагрева среды примерно в 3,0 раза иень-иэ, чем в ВРКТХМ.

Tsíuim образом, температура нагретой в ВРКТХМ среды может быть сущеотвен но вше температур" той же среди в ХРКТХМ.

С. При давлениях конденсации паров R717 и R22, соответствующда температурам конденсации 40°С, кипения -20°С и нивпей температуре абсорбции 62°С впекал температура абсорбции в ВРКТХМ и ХРКТХМ составляет соответственно В9,1 и 71,3°С, т.е. на 49,1 и 31,ЗК визе температуры конденсации паров R717 и R22, соответотвешга. Это свидетельствует о высоком термодинамической качество рассматриваемой в работе системы циклов РКТХМ.

6. При одинаковой холодопроизводительности ВРКТХМ и ХРКТХМ при tK»4Q°c и t0=-14..,-23°С тешюпроязводителыюсть малдш визе их холодопроизводитель-ности в 2,0...2,7 и 1,0...2,2 раз, соответственно.

7. Эффективная иопдгость компрессоров ВРКТХМ и ХРКТХМ увелотивается с снижением t0, повышением tQ, tao и tK, что обусловлено увеличением cxene¡n ожатил паров R717 и R22 и температурой смешанного пара на входе в соот-Еетотвусцие компрессоры. При этом также увеличиваются потоки эксергии холода и теплоты.

8. При одинаковых tQ, tK и ta эффективная мощность компрессора ХРКТХМ 1 среднем на 17 7. шмэ, чем компрессора ВРКТХ),!, и примерно на 9,0 £ вызе значения эксергетического к.п.д. ХРКТХМ. Однако при этом температура нагрето; в ВРКТХМ среды на 17,8К выше и в 3,0...3,5 раза больше величина нагрева е( в реаорбере.

9. Применение XPKTXI.I и ВРКТХМ холодопронэводителыгостыа 50 кВт в широком диапазоне изменения tSCp. tK и twcp позволяет, по сравнении с системой парокомпрессорная холодильная малина - электробойлер, снизить себестоимоот! производства единицы потока эксергии холода и теплоты при тарифе на электроэнергию 0,40 руб/(кВт.ч) в среднем на 60 X. Срок окупаемости капитальны: затрат при этом снижается до 1,6 лет. Теплопроизводителькость ВРКТХМ i ХРКТХМ составит при этом 102...136 и 82...110 кВт, соответственно.

10. При отсутствии запрета на применение аммиака в конкретных объекта более предпочтительным является использование ВРКТХМ, т.к. при одинаковы условиях в ней может Сыть.получена Солее высокая (на 17-18К),'чем в ХРКТХМ температура нагретого теплоносителя и примерно в 3,0...3,5 раза более высо кая величина нагрева его в резорбере.

Основное содержание диссертации опуСликовано в следующих работах:

1. Тимофеевскнй Л.С., Долотов А.Г., Михайлов Б.Е. Энергетическая аффек-тивность реэорбционно-компрессионной теплонасосной и холодильной машины о альтернативными рабочими Ееществамн//ПоЕишение эффективности холодильных машин и установок ниэкопотенциальной энергетики: Сб.науч.тр.- С.-Пб.: СПОГАХПТ, 1993. - С.105-113.

Е. Михайлов Б.Е.Тимофеввокий Л.С., Долотов АЛ'. Резорбционно-компрессионная холодильная машина для сдноврёмэкмой ВмрЗС07К*и холода и теплоты //Тез.докл.Всерос.сов. Холодильная техника России. Состояние и перспективы. - С.-Пб.: СПбГАХПТ, 1995. - С.22-23.

а. Тпмофеевский Л.С., Долотов А.Г., Михайлов В.Е. Энергетическая эффективность резорСционно-компрессорной теплонасосной и холодильной машины о альтернативными рабочими вещеотвами//Тез.докл.междунар.н.- техн,конф. Холод и пищевые производства. С.-Пб.: СПбГАХПТ, 1996.- С.4.

4. Михайлов Б.Е. Структурная схема математической модели резорбцион-но-компрессионной теплонасосной и холодильной машшы//Эффективноать холодильных машин и тепловых насосов:Сб.науч.тр.-С.-Пб.: СПбГАХПТ, 1997.-С.158-160

5. Тимофеевский Л.С., Долотов А.Г., Михайлов Б.Е. Сопоставительный анализ основных показателей РКТХМ, работающих на растворах КНэ-НгО и К22-,МЭТЗГ//Эйектизность холодильных малин и тепловых насосов: Сб.науч.тр.-С.-Пб.: СПбГАХПТ, 1997. - С.161-164.

б. Тимофеевский Л.С., Долотов А.Г., Михайлов Б.Е. Перспективы применения резорбциснно-компрессионных махснн для комплексного хладо- и теплоснаб-мения//Тез.докл.мендунар.н.-техн.кон$. Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века. - С.-Пб.: СПбГАХПТ, 1993.- С.83-89.

РИС.1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ CXD.fA PKTXM

о Б» Hr ё? РИС.2. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ БРКТО

i, хДжЫг

lr-W! I

PJ1C.3. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ ХРКТХМ РИС-4' НЕКОТОРЫЕ ВАРИАНТНЫЕ ЦИКЛЫ ВРКТХ).

в i¿ - ÄJiATPAVME В ОБЛАСТИ PACTE

1их,,,'С _ в5 80 К -22 -13 -Ц

РИС. 5. ЗЛЕШйЮСТИ ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ фа ОТНОШЕНИЯ X II ' ТШТЕРАТУИ^сь НАГРЕТОЙ ВОДЫ ОТ "¿0 , ДЛЯ ВРКТХМ

1а<„'С 70 60 50 -22. -13 1„°С

РИС.7. ЗАВИСЯ»,ЮСТИ ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЪНОСТИ 0.И ОТНОШЕНИЯ У И ВЫСШЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ АБСОРБЦИИ taO ОТ to. ДЛЯ ХРКТХМ

16 ta.'С

64

>J 60 1

1 1 \ JV / 2 3 Sfi

40 Л 30

1 1 1 -л \ 52 2 ¡r~

t 1 > 1 \ '-- 48 ---- --- 1 /

1 1 1 \ 1 \ \ 44

1 1 1 1 1 \

N 40

1 1 .„I i

рис. 6. взашэсвязь низшей ta и высшей tao температур абсорбции при различных to И tK дан ХРКТХМ

Подписано к печати2.03-2000. Формат60x84 1/16. Бум. писчая. Печать офсетная. Печ л. 1 0. Тираж 80 экз. Заказ № 68.

СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9 ИПЦ СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ РБ30РБЦИ0НН0-КОМПРЕССИОННЫХ МАШИН И СИСТЕМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА И ТЕПЛОТЫ.

1.1. Схемы к циклы резорбционно-компрессионных машин рмртру ■

1.2. Рабочие вещества резорбционно-компрессионных машин

1.3. Математические модели резорбционно-компрессионных машин к систем и оценка их эффективности

1.4. Экспериментальное исследование резорбционно-компрессионных машин и систем

В последнее время в зарубежных странах и в России большое внимание уделяется вопросам энергосбережения на основе использования низкопотенциальных источников теплоты.

В этом направлении за рубежом проводятся теоретические и экспериментальные исследования резорбционно-компрессионных тепловых насосов (РКТ) для выработки только теплоты и резорбционно-компрессионных теплонасосных и холодильных машин (РКТХМ) для одновременной выработки холода и теплоты. С помощью указанных машин можно достичь экономии первичного топлива на 30 - 40 % и получить достаточно высокий температурный потенциал нагреваемого источника.

Несмотря на спад производства в России достаточно интенсивно продолжают развиваться агропромышленный комплекс и фермерские хозяйства, специализирующиеся на выращивании молодняка крупного рогатого скота и его переработке в различные виды мясной продукции.

Такие предприятия являются круглогодичными' потребителями холода и теплоты и поэтому относятся к разряду сравнительно энергоемких предприятий.

Подобные объекты обычно автономны и располагаются на значительном удалении от центральной усадьбы; холодоснабжение их осуществляют, как правило, от холодильной машины с вентиляторной градирней,а теплоснабжение и горячее водоснабжение - с помощью электробойлёра.

Перспективным может оказаться применение РКТХМ на молочных фермах и комбинатах для охлаждения и пастеризации молока и в процессах его переработки.

С целью получения существенной экономии энергоресурсов на указанных и подобных им объектах весьма важным является оценка эффективности использования на них РКТХМ для одновременной выработки холода и теплоты.

В ФРГ в конце 80-х годов была выполнена опытная РКТХМ, проведено экспериментальное исследование и в результате подтверждена ее работоспособность при использовании растворов ЫНз/НгО и К22/ДМЭТЭГ.

Однако оценка эффективности РКТХМ с учетом большого количества факторов, до настоящего времени не проводилась.

Поэтому тема диссертации по оценке эффективности использования РКТХМ является актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью проводимого исследования является разработка комплексной методики расчета термодинамических и технико-экономических показателей РКТХМ с альтенативными рабочими веществами в широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты, с учетом: особенностей действительных процессов, стоимостных показателей основного оборудования, различных цен на электроэнергию, затрат на сооружение машинного отделения, монтажные работы, эксплуатацию машины и других расходов в современных условиях, а также реализация расчетов на ПЭВМ.

В качестве базового варианта в данной работе принята система с раздельной выработкой холода и теплоты, включающая автономную холодильную машину с вентиляторной градирней и электробойлер для получения горячей воды.

Основными задачами диссертационной работы являются:

- выбор на основании обзора литературных источников термодинамического цикла и альтернативных рабочих веществ РКТХМ;

- разработка, на базе известных уравнений для расчета термодинамических и теплофизических свойств альтернативных однокомпонент-ных рабочих веществ и их смесей (растворов), уравнений тепломассо-переноса в аппаратах, действительных процессов в элементах РКТХМ, стоимостных показателей машины и цен на электроэнергию, - математической модели РКТХМ, методики расчета ее технико-экономических показателей и программного обеспечения для оценки эффективности РКТХМ в широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты;

- анализ эффективности использования РКТХМ при одновременной выработке холода и теплоты в широком диапазоне изменения параметров внешних источников и стоимости электроэнергии, расчет технико-экономических показателей базового варианта и сопоставление их с показателями РКТХМ.

Научная новизна. Настоящая работа посвящала важной народно-хозяйственной задаче, направленной на экономию энергоресурсов, и характеризуется основными положениями, научная новизна которых защищается в диссертации:

- математическая модель, алгоритмы и программы расчетов на ПЭВМ термодинамических и основных технико-экономических показателей РКТХМ с альтернативными рабочими веществами;

- термодинамические показатели РКТХМ с альтернативными рабочими веществами в широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты;

- анализ влияния параметров внешних источников теплоты и стоимости электроэнергии 'на эффективность РКТХМ с альтернативными рабочими веществами, расчет и сопоставление показателей базового варианта выработки холода и теплоты с показателями РКТХМ при одинаковых условиях.

Практическая ценность. Разработанная математическая модель расчета различных показателей РКТХМ позволяет осуществить оценку ее эффективности при использовании различных рабочих веществ как при проектировании РКТХМ, так и при ее эксплуатации в конкретных условиях различных объектов.

Сопоставление расчетных и зксплуй'гзцконкых показателей РКТХМ позволит оперативно определить отклонения последних от расчетных, выявить и устранить причины, их вызывающие.

Круглогодичное использование РКТХМ для комплексной выработки холода и теплоты позволит существенно снизить затраты по сравнению с базовым вариантом, включающим автономную холодильную машину и электробойлер.

Достоверность результатов работы. Результаты работы базируются на обобщении известных исследований термодинамических и теплофизи-ческих свойств альтернативных рабочих веществ, уравнений и опытных данных для расчета тепломассопереноса в аппаратах и процессов в компрессорах РКТХМ, а также на результатах известных исследований различных типов абсорбционных холодильных машин с альтернативными растворами, принятыми в данной работе.

Работоспособность РКТХМ с различными рабочими веществами подтверждена исследователями Мюнхенского технического университета (ФРГ).

Поэтому можно считать полученные расчетные результаты достаточно достоверными, без проведения дополнительных экспериментальных исследований РКТХМ.

Апробация работы. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийском совещании "Холодильная техника России. Состояние и перспективы" (Санкт-Петербург, 1995 г.), международной научно-технической конференции /'Холод и пищевые производства" (Санкт-Петербург, 1996 г.) и международной конференции "Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века" (Санкт-Петербург, 1998 г.).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и содержит 85 страниц основного машинописного текста, 13 таблиц, 55 рисунков. Список использованной литературы включает 88 наименований работ, в т.ч. -47 зарубежных публикаций.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании обзора результатов исследований резорбционно-компрессионных теплонасосных и холодильных машин установлено, что они могут быть перспективными при одновременной выработке холода и теплоты и привести к значительной экономии топлива по сравнению с раздельной выработкой холода и теплоты. Из широкого спектра рабочих веществ предпочтительными для использования в РКТХМ в настоящее время являются широко апробированные растворы NH3/H2Q и 1?22/ДМЭТЭГ.

2. В настоящее время с помощью математических моделей достаточно подробно выполнен анализ термодинамической эффективности только резорбционно-компрессионного теплового насоса.

Математические модели РКТХМ не разрабатывались и оценка их эффективности в широком диапазоне изменения параметров внешних источников теплоты и стоимостных показателей не проводилась.

3. На основании обобщения известных исследований впервые разработана математическая модель РКТХМ, включающая головную программу и 29 подпрограмм для расчетов ВРКТХМ с раствором NH3/H2O и ХРКТХМ с раствором К!22/ДМЭТЭГ.

4. С помощью разработанного математической модели и программного обеспечения выполнены расчеты на ПЭВМ "PENTIUM": термодинамических и теплофизических свойств воды, аммиака, водоаммиачного раствора, насьпценого и перегретого аммиачного и водоаммиачного паров в интервале температур -40.200°С и концентраций 0.1,0 мае.доля; насыщенных жидкостей R22, ДМЭТЭГ и их раствора , насыщенного и перегретого паров R22 в интервале температур -30.90°С и концентрацией 0,05.1,0 мае.доля; термодинамических циклов ВРКТХМ и ХРКТХМ с учетом необратимых потерь; теплообмена в испарителях, конденсаторах, дегазаторах, резорберах и теплообменниках растворов; технико-экономических показателей ВРКТХМ и ХРКТХМ при стоимости электроэнергии 0,12, 0,25 и 0,40 руб/(кВт.ч).

5. В результате расчетов получены различные взаимосвязи термодинамических показателей циклов в интервалах изменения высших и низших температур абсорбции 67.95 и 57.62°С (ВРКТХМ), 50.75 и 42.65°С (ХРКТХМ), соответственно; кратностей циркуляции растворов 2,0.5,2 (ВРКТХМ) и 1,8.2,3 (ХРКТХМ); температур кипения -14.-23°С и конденсации 30.40°С (ВРКТХМ и ХРКТХМ).

Анализ полученных зависимостей показал, что характер их изменения для ВРКТХМ и ХРКТХМ идентичен.

6. Установлено, что при одинаковых условиях понижение температуры кипения приводит к увеличению высшей температуры абсорбции, а понижение температуры конденсации - наоборот.

Так, с понижением температуры кипения от -14 до -23°С при постоянных значениях температуры конденсации и низшей температуры абсорбции высшая температура раствора в резорбере возрастает на 7-8К. Снижение температуры конденсации на 5К при постоянной температуре кипения в испарителе приводит к уменьшению высшей температуры абсорбции на 8-9К.

Установлено также, то при одинаковых условиях высшая температура раствора в ХРКТХМ в*среднем на 17-18К ниже, чем в ВРКТХМ.

7. Анализ результатов расчетов показал, что разность высшей и низшей температур раствора в резорбере ВРКТХМ при снижении температуры кипения от -14 до -23°С и постоянной температуре конденсации 40°С увеличивается от 22,5 до 29,6К, в то время как в ХРКТХМ та же разность температур составляет 9.0.10,ОК.

Таким образом, температура нагретой в резорбере ВРКТХМ среды может быть существенно выше температуры той же среды в ХРКТХМ.

8. Осуществление термодинамической системы, состоящей из двух взаимосвязанных одноступенчатых циклов парокомпрессионной холодильной машины и резорбционно-компрессионного тепловогр насоса с общим для обоих циклов компрессором позволяет достигнуть значительно более высоких температур абсорбции, чем температура конденсации одно-компонентного рабочего вещества, при одинаковых давлениях конденсации И ЗиСириЦИй 1ЩрЕ.

Так, при давлениях конденсации чистых паров ЫНз и Ы22, соответствующих температуре конденсации 40°С, температуре кипения -20°С и низшей температуре абсорбции 62°С высшая температура абсорбции в резорберах ВРКТХМ и ХРКТХМ составляет соответственно 89,1 и 71,3°С, т.е. на 49,1 и 31,ЗК выше температуры конденсации чистых паров МНз и К!22, соответственно.

Это свидетельствует о высоком термодинамическом качестве рассмотренной системы циклов, а наличие переменных температур абсорбции пара растворами позволяет осуществить нагрев теплоносителя в широком диапазоне температур и с меньшей необратимостью при передаче теплоты от раствора к теплоносителю.

9. При одинаковых значениях холод©производительности теплопро-изводительность ВРКТХМ и ХРКТХМ при температуре конденсации 40°С в рассмотренном диапазоне изменения температур кипения вьше холодоп-роизводительнооти в 2,0.2,7 и 1,6.2,2 раз, соответственно. При этом теплопроизводителЗьность увеличивается со снижением температуры кипения, повышением низшей и высшей температур абсорбции, температуры конденсации, и наоборот.

10. Мощность, затрачиваемая на привод компрессоров в ВРКТХМ и ХРКТХМ увеличивается со снижением температуры кипения, повышением низшей и высшей температур абсорбции и температуры конденсации, что обусловлено увеличением степени сжатия паров ЫНз и 1?22 и температуры смешанного пара на входе в соответствующие компрессоры. При этом также увеличиваются потоки эксергии холода и теплоты.

11. При одинаковых значениях температур кипения и конденсации и низшей температуры абсорбции величина эксергетического к.п.д.

ХРКТХМ в среднем на 9,0% выше, чем у ВРКТХМ. Это обусловлено тем, что средняя температура поступающего в компрессор ВРКТХМ смешанного пара при указанных условиях выше, чем в ХРКТХМ, что приводит к увеличению мощности на привод компрессора и к снижению эксергетическо-го к.п.д.

12. Применение ХРКТХМ холодопроизводительностью 50 кВт при температурах: конденсации 40°С, кипения -14.-23°С и нагретой в ре-зорбере воды 52,0.70,0°С позволяет, по сравнению с системой паро-компрессорная холодильная машина - электробойлер, снизить себестоимость производства единицы потока эксергии теплоты и холода в среднем на 40,0% при тарифе на электроэнергию 0,12 руб/(кВт.ч). При увеличении этого же тарифа до 0,40 руб/(кВт.ч) указанная себестоимость снижается в среднем на 60,0%. Срок окупаемости капитальных затрат при этом снижается соответственно с 6,4 до 1,6 лет.

Теплопроизводительность машины при указанных условиях составляет соответственно 94.110 кВт.

Технико-экономические показатели ВРКТХМ примерно такие же,как и ХРКТХМ.

Однако, при отсутствии запрета на применение аммиака в конкретных объектах предпочтительным является использование ВРКТХМ, т.к. при одинаковых условиях в ней может быть получена более высокая (на 17-18К)температура нагретого в резорбере теплоносителя.

1. Бадылькес И.С., Данилов P.A. Абсорбционные холодильные машины.- т.: Пищевая промышленность, 1966. -356 с.

2. Бурдуков А.П., Дорохов А.Р., Огуречников Л.А. Методы расчёта процессов абсорбции в тепломассообменных аппаратах: Препринт №270гнп L/ИО. ихд-иие.~ пиииишпуип; пи- г мгешшфпсжгш» хаао. <±1 и.

3. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова A.B. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1985.- 208с.

4. Вургафт A.B., Галимова Л.В. Теплоотдача при кипении водоаммиачного раствора в стекающей пленке на вертикальной трубе. // Холодильная техника.- 1974.- №12.- С. 38-40.

5. Данилова Г.Н. Обобщение опытных данных по теплообмену при кипении фреонов. В кн.: Холодильная техника и технология.- Киев: Техника.- 1969.- №8.- С. 79-85.

6. Данилова Г.Н. .Богданов С.Н., Иванов О.П.' Теплообменные аппараты холодильных установок. Л.: Машиностроение, 1973. -328с.

7. Данилов Р.Л., Турецкий В.М. Исследование коэффициента теплоотдачи при дефлегмации'водоаммиачных паров // Холодильная техника.-1974.- №11.- С. 36-39.

8. Долотов А.Г. Основы комплексного автоматизированного проектирования абсорбционных термотрансформаторов и резорбционно-компрессионнных тепловых насосов. Дисдокт.техн.наук. С.-Пб.:1. СПбТИХП, 1995.- 481с.

9. Долотов А.Г., Синегуб В.А. Применение уравнения Редли-ха-Квонга-Соаве для расчёта на ЭВМ термодинамических и тепловых свойств хладонов и их смесей. М: ЦНТИхимнефтемаш, 1988. - Деп. №1826. - С. 154.

10. Кирилин В.А., Шейдлин А.Е., Шпильрайн Э.Э. Термодинамика растворов. М.: Энергия, 1980. - 287 с.

11. Латышев В.П. I диаграммы для растворов фреон-22-дибу-тилфталат и фреон-22 - диметиловый эфир тетраэтиленгликоля // Холодильная техника.- 1969.- №7. - С. 22-25.

12. Латышев В.П. Экспериментальное исследование теплоёмкости дибутилфталата, диметилового эфира тетраэтиленгликоля и теплот их смешения с фреоном 22 // Холодильная техника.- 1969,- №8,1. С. 31-34.

13. Латышев В.П., Роговянов В.А. Исследование давления насыщенных паров смеси фреона-22 и диметилового эфирй тетраэтиленгликоля /7 Тез. докл. Всесоюзн. н.-техн. конф. по термодинамике.- Л.: ЛТИХП, 1968. С. 30.

14. Минкус Б.А., Глинка Л.Л. Исследование плёночного дефлегматора ректификатора абсорбционной холодильной машины // Холодильная техника.- 1974.- №9.- С. 24-27.

15. Михайлов Е.Е. Структурная схема математической модели ре-зорбционно-компрессионной теплонасосной и холодильной машины // Эффективность холодильных машин и тепловых насосов: Сб.науч.тр.-С.-Пб.: СП6ГАХПТ, 1997.-С.

16. Нащёкин B.B. Техническая термодинамика и теплопередача.-М.: Высшая школа, 1969. 560 о.

17. Пекарев В.И. Повышение эффективности паровых, холодильных машин путём применения в них винтовых компрессоров. Дисс. докт.техн.наук. Л.: ЛТИХП, 1989. - 347 с.

18. Пиневич Г. Вязкость водоаммиачкых омесей и жидкого аммиака // Холодильная техника. -:1948.-№ 3. С. 30-37.

19. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982. - 591 с.

20. С. гаМм d.M. нииириции reteuis.- м. ; лимип, Isuu. / ио и.

21. Розенфельд Л.М., Ткачёв А.Г. Холодильные машины и аппараты.- М.: Госторгиздат, 1960. -656 с.

22. Сазонов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий.- М.: Энергоатомиздат, 1990. 304 с.

23. Семилет З.В. Оросительные теплообменики химических производств.- М.- Киев: Машиз, 1961.- 112 с.

24. Стефановский В.М. Исследование теплоотдачи при дефлегмации паров аммиака и воды // Холодильная техника.- 1966.- №4. С.32-36.

25. Сысоев В.Л. 'Исследование холодильной машины, с поршневым компрессором без смазки. Дисс. канд.техн.наук. Л.: ЛТИХП, 1980. - 235 с.

26. Тимофеевский Л.С., Долотов А.Г., Михайлов Б.Е. Сопоставительный анаяиз основных показателей РКТХМ, работающих на растворах ННз H¿0 и R22 - ДМЭТЗГ //Эффективность холодильных машин и тепловых насосов: Сб. науч. тр.- С.-Пб, ¡СПбГАХПТ, 1997.- С.

27. Теоретические основы хладотехники. Часть П. Тепломассообмен / С.И.Богданов, Н.Н.Бучко, З.И.Гуйго и др.// Под ред. Э.И.Гуйго. -М.: Колос, 1994. 367 о.

28. Усюкин И.П., Чумаченко А.Д., Колосков Ю.Д. Номограмма для расчета коэффициентов теплоотдачи в вертикальнотрубном пленочном абсорбере АХМ // Холодильная техника.- 1972.-№9.- С. 62.

29. Усюкин И.П., Колосков Ю.Д. 0 применении различных растворов для абсорбционных холодильных установок // Холодильная техника. -1974. №7. - С. 28--31.

30. Усюкин И.П., Чумаченко А.Д., Колосков Ю.Д. Испытание абсорбционной холодильной установки на растворе фреона-22 и диметило-вого эфира тетраэтиленгликоля // Холодильная техника,- 1974,- №7. С. 28-31.

31. Филаткин В.Н. Теплообмен при кипении водоаммиачного раствора // Холодильная техника.- 1957.- №4.- С. 23-29.

32. Филиппов Л.П., Новосёлова Л.П. // Вести МГУ. Сер. физ.- мат. и естеств. наук.- 1955 №10. - С. 37-40.

33. Филиппов Л.П. // Вести МГУ. Сер. физ.- мат. и естеств. наук.- 1955.- №10.- С. 67-89.

34. Характеристики двухступенчатой абсорбционно-реэорбционной водоаммиачной холодильной машины / В.Р.Данилов,' И.И.Орехов, Л.С.Ти-мофеевокий и др. // Холодильная техника.- 1984.- №7.- С 23-27.

35. Холодильные компрессоры: Справочник / Под ред. А. В. Быкова.

36. М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1981.- 280 с.

37. Эксергетический метод и его приложения / Под ред. В.М.Бродя некого. М.: Мир, 1967. - 247 о.

38. Ahlby L., Hodgett D.L. The effect of the properties of the refrigerant and solvent on the compression absorbtion cycle. // Proc. 17th Int Cong-, of Refrig., Vienna 1987, Vol. B. pp. 1018-1025.

39. Ahlby L., Hodgett D.L. Compression / absorbption systems. Simulation of two cycles for differeht applications. // Proc. 17th Int Cong, of Refrig., Vienna 1987, Vol. B. pp. 1139-1146.

40. Alefeld G. Heat. Conversation Systems, Lecture Notes, Technical University of Munich, Physics Department E19, 8046 Garching, Germany, 1983.

41. Altenkirch E,, Tenokhoff B. Absorptionskaitemasohine zur kontinuier licher Erzeugung von Kalte und Warme oder auch von Arbeit, Deutsches Reich Patent Nr.278076, 1911.

42. Altenkirch E. Kompressionskältemaschine mit Losungskreislauf Kältetechnik, N°2, 1950, 10, S. 251-259, N°2, 1950, 11, S. 279-284, und №2, 1950, 12, S. 310-315.

43. Bergmann G., Hevessy G. Experimenlat Hybrid Heat Pump oflQOOkW Heating Capacity: Proc. of the 4th Int. Conf. on Application and Efficiency of Heat Pump System, 01.-03. Oct. Munich, 1990 ,-pp. 211-215.

44. Boshnjakovic F. Technische Termodinamik, n, Teil 3. Auflage 1950.

45. Calm J.M., Information on alternative refrigerant: status of the refrigerant database, Proc. 1994 Int. Refrig. Conf. Purdue, July 19/22, pp. 443-448.

46. Chatzidakis S., Rogdakis E. Gas Verhalten der Zwei-und Dreist offkompressionskaltemasohine mit Losungskreislauf; KI Klima-Kälte-Heizung 7-8 (1992), S. 255-258.

47. Clenshan C.W., Hayes J.G. Curve and Surface Fitting //J. Inst. Maths. Applies, 1965, №l, pp. 164-188.

48. Debotta S., Gopichand S., Rao Pendyala V. Comparative as-sesment of some HCFCs, HFCs and HFEs as alternative to CFC11, Int. J. Refrig., 1994. Vol.-17, №l, pp. 32

49. L.Itard, C.Machielson. Compression/resorption heat pump using NH3/H2O // Laboratory for Refrigeration and Indoor Climate Technology, Deist, The Netherlands, 1995, 6 pp.

50. Laure C.Itard and Cees H.M.Machielson. Parametrs Study for the Optimization of a Wet Compression Hybrid Cycle for the Working Pair NH3/H2O // Inter. Absorption Heat Pump Conf., ASME. 1993, Vol. 31, pp. 17-24.

51. L.C.M.Itard, V.Fedotov, C.H.M.Machielson. Thermodynamic Efioiensy of Several Non-azeotropic Mixtures in the Wet Compression/Resorption Heat Pump Cycle, XIX Int. Congress. Refrig., August

52. SO-£5 (1995) Hague, Netherlands, pp. 115E-1159.

53. L.C.Itard. Machielsen C.H. Parameters study for the optimization of a wet compressor! hybrid cycle for the working' pair NH3/H2Ü, AES-Vol 31, International Absorption Heat Pump, Conf. ASME 1993, pp. 17-24.

54. G.Hammer Eine Kompressions Absorptionskaitemashine mit hohen Temperaturhub, Master Thesis, Techn. Univ. München, 1990, S. 105.

55. J.M.George J.M., W.Marx aid S.Scrinivasa Murthy. A comparative thermodynamic study of compression absorption heat pumps // Heat Recovery Systems and CHP, 1990, Vol. 10, H°l, pp. 31-36.

56. Granryd Erik "Energins Vaxel-Kyrser", KTH-Alimi, 1989, Stocholm, 1989.

57. Groll E.A., Kruse H. Kompressionkaltemaschine mit Losung-skreisslauf fir umweitvertragliche Kältemittel, KK DIF Kalte und Klimatechik, Gentner Verlag Stuttgart, April (1992), pp. 206-218.

58. Groll E.A. Experimentelle and theoretische Untersuchungen von Kompressionkaltemaschinen mit Losungskreislauf, Forschungsbericht des DKV Nr. 44, Disseration, Institut fur Kältetechnik und Angewandte Wärmetechnik. Universität Hannover (1994).

59. Groll E.A. Absorption/Compression cycle using Working pair C0'2 /acetone. 19e Congr. int. Froid, La Haye 7 Proc. 19th. Congr. Refrig. The Hague, NL., 1995. 08. 20 25, Vol. 4 b. p. 812-816.

60. Kortum G. Einfuhrung in die chemische Thermodynamik, 3 Auflage, 1960.

61. Kriebel M., Loffler H.J. // Kaltetecnik, 1965, N°9, C.266272.

62. Lydersen A.L. Estimation of Critical Properties of Organic Compounds // Coll. Eng., Univ. Wisconsin, Eng. Expt. Sta. Rept. 3. Madison. Wis.,April, 1995.

63. Material and Energy Balance Computations, McGraw-Hill Book Co., New-York,. 1966, 445 o.

64. Maoleod D.B. // Trans. Faraday Sos.19.38, 1923.

65. McLinden M.O. Termodynamic properties of CFC alternatives: a survey of the available data, Int. J. Refrig1., Vol. 13, May 1990, pp. 149-162.

66. McLinden M., Domanski P. A simplifed cycle simulation modeliur tue ptn i. ui iiidTiut? lauiitg uj. i et i j.£t?i cuiua iiij.auui ea, //iuu. j. rceirig., 1992, Vol. 15, № 2.

67. Osenbruck A. Verfahren zur Kälteerzeugung bei Absorptions-machinen Deutsches, Deutsches Reichspatent DRP 84084 (1895).

68. Ostermaer S. Aufban und Betrieb einer Kompressions- Absorptions- Kältemaschine, Master Thesis, Tech. Univ. München 1989, S. 132.

69. Plocker U. Bereechung von Hochdruck-Phasengleichgewichten mit einer Korrespondenzmethods unter resonderer Berücksichtigung asymmetrischer Gemische, Dissertation, TU Berlin (1977).

70. Pourresa-Djoursari S., Radermacher R. Calculation of the Performanse of Vapor Compression Heat Pump with Solution Circuits Using the Mixture R22/DECDME, // Int. J. Refrig, 6 (1986) 9, pp. 245-250.

71. Radermacher R. Vapor Compression Heat Pump Cycle with De-sorber/Absorber Heat Exchange, // Proc. of the XVIIth Int. Congress Refrig.(1986) Vienna, Austria, pp. 1061-1066. '

72. Rane M.V., Radermacher R. Experimental Investigation of Two

73. Stage Vapor Compression Heat Pump with Solution Curouits // Proc. of the XVIIIth Int. Congress Refrig., August 10-17 (1991) Mountreal, Quebec, Canada.

74. Schwarzhuber J.Aufbau und einer Kompressions Kältemaschine, Master Thesis, Tech. Univ. München 1989, ss.116,

75. Shultz S.C.G. Equation of State for the system ammonia -water for use with computer // Proceeding of the XHIth Int. Congress of Refrig.,Washington D.S. USA, 1973, Vol. 2, pp. 430-431.

76. Soave G. EQUilibriuirt constant from a modified Red 1 ich-Kwong Equation of state // Chemical Engineering science, 1972, Vol.27, pp. 1997-2203.

77. Spindler U. Betrieb einer Kompressionskältemaschine mit integriertem, Master Thesis, Tech. Univ. München, 1990, ss. 125.

78. Szargut J., Petela R. Egzergia, NTW, Warzawa, 1965.

79. Tomas L.H. // J. Chem. Sos. 1946. 573.

80. Torstensson H., Nowacki J.E. Absorption/Compression Heat Pump Using Exhaust Air as Heat Sourse, // Proc. of Absorption Heat Pump Conf. 30 Sep. 02 Oct., Tokyo, Japan (1991), pp. 103-108.

81. Ziegler F. Compress ion-Absorption cycles with R2S/E181 and NH3 / H'20 // Proceedings of Absorption heat pump Conference 91, 1991, Tokyo, .Japan, pp. 91 96.

82. Ziegler F., Hammer G. Experimental Results of a Double-Lift Compression Absorption Heat Pump, // Proc. of the 4th Conf. on Application and Efficiency of Heat Pump Systems, 01-03 Oct., Munich (1990), Sti., Oxford.1.T1.T Г

83. Акционерное общество открытого типа

84. ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕПЛОТРАНСФОРМАТОРЫ

85. СОЛТТ" 000467541 АКЦИОНЕРНЫЙ БАНК "РОССИЯ" КОРР. СЧЕТ800161861 ПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГУ

86. МФО 044030861, ИНН 7810604412.