автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Экспериментальное и математическое моделирование характеристик абсорбционно-диффузных холодильных агрегатов (АДХА) для бытовых холодильников

з о:\

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ХОЛОДА

На правах рукописи

баттух Тахэр Сзрес

экспериментальное и катематическре моделирование

характеристик абсорбцкошо-ДКФОУЗЙОШШ холодальнЫХ

агрегатов (адзса) для бытовых холодибшсов

Спзг^иьгость 05.04.03 - Хмодахьаая н жрттешая ютшха,

сястекы кондиционирования

АВТОРЕФЕРАТ днсссргацй» ш» соясгайив ученой сгаюга • кгядвдзта технических паук

Одесса • 1995

Работа шошшена в Одесской Государственной Академии Холода

Научный рукоБодеголь профессор, доктор технических Еаук,

Г.О. Смирнов

Оффкцкальнш оппоненты - профоссор, доктор технических наук,

A.B. Дороазнко

дацэнт, кандидат технически: наук, • С.0. Горыкия

Ведущая организация - Одесская Государственная Академия

Лиевых Технологий

Защита состоится 1995 г. о_часоз

на заседании стциалпировйКЕОГо Совета Д 068.27.01 при Одэсскоа. Государственноа Академии Холода по адресу: 270100, г. Одесса, ул. Лэтрз Великого, 1/3

С дкссергацкэа можно ознакомиться в библиотеке Одесской Госудзрстъекноа Академии Холода по адресу:

270100, г, Одессаj ул. Петра Великого. 1/3 ' Автореферат разослан "_" •_ 1995 г.

Ученый секретарь сдациализирсванного Совета B.Ä. Касейдерьян

д.т.н., профессор

Исх. Ко

Актуальность темы; Рост потребления пищевых продуктов в

современном миро сопровождается ухудаеш:.>м экологическая обстановки и появлением новых экологических проблем. Типичным призером таких ситуация является обстановка, складывающаяся на рывке производства бытовых . домашних холодиль>1иков. Эрергетическая эффективность парокомпрэссионных холодильных машин • - определяет все возрастающее преобладание на пограбительском ринке бытовых холодильников с парокомпрессионными холодильными агрегатами. Технология их производства отработана при ориентации на тэ1-з*е теплоносители как иг, R22, которые относятся к озоноопасным хладоносителям, применение которых может привести к развитию "озоновых.дар" и зкологическоа катастрофе мирового масштаба. Абсорбционно-диффузионные холодильные агрегаты (ДЦХА) достаточно эффективно решают проблемы производства бытовых холодильников малой холодопроизводитэлыгости, с полезными объемами бытовых холодильников от 150 л до го - 30 л. Расширение сферы эффективного применения АДХА на бытовые холодильники больной производительности, торговое холодильное оборудование (шкафы для хранения, прилавки, охлаздающиэ аппараты для генерации льда, производства прохладительных напитаов и т.д.) метет внести определенный положительный в)слзд в решение проблемы шрэхода средств холодильной техники на озонобеэопэсныо теплоносители. Не менее важной представляется проблема повышения эффективности АДХА и снижения энергозатрат в этих агрегатах.

Сложилааяся в течение многих десятилетий практика сошрчвнствовайия АДХА основызалась, главным образом, на инженерном опыте и опытной проверке интуитивных технических решения по совершенствованию A1IXA через эксгаримецгалыюв определение общи характеристик этих агрегатов. Известные исследования отдельных процессов, реализуемых в. АДХА, но замыкались в общие методики . экспериментального и математического' моделирования отдельных углов"' и аппаратов АДХА, которые позволяли бы цел..направлено решать пробл ■ совершенствования АДХА, расширения сфер их аффективного применения. . .

Создание таких методик, определение па их основе новых радикальных путей и. форм совершенствования АДХА и обосновывает ак дальность темы настоящей научно-исследовательской работы.

Цель работы; Разработка методов экспериментального и

теоретического мс .элироваяия процессов и характеристик ЛЯХА позволяющих целенаправленно решать проблемы их соворшонст-вования.

Научную новизну . исследования по . тема диссертации составили:

'- методика и результаты экспериментального моделирования процессов и характеристик "термонасоса АДХА", . позшчадгсяс объективно определять эффективность изменений h i:onoipyiamn этого устройства;

Men одика и результаты ' оксгаримо'тальпого модолиропзвиг гидродинамических характеристик Tai :.их аппаратов АДХА, испаритель, абсорбер и кондочезтор, гозволяхвдэ тич-тл а мзтпмотичоскио кода ли парогазового контура остссданнся циркуляции в АДХА надежные количестэеггныо рекомендации по гидравлическим сопротивлениям;

• методика математического -моделирования сопряженных теплогидродинамических процессов в контурах АДХА, з основу которой, впервые, в' отличие от работ предшественников, положены модели тершгидродошамического расчета парогазового контура естественной циркуляции;

• результаты испытанчл новой конструкции ДДХА, позволяющей без изменения габэрэтов, существенно (в 1.5 - г раза) .увеличить холодопроизводительностъ АДХА.

Результатами исследования по теме диссертации обосновывается следующее научное полотание:

г- эффективная организация и совершенствование работы АДХА возможны только на основе согласованных воздействий как на тепдочассообнешше процессы в ис.'гариголе, абсорбере, конденсатора, так и на движусдаэ силы и гидравлические . сопоставления в парогазовом и парожидаостком контуре естественной циркуляции. Количественные рекомендации по таким воздействиям могут быть получены из основе предлагаемых катодов экспериментального моделирования названных процессов.

Обоснованность основных результатов и научного положения

определяется: использованием отработанных методик экспериментальных исследований, применением современной аппаратуры,-npoBQDKOB объективности рекомендация, сопоставлением результатов экспериментального и математического моделирования с данными испытания опытных образцов ДЦХА.

Практическая ценность исследований состоит в создании

обоснованных методик совместного экспериментального и расчотно-> теоретического моделирования, позволяющих существенно сократить материальные и временные затраты нз поиск и разработку новых более совершенных конструкций АДХА.

Апробация работы: %зультаты исследований по тема

диссертации докладывались на научной конференции профессорско-преподавательского состава ОГАХ в 1994 г.

Публикации. По • теш диссертации опубликованы в

соавторстве статья Тахер Оаттух, М.А. Букраба, Г.Ф. Смирнов "Экспериментальное моделирование работ! генератора абсорбдаои-но-диффузионного холодильного агрегата" в сборнике "Тоория и гоэктика вузовской науки" ОГАХ, Одесса, г. Вторая статья прошла экспертную оцовку 4-х экспертов и принята редакцией журнала "Refrigeration" к публикованию,

. Содержание работы

В первой главе диссертаций приводятся общие свадения об

исследованиях и разработках' АДХА. Обсуждаются недостатки различных конструктивно-технологических схем АДХА и систематизируется известная информация.

В п. 1.2 анализируются приведенные в литературе данные по экспериментальным и теоретическим исследованиям процессов гидродинаш.® и тепломассообмена при испарении, конденсации и абсорбции в условиях работа АДХА или близких к ним.

В п. 1*3 обсуждаются литературные данные об экспериментальных исследованиях процессов и характеристики генераторов-торконасосов АДХА.

В завешпщей части первой главы анализируются возможности применения для расчетно-теоретического моделирования характеристик АДХА существующих обобщений по процессам гидродинамики, тепло- и массообмена в АДХА.

Вывода, сделанные по материалам первой главы позволили сформулировать следующие задачи исследований настоящей работы:

1. Создание экспериментальных стендов и методик эксперимента-•льпого моделирования: генврзторов-термонасоссв, абсорберов,

испарителей, конденсаторов АДХА.

2. Экслешментяльное исследование влияния режимных и конструктивных факторов на производительность генератора. Экспериментальное опр деление рокикных параметров работы генератора, обеспечивающих максимальные расходные характеристики. Проведение исследования по моделированию гидроданамичоекга. характеристик абсорбера. Экспериментальное моделирование процессов в конденсаторе.

3. Ан-1.1из и обсуждение результатов экспериментальных исследования. Обоснование и рекомендации по перспективному конструировании узлов АДХА. Анализ усовершенствованных конструкция АДХА.

4. Построение физических моделей процессов. протекающих в контуре абсорбер-испаритель и в генераторе. Моделирование процессов з жидкостной Контуре циркуляции генерзтор-рэгеперативныя теплообменник-абсорбер,

5- Обжил анализ результатов и разработка практических рекомендация к применению.

' Во второй главе описывзкггся экспериментальные метода И

средства исследований.

Угчтывэя сложности натурного моделирования при рабочих параметрах ("го бар, нн3 + п20 - теплоноситель и т.п. ) с одной

стороны, принимая во внимание близость теплофкзических параметров растворов N11^ •+ н^о и жидкой фазй Н20, бпродалякадую

роль процессов гидродинамики в дьлствйпх .контуров естествен! 6а циркуляции С Другой стороны МОЖНО сформулировать п}16ДЛ0Ж0НИЯ по организации экспериментального моделирования режимов АДХА.

Общий подход к проблеме надежного экспериментального и математического моделирования может представляться следующим оС азом:

1Все • параметры и характеристики режимов основных узлов

моделируются конструктивно натурными узлами. ?. В качестве киткостного теплоносителя используется вода при Р = 1 бар.

3. Гияравличв'тсие хэрэкт-шстики двухфазного течения модрлируюггея' совместный мйижедаэм водного и воздушного потоков при тех-же значениях расходов (числах Re), которые установлены в модельных режимах.

4. Гезультаты экспериментальных исследований по п. '.з формируют :'.гтгь!кая-эдм соатноввния в математической модели

. расчета решмов, и параметров АДХА.

d соответствии с изложенными исходными полоченiгай и были рэзрпботаны экспериментальные стенды и методики исследования. Схемы экспериментального стенда для и-ододования харчктприглтк гяпораторов-термонасосов АДХА дани' на -рис. 1 и г. CUcv«;> экспериментальных ■ стендов для мшделироврния гидродинамических характеристик абсорбера даны па рис. г и 3.

Экспериментальные исследования конструктив!}'« тгхдологи-чоских измонопия, вносимых в отдольиью олпмонтн АДХА, il'i

-оовдо характеристики пюводились на натурных ША

Рис Д. ихема стевдя для, исследования характеристик генераторов-тер-мон&сосов: ""

I — генератор; 2 - нагреет?- .ь; 3 - пароотоодкщая трубка; 4 -жидкостный теплообменник; о -мерная шкала; о - имитотос бзл-. - ка рееиьера; 7 - мерный сосуд; 3'- трубгаропод слабого раствора; 2 - стеклянный тройник с вентилем; 10 - конденсатор

дзвания гидродинамических характеристик абсорбера:

I - сосуд постоянного уровня; 2,о - мерные сосуды; 3 - абсорбер; 4 - манометр; 5 - рото-метр; 7 - компрессор; в - секундомер

Рио.З Схема стенда для исслздо-. вания ^»¡дродинбиичвекйх характеристик конденсатора:

I - гэнаратерннй узел;2 -регул.моуюший взнглль; ? -конденсатор; ч - перелив-ноз колено; 5 - изрнке сосуды; б - поддон; 7 - мерная шкала; 8 - и;:щзтор бачка реаикзра; 9 - сек^-

НДОШЕ.

ейдасгаялзния опытов в одинаковых условиях традиционных конструкция АДХА и конструкция, содер-гаш,гх те или дага/.е изменения.

В завершающей частя второй главы приводится анализ погрешностей, которыл определил максимальную относительную Приборную погрешность выполненных экспериментов по моделированию характеристик узлов АДХА величиной

• в третьей плате диссертации формулируются и обосновываются принципы сопряженного экспериментального и математического 'моделирования тепловых «зжимоа АДХА в соответствии с предлагаемым в главе подходом. Существенное внимание при формировании математических моделей АДХА концентрируется на описании контуров естественной циркуляции (КЯЦ).

В соответствия с известным принципом действия АДХА в ном видны следующие контуры, циркуляции (рис. 4):

1 - кпнтур циркуляции парогазовой смеси в системе аппаратов

кспарктелъ-збсорбео состоит из: внешнего и внутреннего каналов испарителя (по внутреннему к?налу парогазовая смесь поднимается, по внешнему каналу - опускается).-Канал абсорбера, в котооом парогазовая смесь опускается из испарителя в паровое пространство уравнительного балка;

2 - контур циркуляции жидкого водоакмяачного раствора, который . состоит из: капала абсорбера, объема квдкости в бачке,

линии подачи крепкого раствора чорез регонератианыя теплообменник в тесоратов. В. геторёторе" происходят пройму- „ цествениое вьтэшззчке аммиака, получение обедненного пэрсжигдостного частворз, , который по магистрали подается термоязсосом через регенеративный теплообменник в абсорбера

3 - ко'Тур циркуляции амгиака, производимою холодильное

действие, который состоит.из: парогонератопа, копала соэ-даялкл^гй парогенератор и конденсатор и вытлншцзго функции дефлегматора, конденсатора аммиачного, гидрозатвора, внешнего Канала испарителя, "знала абсорбер^ жидкостного ■ oO^va -' и жидкостного иэаэла.

Все названные основные коетуоы естественно« циркуляции езязаны к-.эжду собой как геометрически через использование на отдельных участках обща каналов и т.п., так и через процессы шреноса тепла, • массы между контурами.

Принципиальную схему взаимосвязанных контуров естественной пкркуляши (К£Ц) в АДХА можно представать л виде p.ic. 4. Из схемы рис. 4.видно, что при индивидуальной замкнутости КЕЦ наличие .общих' "чнзлов и процессов переноса. на отдельных участках контуров существенно усложняет постансвку задач мзтемзтаческс -о чодэ.йроваг'".я даже для неразпеталешмх КЧ11, которые . продстзь.йкь: на рис. 4. . Вместо с тем, если снизить .ребовапияк обито ста математического моделирования и ориепти-роваться нз. аффективное сочетание экспериментальных и аил- " логических методов, то можно существенно упростить постаг зку и реализацию обще а задам математического модолиров-этш тепловых режимов АДХА.. При атом целесообразно приметь то шптйиэ олэдшмэ сиег/радания:

11, Для якмиачвог о копира при зэпянном уровне рзбочоги . давления Р0, хорошем качестве гапяшм генераторного .уз.л-5

< 0.1 J, нзтетаых об-иемэгfCHOBHHx узлов МХА,

тпвостясм объ'«'} и кошэнграшл зэггрлшеи АДХА, теллоься «оакоство, пвдодомоя в генератор?, сь и мпссоьмул

Условная схема взаиыосвя-за иных К2Ц АДА:

I - генератор; 2 конденсатор; 5 - испаритель; 4-аб-сосбер; о - ресивер; 6-кой-тус слабого раствора,7-кон-т-.'р крепкого раствора,

- контур парогазовой смеси (подъемной); 9 - контур парогазовой смеси (опускной)

10 5 О

<5 10 5

~Оо а \

/

№! • 1 *

0" / о -с 'О---- ■о-.

0 ) 1

60

100

140 Ш 0,Вт

Рис.5. Зависимость расхода слабого растмра от тепловой нагрузки генератора при различных условиях

■ начальный уровень зап-¡ки 13 мм, б - 33 мм;

а

равки

высота установки трубопровода слабого раств>ра см

"К«! ММ

80

40 О

о 0 1 .

8 в ■1

а 1 -• 'О 0 1 I

50 00 100 1Ю С?йма(,6т

зависимость тепловой нагрузки, при которой наблюдается максимальный оасход слабого раствора от начального уровня заправки

<5 10

ТПГТ

60 100 140 <2,Вг

высота установки трубо-псозода слабого раствора: Г- 61 см; 2 - 47 см; . 3 - 44 см

40

20

20

10 О

Л -2,, о'о-ос;

V

\

ь/Т

- / ' -"ГЯ--

О 50 100 150 200 е1,Вт

модернизированный генератор с несколькими терко-насосамм; ■

I - один; 2 - два; 3 - три; 4 - четыре термонасоса

расходами аммиака и еодяного пара мд существуют однозначно определяемые зависимости:

«Е-'гК • ро]- <г>

Ориентируясь яз. рэальиыо практические возможности получения б<- • существенных затрат хороших резервов по качеству "дефлегмации можно для математического моделирования АДХА ограничиться определением зависимостей (1) и (?) расчетным путем.

2. Неразв" гвлоннъа аммиачный контур КЕЦ работает по схеме испарительного термосифона, поэтому гидродинамика таког-о нерэзветвленяого контура не требует специального математического моделирования • в режимах, предаевствующмх кризисным гидродинамическим явлениям.

3. Для ¡кидкогтчпго КЕЦ (лг2) гидродинамические ранимы в абсорбег»> с1:'Тбодном стоканкя обедненного раствора для данной з ¿ометрия генератора и абсорбера и их взаимном расположении однозначно определяются расходной характеристикой термонасоса, т.е. зависимостью вида:

°А = г3 [°г • ро]- -<3>

4. Естественно • считать, что при слабой интенсивности поперечного тешочзссошропоса . ого влияние на движение жидкого аммиака в аммиачном контуре и . слабого раствора в жидкостном контуре но гложет быть сколь-нкбудь существенным.

Для разветвленных жидкостных КЕЦ характеристика долина быть дополнена зависимостями, указывающими распределение расходов обедненного раствора по ветвям в Функции от независимых факторов параметров ориентации (узлов установки) ума расгоэдолзния.

5. Таким образом, если удается экспериментальным моделированием определить зависимости для■выходных параметров парогенератор ^

- расход аммиачного пара;

- расход и концентрация слабого . раствора.

Тогда задача математического моделпзования тепловых режимов АДХА сводится к задаче математического моделирования тепловых и гидродинамических явлений в парогазовом- контуш (кгиспаштоль-абсорбзр с учетом внешних и внутренних потоков теша и массы, определяющих тешгамассообмеяные в.чзи между контурами.

Далее в третьей главе рассматриваются: •

- в п. з.г физические представления и математические модели процессов в парогазовом контуре КЕЦ абсорбер-испаритель;

-в п. 3-3 физические представления и моделирование жидкостного КЕЦ в системе генератор-рэгенераткзныя тепло-обкеш:ик- абсорбер;

- в п. 3.4 физичоезжэ представления и •моделирование аммиачного контура и распределение концентраций в система 'гензратор-колденсзтор-испзриталь-абсорбео. •.

Наиболее слсетыми являются 'модели тепломассообменных и

гидродинамических процессов в парогазовом КЕЦ испаритель-

абсорбер. Основные полон» ния этой кйдэли представляются

следующим образом:

Пусть а0 - неизвестный массовая расход газовой компонент»

|нг]. Ясно, что важнейшим параметром, влияющим на двшущта

силу КЕЦ и, следовательно, на величину а является плотность парогазовой, смеси, которая определяется через удельный • объем смеси:

Роо -^ад = [*о * Ь ~ С4)

На подъемном участке на котором нет

источников или стоков массы, плотность смеси является только функцией темгорзтуры. 6 стационарном режиме движущая силз согласуется с суммарным гкнр£Ви,&ческкм сопротивлением. Оскоъноэ гидродидами „эсксе уравнение КЕЦ, определяющее расход циркулирующей в стационарном режиме газовой компоненты в,,!.

Ио

«о + «Уго1

1 . 3 X

РС0

о

«л

+ ; з .д Г1 о «чал —«ц. (5)

ь0 ■ \Toii

Совершенно не поддаются надежному математическому, моделиров. дшо кестныо сопротивления. в двухфазном потока.' Поэтому возникает задача згсгаришнталшого моделирования двухфазной гидродинамики на контурных макетах каналов 'испарителей-абсорберов.

Такая задача была' поставлена и решена для некоторых ' ТИПИЧНЫХ ХОНС'труКТИЕНО-т8хнологич0ских форм каналов ' испзригежй, абсорберов. '

2. Уравнения, описывающие процзссы внутреннего и внешнего 'тепломассогхзреиоса в каналах испарителя, имеют вид:

Участок испарителя в морозильной камере (е-Г):

[^-^{р^И^^лЕч-чЧо}] - ^[р^^^К (б)

" Р^г)]!!^ « <10,,, (7)

\

При такой записи' уравн.-чшя (б) и (7, преяаброгаотся изменением теплосодержания парогазового истока в связи с изменением темпо- туры. :

Козадкциепты аир определяются по значениям чисэл и Кив1 вычисляемым из .соответствующих критериишных

-уравнений Дяя участка холодальиоя 'камеры система диф-фЬронцка,..,!!« уравнения-, ошсьгеаюедя процзссы тогиЬмассо-шреноса будет юте-гь точно такой ге рад.

li-

to холодильной камеры нраевьгэ условия на входе будут •определяться выходными параметрами участка морозильное камеры, т.е. координата входя ZQ определяется liaic:

ZB = ZA' ' Рз Ы = К] ' = W * <9)

Аналогичным образом с учетом "своей" * специфики записываются основные уравнения гидравлики и тепло- и массопереноса в обсорбеш, с учетом замычащих соотношений, в которые вх> .у-т значения расходов обедненного раетвош совместно с данными о температуре и концентрации, сводоийя о гидравлических сг ггоотивлениях ттш двухфазном течении в г.зязлзх абссубеоа и другие данные, определяемые методами экснер .ментального моделирования.

Результаты экспериментальных исследования гидродинамики и теплообмена в аппаратах АДХ.Д рассматриваются и обсуждаются в четвертой главе.

Типичные г.хсшрзстюптздьн: "э данные по исследованию массового рзехода обедненного рэстворз генораторз с одним термонасосог/ пси различных начальных условиях заправки приведена на рис. 5 а. Видао, чло при относительно малых тепловых нагрузках наблюдается рост расхода слабого раствора с . увеличением тепловой нагрузки генератора, при определенных , тепловых нагрузках существует максимум, а дальнейшему увеличению тещювий нагрузки соответствует снижение величины расхода слабогоЪзстверз. Изменение величины начального уровня ззгщзвки не влияет ja величину подачи слабого раствора в aúcooCep. На рис. 5 в приведена зависимость теплоЕол нагрузги, при которой наблюдается максимальный расход слабого раствора, от'начального уровня заправки. Видно, что при Hjja4 <100 мм

оптимальное значение тепловой нагрузки генератора Qopt= ЮО Вт.

При Ннач > 100 мм величина. QQot смещается в сторону меш.лих

тепловых нагрузок генератора.' Это объясняется улучшением условия годпиткп нагревателя жидкостью.

Результ ты исследований производительности генератора нз модельном стоило, позволяет сделать следующие 'вывода. Существует оптимальный диапазон реяммних параметров: тепловая -"нагрузка генерзтоза, уровень нзчзльгоа вапрвки и' т.п., при . которых достигается максимальный массовый расход термонасосз генералорз. Снижение тепловой нагрузки генератора или ' увеличение начального уровня зоправки приводит к перэзаливу термонасоса. Повышение Q и уменьшение Нна1? приводит к осу-'.

иокио торфонасоса. Этиу объясняется немонотонный характер зависимости а от Q, H^a4> Экспериментальна установлено, что

при Ннсм < 16 мм термоласос ' не включается в работу.

Обсуждение результатов и условия, экспериментального моделирования режимов и характеристик'термонасосов показывает, '¡то, если непосредственное их использование в теоретических моделях АДлА не может считаться обоснованным,' td применение ' для сопоставительного анализа эффективности'разных конструкций ДЦХА вполне правомерно.

Анализируя зависимости, приведенные на рис.5 д, можно заключить, что нс реальном АДХЛ подбирая число работающих.'-. термонасосов и мощность на каждом из них можно -плавно регулировать производотсш.иссть генератора по раствору..

Таким образом, проведенные экспериментальные. исследования производительности генератора на модальных стендах в зависимости от тепловой нагрузки, уровня заправки, количества тормокасоснах трубок на • генераторе, высота расположения переливного калана, места установки нагревателя на теомонасосноя то.убке показали, что существуют оптимальные диапазоны тепловых - нагрузок и уровня заправки, которые обеспечивают максимальный расход слабого раствора. а из конструктивных факторов определимом является увеличение числа термонасосных трубок.

Достигнутый рэзультат осуществлял одяо из необходимых условии повышения производительности АДХА - увеличение подачи" обедненного ваствора.

Таким ойрззом, то результатам проведанных опытов можно было сделать следутеиэ выводы:

1. Увеличение производительности термондсоса генератора в несколько раз при согласованном изменении тепловой нагрузки не приводит к .существенному изменению в • холодопроизводи-тельности АДХА. Это свидетельствует о том, что необходимых резервов в работе абсорбера,- испарителя и конденсатора существующих конструкций АДХА нет и само по себе увеличение производительности термопасоса является . условием, необходимым для увеличения холодопрокзведкгелызости АДХА, на недостаточным, г. Применение термонасоса с параллельными капиллярными кчуалэми может См-пъ использовано для снижения оиорго-потроблоний в существующих конструкциях АЦХА. 3. Для решения проблемы создания IJ&.А увеличенной холодопроиз-' водапельности необходимо реконструкцию термонасоса генератора.и увеличение тепловой нагрузки, позволяющие согласованно увеличить подачу пара в конденсатор и расход обедненного раствора в абсорбер дополнить такими конструктивно-технолсгичоскими действиями, которые позволили бы соответ-ствувдам образом увеличить расходы парогазовой смеси в кстуро испаритель-абсорбер и возможности теплоотвода в конденсатора, испарителе и абсорбере.

Результаты экспериментального моделирования гидродинамических процессов в абсорбере и конденсаторе подробно обсуждаются в диссертации. В п. 4.4'диссертации обсуждались задачи экспериментального моделирования совмостной работы узлов АДХА.

Обоснованно правомерности моделирования рабочих процессов н?турпнх АДХА с помощью модельных сред воды и -воздуха, пр-.-.гоояоинда во второй главе, частично подгверждзлось окппоркмоптзлЬныьми результатни, приведенными в четвертой главе. йожно считать, что такое подгверш'лни- имахп по ташео-■ качественный, но и количественный характер. В частности наблюдалось согласование ■ по величине оптимальной теплота нагрузки Qopt. подводимой к термона'-юсу, которая составляет

90 - 100 Вт Как для модельных ', опытов, Tí..с и - для натурных.

• Однако такое согласование трудно было рассматривать, как - рпшзгакж. аргукоит, шдпюрждашка ■ пожую обоснованность преллояотшого подходя, разработанных на его иснош методик экспериментального и математического моделирования, рюкомэвда-. цкй прикладного харз-'^вра. •

Нэилучвим ротониэм отоа проблемы следовало считать полную -.реализацию математической, модзля, постановку системати' ских зкепоркмонтальних исследования из АДКА и обстоятельное 'сспостамонио данных экспериментального -и математического ■мололироваиия. однако для надежно» реализации матема" тоской

модели полученных данных экспериментального моделирования, в частности по параллельным терконасосам,• было недостаточно.

0. другой стороны, с прикладной точки зрения, в первую очередь, особый интерес представляли те результаты экспериментального моделирования и качественного анализа теоретической модели, которые свидетельствовали- о возможностях увеличения преизнодатгельности и эффективности АДХА.

Экспериментальное подтверждение указанных соображений с одной стороны имело бы важное тфикладаов значение, с другой стороны - его i.av.ora было бы рассматривать как определенное обоснование правомочности и. целесообразности развиваемых . в настоящем исследовании методов экспериментального и математического моделирования АДХА для повышения их эффективности.

О у зтом этих соображении и был. поставлен модельный эксперимент по сравнительному сопоставлению холодопроизво-дительностм обычного АДХА м АДХА новой конструкции, предложенной на кайедее СТР, в которой используется новый термонасос, генератор, конденсатор, испататель и абсорбер с деумя разветвленными каналами. Приоритет и новизна этой конструкции АДХА в настоящее время представлены на защиту патента Украины и России и поэтому не могут быть описаны в диссертации, так же как и детали методики экспериментальных исследований этой конструкции. Итоговый результат испытания, приведенный а диссертации, свидетельствует о том, что применение вышеперечисленных конструктивно-технологических мероприятий поз- ' воляет на существуицез базовой конструкции АДХА увеличить холодопроизводательность примерно в г раза.. .

Этот результат можно рассматривать как важный аргумент в обосновании эффективности и плодотворности развиваемого подхода и комплексному моделировании процессов и явлений 3 АДХА.

Общие быводо и рекомендации:

1, Известные исследования отдельных' процессов и характеристик АДХА об: ирный опыт их конструирования й' разработки не изменили традиционный подход • к их совершенствовании на основе простого перебора возможных, инженерных решений путем определения интегральных характеристик..

Такой путь неизбежно связан с большими материальными и , временными затратами и не позволяет решать ■ проблемы перспективного совершенствования АДХА.

2. Общиа подход к проблеме надежного экспериментального и математического моделирования моют представляться сле-

■ дуюшдел образом: , '

- - все параметры и характеристики режимов основных узлов моделируются конструктивно натурными узлами;

- в качестве жидкостного теплоносителя используется вода. При Р = 1 бар;

- гидравлические характеристики двухфазного течения моделируются совместным движением водного и, воздушного, потоков при тех же значениях расходов (числах Ве), которые установлены в модельных режимах;

- результаты экспериментальных исследований по п. 1+3

. формируют замыкающие соотношения в математической модели ' расчета -режимов и пзрзметроз АДХА..

3. Реализация предложенных я разработанных методов экспериментального моделирования пронрссов и аппаратов АДХА позволили обосновать математическую модель определяющую основные параметры и характеристики АДХА, что дает возможность существенно сократить . затраты на разработку новых

• . конструкций АДХА.

4. Максимальная относительная погхадпость, определение расхода слабого раствора .составит в зависимости от величины разности температур, относительная пох-решность ее опрв'-еле-

•' ния меняется от о.2 до 1 .Ой. При этом абсолютная П01реш-ность измерения температуры составляет о.г 0. Максимальная относительная погрешность измерения электрической мощности составляет 0.64/6, а уровня заправки - г.о%. Таким образом максимальная общая относительная приборная погрешность

• оценивается величиной Ъ%.

5. Наиболее существенным отклонением в условиях экспериментального моделирования в сравнении с натурными, следует считать несоответствие уровней давлении (20 бар и

• 1 бзр). Поэтому в дальнейших исследованиях целесообразно на это обратить внимание в первую очередь при моделировании характеристик тормонасоса. В меньшей мере несовершенство моделирования связано с заменой слабого водрамииэчяого раствора (концентрация 10-15 351 водой.

6. Экспериментально. установленн впервые зависимости подачи термонэсоса от основных факторов свидетельствуют о существовании жестких ограничений на максимум подачи при данной конструкции термонасоса, что служит ; одним из основных ограничения холодопроизводателыюсти АДХА.

Эффективным конструктивно-технологически приемом, способным кардинально увеличить производительность термонасоса и поднять его эффективность является использование парэл-лаяьных каналов с индивидуальными тешгаподводами. Это позволяет поднять подачу тормонасоса примерно пропорционально числу параллельных ветвей. ■

I

7. Экспериментальное моделирование гидродинамических явлений в абсорбере к испарителе показало, что взаимодействие .парогазовых и жидкостных потоков на протяжении .участков этих элементов несущественно, . а может сказываться только в местах перегибов (колен) и учитываться в форме увеличенных местных сопротивлении.

8. Для увеличения холодопроизводательвостт 'ДУЛ известных конструкций недостаточно согласованного увеличения подачи обедненного раствора 'и роста теплоаой нагрузки необходимо пропорциональное увеличение поверхностей ' теплообмена в Конденсаторе и испарителе ' и пропор: юнальпоё (или выше) увеличение расхода циркулирующей парогазовой смеси, что при тох ш габаритах может быть также достигнуто распараллеливанием пзротазовых потоков.

экспериментальное моделирование подтвердило принциш-. альную гкушйствг 'ость и работоспособность конструкций' конденсаТи^юв и абсорберов с разветвленными потоками.

Условные обозначения

- площадь, м2; р- коэффициент дшзмичэскоа вязкости, Не/«2; шримзтр, м; f - коэффициент кестаых сопротивления;

,2.

- высота, к; (3 - коэффициент массоотдачи, м/с;

- длина, м; к - коэффициент теплоторэдзчк, Вт/(м -К);

- координата, м; Ср- изобарная теплоемкость, кДк/(кг-К);

- давление, оар; г - теплота парообразования, кДк/кг;

- массовый расход, кг/с; t - температура, UC;

- тепловой поток, Вт; Е - конгэнтсадая, кг/кг;

>- число Регнольдса; р - плотность, кг/«-'; -

w - удзльныа объем скэси, kj/kt.

Индексы .

N - гхмкзк; о - рабочее;

н - водяной пар; в - нзсьезэеиэ;

А - абсорбер; со - объем сдаси;

Г - генератор; с - смесь;.-

Д - дефлегматор,- i - подьокгаьт участок;

К - конденсатор; 3 - опускной .участок;

>4 - морозильная камера; .. о - показатель стегани;

X - хахедааззя камера; гот - потери;

ос - окружающая среда; рэг - регенеративна;

в - нагреваемый раствор; Bin - мкниху»; ач - Еачальньауроаеньзацрашся вах - жахсжук;

Е - слгмзркьгг. .■•'-..-".

• А Н О Т АН I Я

Сгттуг Тахор Оарас

■ "Експерцкэятальнэ та иатеиаткчнэ кодазхвзння ираяте-жсткк абсарбд1кно-дифуз12Еих хоеэдкльежх агрэгзт1в (АДХА) для [обутовис хаетдаяьнкйв". Дксарташя ва здобугтя вчевего ггупэн» хаядэдата тохн1чних нзук за фахом "Тооретачна тепло-•охлИа'' C5.14.03 Одесыа Дэржзвгз Акэдетя Холоду, Одасэ, 995. '

3 даяртаци хааиаден1 та обгрунтован1 методика 1 йзультати ексгоркмзатального кадалпазная г1дродкнам1чниг та геплообм1нз5а .характеристик таких олвмевПв АДХА, кх герконасос пзрогвнэрзтора, зЗсорЗзр,-виаарнкк та конденсатор.

РсзроЗлзпа тз оогрунтовапа методика кэтематшного годелшевпя тапя>г1дродкааа1чвих шзаэс1э у контурах ЛЯХА, и зенову яко1, злэрсв, у в1дм1ду в1д ро01т шзшредюос:в, толскан! нодал1 тегксг1дродкнам№аго розрзхупку пзрогззових iohttoIb природаьо! "ИркуЛЯЦП.

На ща 0СВ0В1 розройазва нова конструкц1я АДХА, в як1а у 1.5-2 рззи Шдоардо хладзвкроенхцтзо у пор!взянн1 13 1снухгам знагапчяии за габаротамя агрегатом.

UHOilll'OS Jattonh Saber Tares

"2h® doaestlo refrigerators aiaorptioa-dliiuaaion epparaturer rcatheaatlcal toodeling and ezperixoentation". /The anient If io degree oandidate of technical soieaces dissert»uioa. speciality: "She theoretical theraoteohnik"

05.14.05 Odessa State Rerrigeration Aoadeny, Odessa, 1995.

Ihe theraal pucp vapor-generator, absorber, evaporate end condenser hydrodynaaio and heat and aass tranale charaoteriatica of abaorption-diffussion refrigeratir caachine (iKU.) experimental modeling results ore present« and based. ' .

The therxal hjdraulio interconnected processes In ADi loops aathejsatical modeling Ewthote are developed and baaed

Che natural circulation vapor-ga3 loop theraal-hydrodjns nic calculation modelo fcei-o taken as a ba39 in afore-mentiona sethod3 in a difference of Korks of previous researchers. ffi> new JLDRA construction with tnareaaefi cold-produotivity i comparison with existed analogous oashines was do^e^oped o this base.

Подписано x печати 03.11.95. Зориат 60x84/15. Буиага rassms Печать офсетнея. 0,S3 усл.пач.д. 1,0 уч.-лзд.л. Тирах 700 экз. 3ax&s »¿£Z>

СдесскиЯ государственный политехнический университет-270044, Одесса, лр.Шевченхо, I.