автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Метод формирования структуры, определения основных проектных параметров и анализа эффективности парокомпрессионных холодильных систем

Федеральное государственное бюджетное образовател«-нпл шего профессионального образования «Московский верситет инженерной экологии» (МГ

354974

Поляков Павел Сергеевич

МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ И АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.04.03 — Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 СЕН 2011

Москва — 2011

4854974

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московском государственном университете инженерной экологии» (МГУИЭ)

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки Российской Федерации

доктор технических наук, профессор КАЛНИНЬ Игорь Мартынович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бабакин Борис Сергеевич доктор технических наук, профессор Жердев Анатолий Анатольевич

Ведущая организация: ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии

Защита состоится « 20 » октября 2011 года в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д.212.145.01 в Московском Государственном Университете инженерной экологии, 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, аудитория имени JI.A. Костандова (Л-207)

С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке МГУИЭ Автореферат разослан « » сентября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент

Трифонов С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В мире производится и потребляется большое количество холодильных машин, отличающихся типом, назначением, составом оборудования и условиями эксплуатации.

Парк действующих холодильных машин в России насчитывает более 70 млн. единиц, которые потребляют примерно 15 % вырабатываемой в стране электроэнергии. Наибольшее распространение получили парокомпрессионные холодильные системы. Ежегодно в России вводится в эксплуатацию около 6 миллионов холодильных машин разного назначения холодильной мощностью от долей до десятков тысяч киловатт, а также кондиционеров и бытовых холодильников.

Обеспечение конкурентоспособности постоянно требует повышения энергетической, эксплуатационной и экономической эффективности холодильных систем. Ключевое место в этом занимает совершенствование методов проектирования холодильных систем, представляющих сложный многоуровневый комплекс взаимодействующих между собой элементов.

Повышение эффективности разрабатываемых холодильных систем требует всестороннего обоснования выбора рабочих веществ, термодинамических циклов, принципиальных схем, типов базового оборудования, значений множества независимых параметров.

Традиционные методы проектирования трудоемки и малоинформативны. С учетом многообразия проектируемых холодильных систем и множества возможных технических решений для выполнения поставленного требования необходима реализация адекватных математических моделей, носящих универсальный характер, позволяющих выполнять многовариантные расчеты, проводить численное исследование и оценку эффективности альтернативных холодильных систем по заданным целевым функциям (энергетической, экономической и др.).

При подтверждении адекватности модели по ограниченному числу экспериментальных точек численный эксперимент может кардинально сократить объем испытаний создаваемых холодильных машин.

Известные программы расчета и подбора оборудования холодильных машин указанные выше задачи решают не в полной мере. Их область применения строго ограничена конкретными видами принципиальных схем, набором холодильных агентов, конкретным базовым оборудованием. Не проводится расчет характеристик систем в диапазоне рабочих температур.

В связи с изложенным, в настоящей работе предложен обобщенный (универсальный) метод проектирования холодильных систем с целью повышения их эффективности.

Цель работы Совершенствование метода проектирования холодильных систем с целью повышения их эффективности

Задачи работы

1.На основании системного подхода разработать иерархию холодильных систем и их элементов для рационального построения математических моделей, описывающих их характеристики и повышения обоснованности выбора рабочих параметров.

1 < О

1 ^ / ь I

2. Определить множество независимых переменных и управляющих воздействий, и распределить их по уровням систем согласно разработанной иерархии.

3. Математически описать формирование облика и определения характеристик систем каждого уровня, позволяющее охватить различное их схемное решение, применение любого холодильного агента, включая смеси, а также всех актуальных типов компрессоров и теплообменных аппаратов.

4. Описать характеристики элементов холодильных систем (компрессоров, теплообменных аппаратов и др.) с использованием универсальных математических подходов.

5. Провести экспериментальное исследование холодильной системы и получить ее внешние характеристики с целью верификации расчетной модели.

6. Провести анализ экспериментальных характеристик созданных и испытанных холодильных систем.

7. Провести численный эксперимент с получением характеристик вариантов холодильных систем и оценить достоверность результатов расчета.

8. Разработать рекомендации по рациональному применению универсального метода расчета для повышения эффективности создаваемых холодильных систем.

Научная новизна работы

1. Разработана иерархическая трехуровневая структура холодильных систем, позволяющая обеспечить инвариантность выбора параметров для каждого уровня в отдельности и установить взаимовлияние параметров различных уровней.

2. Разработано обобщенное описание характеристик компрессоров объемного действия с использованием нейронной сети на основе предложенного набора характеристических параметров для обработки имеющихся массивов опубликованных данных.

3. Установлены определяющие параметры теплообменных аппаратов в рамках проектного расчета системы, достаточные для расчета характеристик систем и последующего конструирования аппаратов.

4. Разработаны методы проектного расчета теплообменных аппаратов с выбором определяющих параметров в спецификационном режиме системы, а также их поверочного расчета в процессе определения характеристик холодильной системы во всем диапазоне изменения режимных параметров

5. Предложены структура и алгоритм использования функции влияния для оценки воздействия изменения исходных условий на результирующие характеристики, в том числе допустимости гидросопротивлений потоков и сходимости в итерационных расчетах.

Практическая значимость работы

Разработан комплекс программ расчета холодильных систем, пригодный для автоматизированного проектирования. Программы использованы в работах ОАО «ВНИИХОЛОДМАШ - ХОЛДИНГ».

Методика расчета термодинамических циклов на различных рабочих веществах используется в учебном процессе кафедры ХКТ МГУИЭ в виде методического пособия к выполнению курсовой работы.

Разработаны рекомендации по практическому применению универсального метода для решения ряда конкретных задач при проектировании и испытании холодильных систем.

Разработаны рекомендации по применению дифференциального или интегрального метода теплового и гидравлического расчетов теплообменных аппаратов на основе предложенной классификации по назначению и типу.

Апробация работы

Основные результаты работы представлены на VIII международной научно-технической конференции молодых специалистов «Исследование, конструирование и технология изготовления компрессорных машин» (Казань, 2009 г.); на научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, посвященной 90-летию МИХМ-МГУИЭ (Москва, 2010 г.); на международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур» (Москва, 2010 г.); на международной конференции под руководством МАХ «Холод-2011, Проэкология и энергосбережение» (Санкт-Петербург, 2011 г.); на XV международной научно-технической конференции по компрессорной технике (Казань, 2011 г.)

Публикации. Материалы, изложенные в диссертационной работе, нашли отражение в 6 опубликованных печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Достоверность полученных результатов обеспечена корректной постановкой задач исследований, использованием классических уравнений термодинамики, теплообмена и гидравлики в сочетании с методами системного анализа и общепризнанным математическим аппаратом. Результаты экспериментального исследования получены с помощью стандартных средств измерения, прошедших государственную поверку, и обработаны в соответствии с традиционными соотношениями математической статистики и теории ошибок.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 150 страниц основного текста, включая 45 рисунков, 14 таблиц и 3 приложения. Список литературы содержит 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы совершенствования методов проектирования холодильных систем, показана сложность и многопараметричность холодильных систем, обозначена перспективность создания универсального метода расчета характеристик холодильных систем, и сформированы цели работы.

В первой главе представлена характеристика предмета проектирования (разновидности применяемых холодильных систем и их элементов). Приведен обзор доступных источников (публикации, расчетные программы), имеющих отношение к достижению в поставленной работе цели, и оценена целесообразность использования полученных в них результатов. Рассмотрены работы по существующим программам и методикам, предназначенным для расчета характеристик холодильных систем и их элементов (компрессоров, теплообменных аппаратов и др.), и процессов

в них (теплопередачи, гидродинамики и т.д.). Сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе разработана структура холодильных систем (рис. 1) и формирование основных характеристик.

Холодильная система представляет собой сложный комплекс взаимодействующих между собой элементов. Разработчику предстоит установить значения многих переменных (примерно 10... 15 на каждый элемент).

Метод расчета и анализа характеристик холодильных систем базируется на рассмотрении их как совокупности подсистем и входящих элементов согласно принципам системного подхода: представление системы как совокупности элементарных единиц (уровней), описание их основных характеристик, а затем синтез элементов в целое (описание характеристик системы).

хсн

Рис. 1. Обобщенная структура холодильных систем

На каждом уровне определяются параметры, которые участвуют в формировании характеристик. Каждому из выбранных уровней системы соответствуют характерные температуры, определяющие его режим работы.

Характеристики холодильных систем первого уровня бо,^, С, е = /(/0,/к) формируются в результате взаимодействия параметров термодинамического цикла с характеристиками компрессорных ступеней и вспомогательных теплообменных аппаратов.

Характеристики холодильных систем второго уровня 20,N,0, е =/((¡2,^1) формируются в результате взаимодействия с характеристиками системы первого уровня и параметров основных теплообменных аппаратов (испарителей и конденсаторов). Характеристические параметры основных теплообменных аппаратов (гидравлические диаметры проходных сечений аппарата, степень оребрения, площадь теплообменной поверхности, длина каналов) определяются в составе холодильной системы второго уровня в спецификационном режиме расчета. Этих параметров достаточно для расчета характеристик во всем диапазоне температур и для последующего конструирования аппаратов.

Характеристики третьего уровня <20,М, 0,е = /(/в5,(ос) формируются в результате взаимодействия с характеристиками системы второго уровня и параметров внешних тепло- и массообменных аппаратов (градирня, технологический аппарат охлаждения объекта и др.).

Математическая модель холодильной системы каждого уровня решает две взаимосвязанные и взаимодополняющие задачи:

1) расчет параметров для определенного сочетания независимых параметров, т.е. проектный расчет;

2) расчет внешних характеристик в необходимом диапазоне изменения независимых параметров, т.е. поверочный расчет.

С помощью обеих задач проводятся численные эксперименты, раскрывающие влияние на внешние характеристики изменений независимых параметров.

Иерархическая структура создает условия для оценки эффективности не только по конечному интегральному показателю, но и по его составным частям. Оценка эффективности системы каждого уровня может производиться по трем видам критериев: энергетическому, массогабаритному и экономическому.

В третьей главе приведена математическая модель формирования характеристик ХСI уровня (компрессорной системы, КС).

КС состоит из ступеней сжатия (компрессоров) и вспомогательной теплообменной аппаратуры, осуществляющей заданный термодинамический цикл.

На стадии проектного расчета определяют основные параметры КС для ожидаемых значений температур кипения /0 и конденсации (к, а также холодопроиз-водительности £?0 в спецификационном режиме: рабочее вещество, принципиальную схему, термодинамический цикл, параметры ступеней компрессора и вспомогательных аппаратов.

Важную роль в КС на стадии проектного расчета играет термодинамический цикл, так как он дает первичное представление об эффективности принятой схемы и выбранного холодильного агента.

Написание программы, реализующей расчетный метод, потребовало применения системы универсального обозначения рабочих точек и унифицированных уравнений определения параметров термодинамического цикла.

На стадии поверочного расчета определяются характеристики в рабочем диапазоне КС (рабочих температур кипения /0. и конденсации tK) Qç, N, G, s = f(t0,tK), с выбранными компрессорными ступенями и теплообменны-

ми аппаратами. Для расчета термодинамических свойств веществ использована унифицированная база данных REFPROP™ 9.0, интегрированная в программу посредством библиотеки динамической компоновки. Для дальнейших расчетов целесообразно выразить характеристики графическими или аналитическими зависимостями, полученными при помощи интерполяции.

Характеристики КС главным образом определяются, безразмерными коэффициентами, характеризующими объемную и энергетическую эффективность компрессоров, а именно коэффициентом подачи X и КПД tj:

K-f- К-я. ' 3 N3 N3-vBс

Они формируются в результате взаимодействия различных факторов, связанных с условиями работы и конструкцией компрессора. При наличии экспериментальных данных по конкретному компрессору, в расчете можно использовать их аппроксимации по отношению давлений пк и температуре конденсации /к: r\,\ = ffa,tK). При проектировании ХС лишь в ограниченных случаях можно располагать экспериментальными данными для конкретной ступени сжатия, поэтому в большинстве случаев нами используются обобщенные характеристики, полученные в результате обработки массива данных каталогов производителей компрессоров (ОАО «ВНИИХОЛОДМАШ-ХОЛДИНГ», Bitzer, Copeland, Danfoss, Bock, Embraco и др.). Рассмотрены три типа компрессоров: поршневой, винтовой и спиральный в сальниковом, бессальниковом и герметичном исполнениях.

Обработка массива данных проводилась с использованием нейронной сети, обученной по методу обратного распространения ошибки по следующим обоснованным в работе определяющим параметрам:

— тип компрессора;

— исполнение (сальниковое, бессальниковое или герметичное);

— теоретическая объемная производительность Кт, м /ч;

— частота вращения рабочих органов, п, с" ;

— отношение давлений 7ск;

— температура конденсации холодильного агента, /к, °С;

— нормальная температура кипения холодильного агента Ts, К;

— молекулярная масса холодильного агента ц, кг/кмоль.

Входной спой

Скрытый СПОЙ

Выходной слой

Нейронные сети (рис. 2) представляют собой обучаемые алгоритмы, что является одним из главных их преимуществ. Обучение заключается в нахождении коэффициентов связей между нейронами.

Выбор нейронной сети в качестве алгоритма обработки обуславливается отсутствием четких связей между входными и выходными параметрами, необходимостью выполнять обобщение и прогнозирование поведения характеристик в не рассматриваемом диапазоне исходных условий, необходимостью получения уравнений, описывающих с достаточной точностью охваченный массив данных.

Уравнение, описывающее значение выходного сигнала от7-го нейрона в сети представляется в виде:

Рис. 2. Упрощенный вид нейронной сети

/ \

\'=1

(2)

где N — количество нейронов на предыдущем слое; \\fjj — коэффициент связи от /-го нейрона на предыдущем слое к_/-му нейрону текущего слоя; индекс «О» означает единичный нейрон, т.е. выходное значение сигнала от которого равно 1; xi —

выходное значение сигнала от /'-го нейрона предыдущего слоя, у■ — выходное значение сигнала от /-го нейрона текущего слоя; / — передаточная функция. В сетях, описывающих рабочие коэффициенты, в качестве передаточной функции использована функция Гаусса:

/(х) = ехр(-х2). (3)

Нейронные сети специализированы по типу и исполнению компрессора имеют 5 входов (см. рис. 2). Было выбрано 6 скрытых слоев в сети и 36 нейронов в каждом слое. В этой конфигурации нейронная сеть выдает наибольшее количество

«правильных» ответов (коэффициент детерминации Я2 =0,95).

В результате обработки массива 60000 данных по семидесяти компрессорам с применением нейронной сети, получены обобщенные зависимости рабочих характеристик компрессоров, отражающие современный уровень их развития.

На рис. 3 представлена обобщенная характеристика для следующего набора определяющих параметров: поршневой, бессальниковый компрессор, п = 25 с" , Ут = 4,51*10'3 м3/с, холодильный агент Я22, /к = 40°С. Значения коэффициентов для реального компрессора, отвечающего этому набору, нанесены в виде точек. Отклонение от экспериментальных данных находится в пределах 3 %.

Рис.3 Сопоставление результатов расчета по нейронной сети с данными реального компрессора

Реальные значения для множества компрессоров отклоняются от обобщенных зависимостей в сторону повышения для лучших компрессоров на 5 % и в сторону ухудшения для менее эффективных компрессоров примерно на 7 %.

Среди вспомогательных аппаратов КС важнейшими являются те, применение которых формирует заданный термодинамический цикл. Вид аппарата определяет физические процессы, протекающие в нем.

В состав математической модели КС входят энергетические и балансные уравнения сохранения, обеспечивающие качественную и количественную оценку параметров вспомогательных аппаратов в составе системы, которые решаются в процессе синтеза характеристик КС.

Целесообразно дать количественную оценку требуемой точности определения параметров КС. Для этой цели в работе предлагается использовать функцию влияния изменения заданного параметра на холодильный коэффициент.

В четвертой главе приведена математическая модель формирования характеристик ХСII и III уровней.

Ко второму уровню холодильной системы относится холодильная машина

(ХМ).

На стадии проектного расчета в спецификационном режиме определяют характеристические параметры основных аппаратов достаточные для расчета характеристик ХМ для заданных значений температур охлаждаемой ts2, и охлаждающей /wi среды, а также разности температур:

— массовые скорости рабочих сред;

— гидравлические и эквивалентные диаметры;

— длина канала;

— площадь теплообменной поверхности.

На стадии поверочного расчета определяются характеристики во всем рабочем диапазоне ХМ Q0,N,G,e = f (ts2,/wI) •

Ключевое место в математической модели ХМ занимает расчет теплообмен-ных аппаратов, проводимый в составе системы. Используемые теплообменные аппараты разделены по следующим признакам:

1) вид (по назначению);

2) тип (по организации потоков).

Разработаны рекомендации по первичному выбору некоторых характеристических параметров (массовых скоростей, гидравлических диаметров, степеней оребрения) для каждого типа аппарата.

В основе поверочных и проектных расчетов аппаратов различного вида в зависимости от их типа применены два различных метода расчета:

— интегральный метод, в основе которого положены средневзвешенные величины температурного напора и коэффициентов теплоотдачи рабочих сред и гидросопротивления по всей поверхности аппарата.

— дифференциальный метод, осуществляемый при помощи разбиения тепловой нагрузки аппарата на участки, на каждом из которых средний температурный напор и коэффициенты теплоотдачи принимаются постоянными.

Особый подход требуется для расчета воздухоохладителей и конденсаторов с воздушным охлаждением, в которых организуется канальное течение по холодильному агенту и перекрестное течение по воздуху. В этих аппаратах коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха к ребристой поверхности существенно ниже, чем для

Вт Вт

; а = 1000...20000 —г— м К * м К

лопередачи определяется воздушной стороной. Применение в этом случае дифференциального метода расчета не целесообразно, так как он не повысит достоверность результатов.

Интегральный метод строится на основе модели идеального смешения. Балансовые уравнения составляют для всего объема вещества. Система уравнений, описывающая данную гидродинамическую модель в стационарном режиме и составляемая для обеих рабочих сред, приведена ниже.

— уравнение теплового баланса

Сср(Гвх-7;ых) = а^.(7;-7^) + е0С (3)

— уравнение гидравлического расчета

холодильного агента (ав = 10...70 —^; аа = 1000...20000 ), и коэффициент теп-

Ар = М2

1

(4)

уРвх Рвых

Расчет воздухоохладителей и конденсаторов воздушного охлаждения также основывается на уравнениях (3)...(4) с учетом методики, предложенной Гоголиным, которая учитывает процесс влаговыпадения на поверхности ребра со средним значением температуры ребристой поверхности. В этом случае уравнение теплового баланса (3) записывается в виде

С„срв (Гввх -Гввых) = ,

где С„ — массовый расход воздуха, кг/с; срв — теплоемкость воздуха, кДж/(кг К); — осредненная температура поверхности труб, К.

1

К. =

уаЛЛ

— приведенный к внутренней поверхности труб коэф-

фициент теплопередачи, Вт/(м2 К); — тепловой коэффициент влаговыпадения; Е — коэффициент эффективности ребра

Дифференциальный метод строится на основе модели идеального вытеснения. Выходные переменные изменяются только по одной пространственной координате. Балансные уравнения в этом случае составляют для элемента поверхности: — уравнение теплового баланса:

П ск

- уравнение гидравлического расчета

ф (к

М

Ф ,,М2

<Ь ¿ЭР

(5)

(6)

В двухфазных потоках используется модель раздельного течения. С учетом этого уравнение (6) преобразуется к виду

х2 ,0-*) Р"8 Р'(1-Е)

(7)

ск <Ь ■«» Чг-т V- 2й?э • р'

где е — истинный коэффициент паросодержания; Ф2 — поправка Мартинелли на трение в двухфазном потока; р", р' — плотности насыщенного пара и насыщенной

жидкости, соответственно, кг/м3.

Аппараты проектируются по возможности с минимальными гидросопротивлениями (эквивалентное снижение температуры насыщения не превышает 2 К), поэтому уравнения (5), (6) могут быть интегрированы по отдельности. Таким образом, в проектном расчете задачу определения площади теплообменной поверхности можно разделить на два этапа.

Рис. 4. Распределение температур по длине канала в пластинчатом аппарате. Тепловая нагрузка ()а = 400 кВт, рабочее вещество — аммиак; площадь поверхности 70,3 мг; эквивалентный диаметр 5,44 мм; расход хладоносителя <7, = 13х104 кг/ч; расход холодильного агента С, = 1,286х103 кг/ч; число пластин 127; высота пластин 1 м; ширина пластин 0,4 м.

На первом этапе методом Рунге-Кутгы четвертого порядка решается уравнение (5) (уравнение теплового баланса) для каждой рабочей среды в тепло-обменном аппарате, а также уравнение, определяющее тепловой баланс теплообменной поверхности Я,а, (Тх -Т„) = П2а2 (Гст-Т2) с начальными и граничными условиями Т^2=0) = 7]вх,

Т1{:=1)=Тиых, Т2[г=1)=Т2ю, Г2(г=0)=Г2вых в случае противоточной организации

течения. В результате этого расчета определяют длину Ь и площадь Р теплообменной поверхности аппарата, а также распределение температур рабочих сред и стенки (рис. 4).

На втором этапе определяют величины падения давления по уравнениям (6) или (7), которые также решаются методом Рунге-Кутты четвертого порядка с начальным условием Р(г=0) = Рвк •

При поверочном расчете определяются характеристики ХМ в диапазоне температур и /„1, рабочие температуры и /к и тепловые нагрузки аппаратов находят итерационным методом.

Количественная оценка требуемой точности определения температур Т0 и Тк производится с использованием функции влияния температур на холодильный коДе ЛТ0 е ЛТК эффициент — = —\ ■

£ к

Оценка допустимости падения давления в потоке рабочего вещества проводилась также с использованием функции влияния. При значении относительного приращения функции менее -0,001 (-0,1 %) по абсолютной величине предполагают, что влияние данного параметра становится несущественным. Из неравенства

-

*

с г /

1 1 •

т Ге м п. x лс д о! га а иг е! пя У

Темп. хал. агента < /

/ /

у

/ / •

200 400 600 А00 1000 1200

Длина юиапа, и*

_ = -—<0,001 следует, что допустимое падение давления по отношению к е р

холодильному коэффициенту составляет Ар = 0,001-^-.

Зависимость = /(р0) аппроксимирована прямой =0,141/?0 +0,3, где ро — давление кипения, бар. Подобные зависимости могут быть определены для любого аппарата.

Точность уравнений, описывающих процессы теплообмена и гидродинамики, оказывает существенное влияние на результирующую погрешность математической модели. Выбор зависимостей для расчета этих процессов производился на основе анализа новейших отечественных и зарубежных исследований. Принятые зависимости сформировали базу данных, специализированную по типу процесса, типу аппарата, применяемому холодильному агенту и диапазону режимных параметров.

Методика расчета внешних теплообменных (тепломассообменных) аппаратов в процессе определения характеристик ХС III уровня аналогична расчету характеристик ХС II уровня с тем отличием, что охлаждающей и охлаждаемой средами являются потоки промежуточных теплоносителей, и свойства хладагентов в расчетах не используются. Набор параметров, достаточных для расчета характеристик холодильных установок и дальнейшего конструирования аппаратов также аналогичен за исключением градирен, в расчете которых присутствует массообмен.

К третьему уровню также относятся системы, в которых один или оба промежуточных теплоносителя отсутствуют (охлаждаемой средой является воздух и/или тепло отводится к атмосферному воздуху).

В пятой главе проведено экспериментальное и численное исследование вариантов холодильных машин. В качестве объекта экспериментального исследования была выбрана водоохлаждающая холодильная машина (рис. 5).

Экспериментальный стенд представляет собой водоохлаждающую холодильную машину с пластинчатым испарителем, конденсатором воздушного охлаждения и поршневым герметичным компрессором. Холодильный контур на рабочем веществе Я22 включает в себя:

Компрессор — герметичный, поршневой с объемной производительностью,

6,6 м3/ч 2

Испаритель — пластинчатый, паянный с поверхностью теплообмена 0,05 м

Конденсатор — трубчато-ребристый с поверхностью теплообмена 0,48 м

.^н-ЕЭ

Г БАК "

,бВС

КМ — поршневой компрессор; КВО — конденсатор воздушного охлаждения; ТРВ — тер-морегулирующий вентиль; ИП

— испаритель; Н — водяной насос, В1, В2 — вентили компрессора, ВЗ — вентиль водяного контура Т1...Т7 — измерители температуры (термопары), Р1, Р2 — манометры всасывания и нагнетания; ВС

— водяной счетчик; БАК — нагрузочный бак.

I

Рис. 5. Принципиальная схема экспериментального стенда

Регулирование подачи холодильного агента в испаритель осуществляется при помощи механического ТРВ. Измерения проводились в стационарных режимах, когда температуры воды и воздуха стабилизировались, что соответствует балансу между холодопроизводительностью холодильной машины и потребляемой ТЭНами мощностью. Тепловую нагрузку в процессе эксперимента изменяли от 3,1 до 5 кВт, при двух расходах воды через испаритель 0,4 и 0,28 кг/с (рис. 6). Регистрация и обработка результатов измерений производилась автоматически при помощи преобразования аналогового сигнала в цифровой с выводом результатов на компьютер.

В процессе численного эксперимента были рассчитаны характеристики более десяти испытанных машин разного назначения. Некоторые результаты приведены в данной работе.

Судовая водоохлаждающая машина МХМВ-175 с винтовым компрессором (рис. 7): холодильный агент Я 134а. Спецификационный режим: холодопроизводи-тельность 175 кВт; потребляемая мощность 46 кВт; 1й = 7°С; ^ = 32°С; расход воды 11,1 кг/с; расход хладоносителя 9,8 кг/с.

Максимальное расхождение расчётных и замеренных значений характеристик составило 10%. Удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных данных подтверждается как на уровне элементов, так и на уровне систем.

В шестой главе представлено применение разработанного метода.

Универсальный метод проектирования и комплекс программ (рис. 8) позволяет решать множество практических задач, направленных на повышение эффективности разрабатываемых холодильных систем.

Расчет параметров термодинамических циклов, соответствующих произвольным схемным решениям холодильных систем, с использованием любого холодильного агента, включая смеси, сопоставление эффективности различных схемных решений и холодильных агентов.

<82. °с

Рис. 6. Результаты эксперимента

Расчет: ........(75 = 0,4 кг/с;

-С5 = 0,28 кг/с.

Эксперимент: • = 0,4 кг/с, = 0,28 кг/с

Рис. 7. Результаты расчета машины

МХМВ-175 —— Расчет — — ■ Эксперимент

Рис. 8 Структура программного комплекса для расчета характеристик холодильных систем Проектирование широкой гаммы холодильных машин, работающих на экологически безопасных холодильных агентах, в том числе на базе новейших конструкций компрессоров и тегаюобменных аппаратов.

С применением универсального метода в ОАО «ВНИИХОЛОДМАШ-ХОЛДИНГ» разработан модельный ряд высокоэффективных малоаммиакоемких холодильных машин. В качестве примера приведены данные для холодильной ма-

Показатели качества Базовые значения Достигнутые значения

Удельная аммиакоемкость 0,150 0,1

Холодильный коэффициент 3,2 3,5

Удельная металлоемкость 11,0 9,0

Удельная площадь 0,020 0,015

Удельная установленная мощность 0,325 0,315

Расчет оптимальных соотношений объемных производнтельностей ступеней компрессоров в двухступенчатых системах первого уровня для разных сочетаний температур /0,1К.

Использование численного эксперимента при испытаниях создаваемых холодильных машин. С целью сокращения объемов теплотехнических испытаний после подтверждения адекватности модели по нескольким экспериментальным ре-перным точкам допускается использовать численный эксперимент для построения характеристик холодильных машин во всем диапазоне изменяемых параметров.

Основные результаты и выводы работы

1. Разработан универсальный метод расчета характеристик парокомпрессион-ных холодильных систем для различного рабочего вещества, схемного решения, состава элементов как в спецификационном режиме, так и в диапазоне изменения рабочих температур.

2. Показано, что для разработки универсальной модели необходимо применение системного подхода, который предусматривает деление системы на элементарные уровни, описание их характеристик, а затем синтез их в целое.

3. Получены обобщенные характеристики рабочих коэффициентов компрессоров объемного принципа действия в зависимости от обоснованного в работе набора определяющих параметров с применением нейронной сети.

4. Установлены определяющие параметры теплообменных аппаратов в рамках проектного расчета системы, достаточные для расчета характеристик систем и последующего конструирования аппаратов.

5. Предложено деление теплообменных аппаратов по типу организации потоков и обосновано применение дифференциального или интегрального метода теплового и гидравлического расчетов в зависимости от типа аппарата.

6. Использован математический аппарат на основе функции влияния для оценки допустимых значений невязки в итерационных процедурах и оценки допустимости потерь давления в аппаратах холодильных систем.

7. Получено подтверждение достоверности расчетной модели на основе верификации результатов в сравнении экспериментальными характеристиками холодильных машин.

8. Разработаны рекомендации по применению универсального метода расчета и комплекса программ при проектировании, исследовании и оценке эффективности холодильных систем.

9. Результаты применения метода и комплекса программ подтвердили возможность улучшения основных показателей качества создаваемых холодильных машин по сравнению с традиционными методами примерно на 10... 15 %, а также возможность интеграции в системы автоматизированного проектирования.

Условные обозначения:

Т0, Тк — температуры кипения и конденсации, К, /0, /к — температуры кипения и конденсации, °С е — холодильный коэффициент, — холодопроизводи-тельность, кВт; N— потребляемая мощность, кВт; б— массовый расход, кг/с;

П р — плотность рабочей среды на входе и выходе соответственно, кг/м3, р —

г ВХ ' Г ВЫХ

средняя плотность рабочей среды, кг/м3; GBX — массовый расход на входе в контрольный объем, кг/с; GBb[X — массовый расход на выходе из контрольного объема, кг/с> Ср — массовая теплоемкость, кДж/(кг К); а — коэффициент теплоотдачи, усредненный по поверхности, Вт/(м2 К); F — площадь теплопередающей поверхности; Т — усредненная по площади температура рабочей среды, К; Гст — усредненная по площади температура стенки, К; Г„ — температура воздуха, К Qoc — теплота, отводимая в окружающую среду, кВт, Ар — падение давления в аппарате; I — длина канала, м; 4 — коэффициент гидросопротивления; 77 — смоченный периметр, м; z — координата поверхности изменения температуры, м;р — давление рабочей среды, Па; w — скорость рабочей среды, м/с; М— массовая скорость рабочей среды, кг/(м2 с); d3 — гидравлический диаметр проходного сечения канала, м;

ф2 — поправка Мартинелли на трение при двухфазном потоке.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Калнинь И.М., Поляков П.С. Разработка автоматизированного метода расчета парокомпрессионных холодильных систем // «Холодильная техника». 2010, №9.

2. Калнинь И.М., Поляков П.С. Математическая модель расчета параметров теплообменных аппаратов в составе холодильных систем // «Холодильная техника». 2011, № 5, №6

3. Калнинь И.М., Поляков П.С. Применение универсального метода расчета характеристик для повышения эффективности создаваемых холодильных систем // «Химическое и нефтегазовое машиностроение». 2011, №8

4. Система автоматизированного проектирования парокомпрессионных холодильных установок / Поляков П.С., Мищенко JI.B. — Сборник тезисов докладов международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур», М.: МГУИЭ, 2010, с. 213—215.

5. Методика построения математической модели холодильной системы / Калнинь И.М., Поляков П.С. — Тезисы докладов научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, М.: МГУИЭ, 2009, с. 102—103.

6. Исследование характеристик холодильного поршневого герметичного компрессора с целью формирования алгоритма оптимального регулирования параметров холодильной системы / Калнинь И.М., Поляков П.С. — Тезисы докладов VIII международной конференции молодых специалистов «Исследование, конструирование и технология изготовления компрессорных машин», Казань: «Слово», 2009, с. 55—56

Подписано в печать « 6 » сентября 2011 г. Печать офсетная, Бумага 80 гр/мг Формат 60x90/16. Объем 1,0 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ № Оригинал подготовлен автором Отпечатано на множительной технике МГУИЭ 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4

Введение.

Глава I. Состояние вопроса и основные задачи исследования.

Глава II. Структура холодильных систем. Формирование основных характеристик.

2.1 Виды решаемых задач.

2.2 Иерархия холодильных систем.

2.3 Характерные параметры холодильных систем.

Глава III. Холодильная система первого уровня.

3.1 Термодинамические циклы и рабочие вещества.

3.2 Компрессоры.

3.3 Вспомогательные теплообменные аппараты.

3.4 Синтез характеристик ХС I уровня.

3.4.1 Основные допущения.

3.4.2 Обобщенный алгоритм расчета характеристик.

Глава IV. Холодильные системы второго и третьего уровня.

4.1 Основные теплообменные аппараты.

4.1.1 Интегральный метод.

4.1.2 Дифференциальный метод.

4.1.3 Особенность расчета температуры стенки.

4.1.4 Определение допустимой величины гидросопротивления.

4.2 Синтез характеристик ХС II уровня.

4.2.1 Исходные данные.

4.2.2 Обобщенный алгоритм расчета характеристик.

4.3 Холодильная система третьего уровня.

Глава V. Экспериментальное исследование.

5.1 Физический эксперимент.

5.1.1 Описание экспериментального стенда.

5.1.2 Программа и методика проведения испытаний. Обработка результатов.

5.1.3 Расчет максимальной относительной погрешности.

5.2 Численный эксперимент.

5.2.1 Судовая водоохлаждающая машина МХМВ-175 с винтовым компрессором.

5.2.2 Автономный кондиционер К-25СМ со спиральным компрессором.

5.2.3 Транспортный кондиционер КТ-4 для монорельсового транспорта.

Глава VI. Применение разработанного универсального метода.

6.1 Расчет параметров термодинамических циклов холодильных машин

6.2 Расчет характеристик холодильных машин.

6.3 Обеспечение максимальной термодинамической эффективности в диапазоне изменения рабочих температур.

6.4 Уменьшение объемов теплотехнических испытаний.

6.5 Обеспечение допустимости гидросопротивлений в теплообменных аппаратах во всем диапазоне рабочих температур холодильной машины

В мире производится и потребляется большое количество холодильных машин, отличающихся типом, назначением, составом оборудования и условиями эксплуатации.

Парк действующих холодильных машин в России насчитывает более 70 миллионов единиц, которые потребляют 15 % вырабатываемой в стране электроэнергии.

Наибольшее распространение в области умеренного холода- получили, парокомпрессионные холодильные системы: Они составляют доминирующую часть парка работающих холодильных машин.

Ежегодно в. России вводится в эксплуатацию около 6 миллионов холодильных машин различного назначения холодильной мощностью от долей до десятков тысяч киловатт, а также кондиционеров и бытовых холодильников. Использование холодильных машин имеет тенденцию роста. Повышение энергетической эффективности вводимого в эксплуатацию оборудования на 1 % обеспечит экономию 120 млн. киловатт-часов электроэнергии, что соответствует годовой потребности населенного пункта с численностью более 15 тысяч человек.

Обеспечение конкурентоспособности постоянно требует повышения энергетической, эксплуатационной и экономической эффективности холодил ьныххистем. Ключевое место в этом процессе занимает совершенствование методов проектирования холодильных систем, представляющих сложный многоуровневый комплекс взаимодействующих между собой элементов. Разработчику предстоит определить значения примерно ста независимых параметров.

Повышение эффективности разрабатываемых холодильных систем требует всестороннего обоснования выбора рабочих веществ, термодинамических циклов, принципиальных схем, типов базового оборудования, значений множества независимых параметров.

В современных условиях требуется также определение на стадии проектирования характеристик холодильных систем не только для выбранного спецификационного режима, но и для диапазона возможных рабочих температур. Современные международные стандарты также требуют информирования потребителя о полных характеристиках холодильных машин и их элементов.

С учетом многообразия проектируемых холодильных систем и множества возможных технических решений для выполнения поставленных задач необходима реализация адекватных математических моделей, носящих универсальный характер и отвечающих следующим основным условиям: моделирование термодинамического цикла для любого схемного решения; охват всех актуальных типов базовых элементов; использование любого рабочего вещества; определение реальных параметров всех элементов в спецификацион-ном режиме работы; моделирование характеристик систем в диапазоне рабочих температур; минимизация числа произвольно задаваемых переменных; обобщение характеристик компрессоров; обобщение параметров теплообменных аппаратов.

Известные программы расчета и подбора оборудования холодильных машин, преимущественно фирм производителей, этим требованиям не отвечают. Их область применения строго ограничена конкретными- видами принципиальных схем, набором холодильных агентов, конкретным базовым оборудованием. Вместо характеристик компрессоров и теплообменных аппаратов используются экспертные коэффициенты. Отсутствует расчет характеристик систем в диапазоне рабочих температур.

Для создания универсальной методики, пригодной для автоматизированного проектирования холодильных систем, обеспечивающей корректное выполнение конструктивных, поверочных и оптимизационных расчетов в работе реализован системный подход, который .предусматривает разделение системы на элементарные уровни, описание их характеристик, а затем синтез их в целое. В результате распределения множества независимых переменных по уровням холодильных систем повышается обоснованность их выбора. Метод предусматривает расчет параметров холодильных систем в специфи-кационном режиме (основном рабочем, режиме) с определением основных проектных параметров всех элементов и расчет характеристик холодильных систем во всем диапазоне рабочих температур. Разработанные программы расчета носят универсальный характер.

Традиционные методы проектирования трудоемки и малоинформативны. Универсальный математический метод позволяет выполнять многовариантные расчеты, проводить численное исследование и оценку эффективности альтернативных холодильных систем по заданным целевым функциям (энергетической, экономической и др.).

При подтверждении адекватности модели по ограниченному числу экспериментальных точек численный эксперимент может кардинально сократить объем испытаний создаваемых холодильных машин.

На основании изложенного, в настоящей работе поставлена цель: совершенствование метода проектирования холодильных систем для повышения их эффективности'.

Научная новизна работы

1. Разработана иерархическая трехуровневая структура холодильных систем, позволяющая обеспечить инвариантность выбора параметров-для каждого уровня в отдельности и установить взаимовлияние параметров* различных уровней.

2. Разработано обобщенное описание характеристик компрессоров объемного действия с использованием нейронной сети на основе предложенного набора характеристических параметров для обработки имеющихся массивов опубликованных данных.

3. Установлены определяющие параметры теплообменных аппаратов в рамках проектного расчета системы, достаточные для расчета характеристик систем и последующего конструирования аппаратов.

4. Разработаны методы проектного расчета теплообменных аппаратов с выбором определяющих параметров в спецификационном режиме системы, а также их поверочного расчета в процессе определения характеристик холодильной системы во всем диапазоне изменения режимных параметров.

5. Предложены структура и алгоритм использования функции влияния для оценки воздействия изменения исходных условий на результирующие характеристики, в том числе допустимости гидросопротивлений потоков и сходимости в итерационных расчетах.

Практическая значимость работы

Разработан комплекс программ расчета холодильных систем, пригодный для автоматизированного проектирования. Программы использованы в работах ОАО «ВНИИХОЛОДМАШ - ХОЛДИНГ».

Методика расчета термодинамических циклов на любых рабочих веществах используется в учебном процессе кафедры ХКТ МГУИЭ в виде методического пособия к выполнению курсовой работы.

Разработаны рекомендации по практическому применению универсального метода для решения ряда конкретных задач при проектировании^ и испытании холодильных систем.

Разработаны рекомендации по применению дифференциального или интегрального метода теплового и гидравлического-расчетов теплообменных аппаратов на основе предложенной классификации по назначениюи типу.

Достоверность

Достоверность полученных результатов обеспечена корректной постановкой задач исследований, использованием классических уравнений термодинамики, теплообмена и гидравлики в сочетании с методами системного анализа и общепризнанным математическим аппаратом. Результаты экспериментального исследования получены с помощью стандартных средств измерения, прошедших государственную поверку, и обработаны в соответствии с традиционными соотношениями математической статистики и теории ошибок.

Апробация работы

Основные результаты работы представлены на VIII международной научно-технической конференции молодых специалистов «Исследование, конструирование и технология изготовления компрессорных машин» (Казань,

2009 г.); на научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, посвященной 90-летию МИХМ-МГУИЭ (Москва, 2010 г); на международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур» (Москва,

2010 г.); на международной конференции под руководством МАХ «Холод-2011, Проэкология и энергосбережение» (Санкт-Петербург, 2011 г); на XV международной научно-технической конференции по компрессорной технике (Казань, 2011 г.)

Основные результаты и выводы работы

1. Разработан универсальный метод расчета характеристик парокомпрес-сионных холодильных систем для любого рабочего вещества, схемного решения, состава элементов как в спецификационном режиме, так и в диапазоне изменения рабочих температур.

2. Показано, что для разработки универсальной модели необходимо применение системногоподхода, который предусматривает деление системы на элементарные уровни, описание их характеристик, а* затем синтез их в це лое.

3. Получены обобщенные характеристики рабочих коэффициентов компрессоров, объемного принципа действия в зависимости от обоснованного в работе набора определяющих параметров с применением нейронной сети.

4. Установлены определяющие параметры теплообменных аппаратов? в рамках проектного расчета системы, достаточные для расчета характеристик систем и последующего конструирования аппаратов.

5. Предложено деление теплообменных аппаратов по типу организации потоков» и обосновано применение дифференциального или интегрального метода теплового и гидравлического расчетов в зависимости от типа аппарата.

6. Использован математический аппарат на основе функции влияния для оценки допустимых значений невязки в итерационных процедурах и оценки допустимости потерь давления в аппаратах холодильных систем.

7. Получено подтверждение достоверности расчетной модели на основе верификации результатов в сравнении экспериментальными характеристиками холодильных машин:

8. Разработаны рекомендации по применению- универсального метода расчета и комплекса программ при проектировании, исследовании и оценки эффективности холодильных систем. Выполнены расчеты для реально создаваемых холодильных машин.

9. Результаты применения метода и комплекса программ подтвердили возможность улучшения основных показателей качества создаваемых холодильных машин по сравнению с традиционными методами примерно на 10. 15 %, а также возможность интеграции в системы автоматизированного проектирования.

113

1. Алимов C.B., Данилушкин И.А., Мосин В.Н. «Моделирование установившихся процессов теплообмена в аппаратах воздушного охлаждения газа» // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2010. № 2, с. 178-186.

2. Антипов Ю.А., Барский И.А., Вальехо Мальдонадо П.Р., Шаталов И.К. «Механический КПД и потери в поршневом компрессоре при работе на разных рабочих телах» // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2009. № 7, с. 38-39.

3. Антипов Ю.А., Лобан М.В., Кирюшкин A.A. «Сравнение параметров поршневых компрессоров при работе на воздухе и на фреоне» // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 6, с. 39^Ю.

4. Бабакин Б.С., Выгодин В.А. Спиральные компрессоры в холодильных системах. — Рязань: Узорочье. 2003.

5. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплооб-менным аппаратам. — М.: Машиностроение, 1989.

6. Барановский Н.В. Пластинчатые теплообменники пищевой промышленности: — М.: Гос. научно-технич. изд-во машиностр. лит-ры, 1962.

7. Бондарев В.Н., Калнинь И.М., Романовский Н.В., Смыслов В.И., Таган-цев О.М. «О направлениях развития отрасли холодильного машиностроения» // Холодильная техника. 2005, №10, с.4—8.

8. Букин A.B., Кузьмин А.Ю. «Эксергетический анализ работы судовых холодильных машин на хладагенте R22 и смесях R407C и R410A» // Вестник

9. Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. 2009. № 2, с. 130-134.

10. Бухарин A.B. и др. Холодильные машины. — СПб.: Политехника, 1997.

11. Быков A.B., Калнинь И.М. Холодильные машины и тепловые насосы (Повышение эффективности). — М.: — Агропромиздат, 1988.

12. Быков A.B. Холодильные компрессоры. Справочник. — М.: Колос, 1992.

13. Гоголин A.A. «Осушение воздуха холодильными машинами». — М.; Государственное издательство торговой литературы, 1962.'

14. Гогонин И.И. «Критический тепловой поток при кипении и его зависимость от характеристик теплоотдающей стенки» // Теплофизика высоких температур. 2010, т. 48. № 1, с. 84-95.

15. Деревич И.В. Расчет теплообмена и гидродинамики проточного теплообменника: методические указания. —М.: МГУИЭ, 2006.

16. Дуванов С. А., Ильин А. К. Моделирование работы тепловых насосов на переменных режимах при неизменной температуре горячего теплоносителя // Вестник Воронежского ГТУ. Серия Энергетика. Выпуск 7.3., 2003, с. 175177.

17. Дуванов С. А., Ильин А. К. Моделирование работы тепловых насосов на переменных режимах при неизменной температуре горячего теплоносителя // Вестник Воронежского ГТУ. Серия Энергетика. Выпуск 7.3., 2003, с. 175— 177.

18. Жердев A.A. «Определение термодинамических свойств хладагентов с помощью уравнения состояния Редлиха-Квонга» // Вестник международной академии холода. 2002, № 11, с. 30-32.

19. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменниках. — М.: Наука. 1989.

20. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. — М.: Машиностроение. 1992.

21. Ильин А. К., Дуванов С. А. Анализ переменных режимов работы теплот вых насосов // Вестник Саратовского ГТУ, 2004'; № 4 (5), С.51-58.

22. Калнинь И.М. Термодинамические циклы холодильных машин и тепловых насосов, Расчет. Оценка эффективности: Учебное пособие. — М.: МГУИЭ, 2006.

23. Калнинь И.М. Основы анализа эффективности и оптимизации холодильных систем: Учебное пособие. — М.: МГУИЭ, 2001.

24. Калнинь И.М. «Возможные пути развития холодильной техники в условиях выполнения требований киотского протокола» // Холодильная техника. 2005, №1, с. 12-13.

25. Калнинь И.М. «Актуальные направления развития техники низких температур» // Холодильный бизнес. 2007, №1

26. Калнинь И.М., Поляков П.С. «Математическая модель расчета параметров теплообменных аппаратов в составе холодильных систем» // Холодильная техника. 2011. № 5, с. 52-55; № 6, с. 52-54

27. Калнинь И.М., Поляков П.С. «Применение универсального метода расчета характеристик для повышения эффективности создаваемых холодильных систем» // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2011. №8, с. 00-00

28. Калнинь И.М:, Поляков П.С. «Разработка автоматизированного метода расчета парокомпрессионных холодильных систем» // Холодильная техника. 2010. №9, с. 57-62.

29. Калнинь И.М., Эль Садик Хасан, Сиденков Д.В. «Комплекс программ > «Но1Соп» для расчета характеристик и оптимизации параметров систем теплохолодоснабжения» // Холодильная техник. 2003, № 3, с. 20-24.

30. КаримовгК.Ф. «Оценка эффективности теплообменных аппаратов'холодильных машин» // Вестник международной академии холода. 2006. № 4, с. 14-17.

31. Кириллов Н. Г. «Энергетика и экология в производстве холода: холодильные машины Стирлинга умеренного холода» // Энергия: экономика, техника, экология. — 2005. № 11. с. 21-27.

32. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидрав-лическим расчетам. —М.: Энергоатомиздат. 1990.

33. Кожевникова Е.В., Лопаткина Т.А. «Калориметрический комплекс для исследования теплоотдачи в теплообменниках и испытания кондиционеров» // Холодильная техника и кондиционирование. 2010, № 2, с. 12-30.

34. Кошелев В.Л. Ейдеюс А.И., Семакин A.B. «Сравнительные расчеты капиллярных трубок» // Вестник Международной академии холода. 2009, № 2, с. 29-31.

35. Кулагина Л.В., Демиденко Н.Д. «Особенности моделирования процессов тепломассообмена» // Компрессорная техника и пневматика. 2010. №7, с. 33-35.

36. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации» и кипении. Mi-Л., 1952

37. Мааке В., Г.-Ю. Эккерт, Ж.-Л. Кошпен. Учебник по холодильной технике. — М.: Изд-во Моск. Университета. 1998.

38. Мартыненко О.Г. Справочник по теплообменникам, т.1. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

39. Маринюк Б.Т. Аппараты холодильных машин. ■— М.: Энергоатомиздат, 1995.

40. Малюх В. Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. — М.: ДМК Пресс, 2010.

41. Мац Э.Б., Гортышов Ю.Ф., Гельманов P.P., Гуреев В.М. «Метод, представления термодинамических и теплофизических функций при моделировании процессов в энергетических установках» // Изв. вузов. Авиационная техника. Казань, № 4, 2008, с. 66-68.

42. Методика построения математической модели холодильной системы / Калнинь И.М., Поляков П.С. — Тезисы докладов научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, М.: МГУИЭ, 2009, с. 102-103.

43. Миронова В.А. Построение1 математических моделей. — М.; МГУИЭ 2007

44. Муромцев Ю. Л., Муромцев Д. Ю., Тюрин И. В. и др. Информационные технологии в проектировании радиоэлектронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учебн. заведений. — М.: Издательский центр «Академия», 2010

45. Норенков И. П. Автоматизированное проектирование. Учебник. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.

46. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для-вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Mi: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009.

47. Носков A.Hi, Петухов В.В. «Изменение параметров состояния пара хладагента в элементарном рабочем процессе маслозаполненного холодильного винтового компрессора» // Холодильная техника и кондиционирование. 2007. № 1, с. 10-14.

48. Оносовский В.В. Моделирование и оптимизация холодильных установок. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1990.'

49. Осовский С. Нейронные сети для обработки информации. — М.: Финансы и статистика, 2002.

50. Павлов-К.Ф., Романков П.Г., Носков-А.А-. Примеры и задачи по^ курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 7-е, перераб. и доп: Изд-во «Химия», 1970.

51. Паранин Ю.А., Карчевский A.M., Даутов Р.З., Карчевский И.М., Федотов Е.М. «Численное моделирование тепловых полей спирального компрессора» // Компрессорная техника и пневматика. 2010. № 1, с. 2-8.

52. Пластилин П.И. Поршневые компрессоры. Том 1. Теория и расчет. — 3-е изд. доп. — М.: КолосС, 2006.

53. Попырин JI.C. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. — М.: Энергия, 1978.

54. Прилуцкий А.И., Прилуцкий И.К., Иванов Д.Н., Демаков A.C. «Теплообмен в ступенях объемного действия. Современный подход» // Компрессорная-техника и пневматика. 2009. № 2, с. 16-23^

55. Рей: Д., Макмайкл Д.Тепловые насосы: Пер. с англ. — М.: Энергоиздат, 1982. ' : .

56. Розенфельд Л.М., Ткачев А.Г. Холодильные машины и аппараты. — М.: Госуд. изд-во торговой литературы. 1960

57. Универсальная база данных рабочих веществ REFPROP 9. Copyright NI ST, 2010.

58. Хисамеев И.Г., Максимов В.А. Двухроторные винтовые и прямозубые компрессоры: теория, расчет и проектирование. — Казань: изд-во «Фэн», 2000.

59. Хмельнюк М.Г., Лавренченко Г.К. «Обобщенная модель объемных и энергетических характеристик герметичных компрессоров. // Компрессорная техника и пневматика в XXI веке.

60. Цветков О.Б., Лаптев Ю.А. «Холодильные агенты — версия XXI века» // Известия Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий. 2008. № 1.

61. ШиленкоП.В. «Энергосбережение в супермаркетах на основе использования современно холодильной техники и автоматики» // Холодильная техника. 2010. №2, с. 10-14.

62. Янюк В.Я. «Основные проблемы и направления в проектировании современных складских комплексов» // Холодильная техника. 2010. № 1, с. 4952.

63. Аргеа С., Greco A. Performance evaluation of R22 and R407C in a vapour compression plant with reciprocating compressor.

64. ARI Standard 540, 1999. Positive displacement refrigerant compressors and compressor units.

65. Aspen HYSYS v.1.2. Copyright © 1995-2010, Aspen Technology Inc., and its applicable, subsidiaries, affiliates, and suppliers.

66. Bitzer software v.5.3.1.2. Copyright 2011. Bitzer Kühlmaschinenbau GmbH.

67. Burnside B.M., Shire N.F. Heat transfer in flow boiling over a bundle of horizontal tubes // Chemical Engineering Research and Design. 2005. 83(A5), pp. 527538.

68. Castaing-Lasvignottes J., Gibout S. Dynamic simulation of reciprocating refrigeration compressors and experimental validation // International Journal of Refrigeration. 2010, vol. 33, pp. 381-389

69. Cabello R., Torrella E., Navarro-Esbri J. Experimental evaluation of a vapour compression plant performance using R134a, R407C and R22 as working fluids // Applied Thermal Engineering 2004, vol. 24, pp. 1905-1917.

70. Cavallini A., Censi G., Del Col D., Doretti L., Longo G.A., Rossetto L., Zi-lio C. Condensation inside and outside smooth and enhanced tubes — a review of recent research // International Journal of Refrigeration. 2003, vol. 26, pp. 373392.

71. Collier J., Thome J.R. Convective Boiling and Condensation, Oxford Science Publication, 1996.

72. Cooper M.G. Saturation nucleate pool boiling. A simple correlation // Int. Chem. Engng. Symp. 1984. Ser. V. 86, pp. 785-792.

73. CoolPack v. 1.46. Copyright 2000 Department of Mechanical Engineering Technical University of Denmark.

74. Ding G.I., Zhanh C.I., Simulation and Optimization of Refrigeration and Air Conditioning Appliances // Science Press, Beijing, 2001.

75. Domanski P.A. EVAP-COND v. 2.3. Softwarei

76. Domanski P.A. Finned tube evaporator model with a visual interface // Proc. International Congress of Refrigeration Sydney, Australia, September 19-24, 1999

77. Domanski P.A. Simulation of an Evaporator with Nonuniform One Dimensional Air Distribution, ASHRAE Transactions. 1991, №NY-91-13-1, vol. 97, Part 1.

78. Domanski, P.A. and Didion, D.A. Mathematical Model of an Air-to-Air Heat Pumps Equipped with a Capillary Tube, // International Journal of Refrigeration. 1984, vol. 7, pp. 249-255.

79. Duprez, M.E., Dumont, E. Modeling of reciprocating and scroll compressors. // International Journal of Refrigeration. 2006, vol 30, pp. 873-886.

80. EN12900:2006 Refrigerant compressors-Rating conditions, tolerances and presentation of manufacturer's performance data (IDT)

81. Estrada-Flores S., Merts I., De Ketelaere B., Lammertyn J. Development and validation of "grey-box" models for refrigerantion applications: a review of key concepts // International Journal of Refrigeration. 2006, vol. 29, pp. 931-946.

82. Greth. Manuel technique. Fiche TE7: Transferí de chaleur par évaporation dans les échangeurs aplaque, 1994.

83. Gungor K.E., Winterton R.H.S. A general correlation for flow boiling in tubes and annuli // Int. J. Heat Mass Trans. 1986, vol. 28, № 3, pp. 351-358.

84. Guo-liang Ding. Recent developments in simulation techniques for vapor-compression refrigeration system // International Journal of Refrigeration. 2007, vol. 30, pp. 1119-1133.

85. Han D.H., Lee K.J., Kim Y.H. The characteristics of condensation in brazed plate heat exchangers with different chevron angles, Journal1 of the Korean Physical Society 43 (2003)

86. Haraguchi H., Koyama S., Esaki J., Fujii T. Condensation heat transfer of refrigerants HCFC134a, HCFC123 and HCFC22 in a horizontal smooth tube and horizontal microfin tube. In: Proc. 30th National Symp: of Japan; Yokohama, 1993-, pp. 343-350.

87. Huang J., Bailey-McEwan M., Sheer TJ. Performance analysis of plate heat exchangers used as refrigeration evaporators // Proc. International Congress of Refrigeration, Beijing, 2007

88. James E. Brumbaugh. HVAC Fundamentals. Heating Systems, Furnaces, and Boilers. — Wiley Publishing, Inc.

89. Kaka? S. (Sadik) Heat exchangers: selection, rating, and thermal design. — 2nd ed.

90. Koury, R.N.N., Machado, L., Ismail, K.A.R. Numerical simulation of a variable speed refrigeration system. // 2001 International Journal of Refrigeration vol. 24, pp. 192-200.

91. Kuvannarat T., Wang C.-C., Wongwises S. Effect of fin thickness on the airside performance of wavy fm-and-tube heat exchangers under dehumidifying conditions // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2006; vol. 49, pp: 25872596. /

92. Li B., Andrew G. Alleyne. A dynamic model of a vapor compression cycle with shut-down and start-up operations. // International* Journal of Refrigeration, vol. 33, pp. 538-552!

93. Liang Z.Q., Zhang G.L., Ding G.L. Construction of system algorithm for sta-dy-state simulation of refrigeration plants based on.' graph theory (in Chinese); Journal of System Simulation. 2003, vol. 15, pp. 759-762.

94. Liu J., Wei W.J., Ding J.L., Zhang C.L., Fukaya M., Wang K.J., Inagaki T. A general steady state mathematical' model for fm-and-tube heat exchanger based on graph theory // International Journal of Refrigeration. 2004, vol. 8, pp. 965-973 .

95. Marvillet G. Welded plate heat exchangers as refrigerants dry-ex evaporators, in Design and Operation of Heat Exchangers, Springer-Verlag, 1992.

96. Nae-Hyun Kim, Jin-Pyo Cho, Baek Youn; Forced convective boiling of pure refrigerants in a bundle of enhanced.tube having pore and connecting gaps // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002, vol. 45, pp. 2449-2463

97. Ndiaye D., Bernier M. Dynamic model of a hermetic reciprocating compressor in ori-off cycling operation (Abbreviation: Compressor dynamic model) // Applied Thermal' Engineering. 2010, vol: 30, pp. 792-799

98. Neuro Shell 2.0 Copyright 1993—1998 by Ward System group, Inc.

99. NIST Standard Reference Database 49 CYCLED: NIST Vapor Compression Cycle Design Program, Version 3.0. Users' Guide.

100. Peter H. Huang. Thermodynamic properties of moist air containing 1000 to 5000 ppm of water vapor // Proc. Measurements Division Bldg. 1996.

101. Shao S., Shi W., Li X., Yan Q. Simulation model for complex refrigeration systems based on two-phase fluid network — Part I: Model development // International Journal of Refrigeration. 2008, vol. 31, pp. 490-499.

102. Shao S., Shi W., Li X., Yan Q. Simulation model for complex refrigeration systems based on two-phase fluid network — Part II: Model application // International Journal of Refrigeration. 2008, vol. 31, pp. 500-509.

103. Selection Software, v. 7.3. Copyright Emerson Climate Technologies. 123.Solkane Refrigerant Software v. 6.0.1.6. Copyright Solvay Fluor GmbH Technical Service — Refrigerant PO Box 220.

104. Rigola J., Perez-Segarra C.D., Oliva A. Parametric studies on hermetic reciprocating compressors. // International Journal of Refrigeration. 2005, vol. 28, pp. 253-266.

105. Thonon B., Vidil R. et Marvillet C. Recent research and developments in plate heat exchangers, Proceedings of the ICHMT Conference on New Developments in Heat Exchangers, Lisboa, 1993 (voir note GRETh 93/324 en 1993).

106. Vaidyaraman S., Maranas C. D. Optimal synthesis of refrigeration cycles and selection of refrigerants // Process Systems Engineering. 1999, vol. 45, pp.9971017

107. VDI Heat Atlas 2010. — 2nd ed.

108. Vera-Garcia F., Garcia-Cascales J.R., Gonzalvez-Macia J., Cabello R., Llopis R., Sanchez D., Torrella E A simplified model for shell-and-tubes heat exchangers: Practical application. // Applied Thermal Engineering. 2010, vol. 30 pp. 1231— 1241.

109. Wallis G.B. One-Dimensional Two-phase Flow, McGrawHill., Inc, 1969

110. Wang C.-C., Lin Y.-T., Lee C.-J. An airside correlation for plain fin-and-tube heat exchangers in wet conditions // International Journal of Heat and Mass transfer. 2000, vol. 43, pp. 1869-1872.

111. Whalley P.B. Two-phase Flow and Heat Transfer, Oxford University Press, 1996.

112. Winandly E., Claudio Saavedra O., Lebrun J. Experimental analysis and simplified modeling of a hennetic scroll refrigerating compressor. // Applied Thermal Engineering. 2002, vol'. 22, pp. 107-120.

113. Winkler J., Aute V., Radermacher R. Comprehensive investigation of numerical methods in simulating a steady-state vapor compression system // International Journal of Refrigeration. 2008, vol. 31, pp. 930-942.

114. Yang L., Zhao L.-X., Zhang C.-L., Gu B. Loss-efficiency model of single and variable-speed compressors using neural networks. International Journal of Refrigeration. 2009, vol. 32, pp. 1423-1432.

115. Yasuda H., Touber S., C.H.M. Machielsen, Simulation model of a vapor compression refrigeration system // ASHRAE Transactions 89 (1983) pp. 408-425

116. Zhang C.-L., Zhao L.-X. Model-based neural network correlation for refrigeration mass flow rate through adiabatic capillary tubes. // International Journal of Refrigeration. 2007, vol. 30, pp. 690-698.

117. Наименование процесса Уравнения Ист.1. Конвекция

118. Теплоотдача свободного потока воды в вертикальном пучке труб №-0,01(Оа-Рг-Ке)1/3,Ш-а'Я,Ке- 4° , А, к-с1 ■ ёНъ йа = ,, \ Н,п, с1 — высота, число, внутренний диаметр труб, м. Гидросопротивление не рассчитывается 19.

119. Теплоотдача вынужденного потока жидкости при поперечном обтекании пучка гладких труб Для жидкости N11 = ОД 98 Ые0,6 Рг0'33 Для пара Ш = С1Кет,Рг0'33; ^ = 0,3164Яе~°'25 С,, т\ см. в табл. А.2 26.

120. Теплоотдача и гидросопротивление вынужденного потока пара и жидкости в пластинчатом канале

121. N11 = С4 Ле7"4 Рг1/3 ; ^ = С5Кет5,

122. С4, т4 см. табл. А.4, С5, т5 см. табл. А.5124, 126.

123. Теплоотдача и гидросопротивление вынужденного потока сухого воздуха при поперечном обтекании ребристого пучка труб1. Ш = уЯеРг1/3 ;0,086Кер1