автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Сорбционные машины для получения холода при переменных температурах

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ ОБРАЗЦОВЫХ ОБРАТНЫХ ЦИКЛОВ С ПЕРЕМЕННОЙ

ТЕМПЕРАТУРОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ

1.1. Классификация процессов охлаждения по характеру температуры

1.2. Условия принятые при термодинамическом анализе циклов

1.3. Влияние неизотермичности процессов на термодинамическую эффективность образцового обратного цикла Лоренца

1.4. Влияние каскадного и ступенчатого методов уменьшения степени повышения давления на эффективность циклов с переменной температурой охлаждения

1.5. Выводы

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССВДОВАНИЕ СОРЕЦИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН, ПОТРЕБЛЯЮЩИХ МЕХАШЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ

2.1. Сорбционно-компрессорные холодильные машины /СКХМ/ в реализации обратного цикла Лоренца

2.2. Цикл каскадной СКХМ /КСКУМ/

2.3. Методика расчёта цикла КСКХМ

2.4. Анализ экономической эффективности и характеристик водоаммиачной КСКХМ

2.5. Схемы и циклы ступенчатых СКХМ

2.6. Обобщённая методика расчёта цикла многоступенчатой СКЖ

2.7. Анализ характеристик и экономической эффективноети водоаммиачных СКХМ с различным числом ступеней

2.8. Анализ эффективности и характеристик двухступенчатой водоаммиачной СКХМ при различных параметрах рабочего тела

2.9. Выводы

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОРЩИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН, ПОТРЕБЛЯЮЩИХ ТЕПЛОВУЮ ЭНЕРГИЮ

3.1. Абсорбционно-ресорбционная холодильная машина /АРХМ/ с каскадным ресорбционно-дегазаторным контуром /РЖ/

3.2. Методика расчёта цикла АРХМ с каскадным РДК

3.3. Сравнительные характеристики АРХМ Альтенкирха и АРМ с каскадным РДК

3.4. Анализ влияния типа системы генерации /СГ/ пара на характеристики и экономическую эффективность АРХМ

3.5. АРХМ, содержащие ступенчатый РДК

3.6. Методика расчёта удельных потоков рабочего тела в циклах АРМ со ступенчатым РДК

3.7. Анализ характеристик и экономической эффективности водоаммиачных АРХМ со ступенчатым РДК ИЗ

3.8. Выводы

Глава 4. НЕИЗОТЕРМИЧНОСТЬ ПРОЦЕССА КИПЕНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ДЕГАЗАТОРАХ СОРБЦИОННЫХ МАШИН

4.1. Факторы влияющие на процесс дегазации

4.2. Дегазатор с отбором пара из холодного сечения

4.3. Дегазатор с отбором пара из тёплого сечения

4.4. Дегазатор с отбором пара из среднего сечения

4.5. Дегазаторы с отбором пара из двух сечений

4.6. Анализ неизотермичности процессов дегазации

4.7. Выводы

Глава 5. ЭКСШРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННО-КОМПРЕС

СОРНОЙ МАШИНЫ С ПЕРЕМЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ОХШДЕНИЙ

5.1. Цель экспериментального исследования

5.2. Выбор СКХМ для экспериментального исследования

5.3. Опытная установка для исследования СКХМ

5.4. Пробные испытания, предупреждение срывов в работе водоаммиачного насоса и реконструкция СКХМ

5.5. Причины конденсации водоаммиачного пара в компрессоре и способы её предотвращения

5.6. Методика расчёта цикла экспериментальной СКХМ с отбором холодного пара из дегазационных полостей

5.7. Методика обработки опытных данных и полученные результаты

5.8. Основные аппараты опытной СКХМ и их конструктивные характеристики

5.9. Экспериментальное исследование гидросопротивлений и теплообмена при движении воды в, пластинчато-сетчатом теплообменнике

5.10.Выводы

ВЫВОда И РЕКОМЕНДАЦИИ

НЕКОТОРЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СОКРАП(ЕНИЙ

Важной задачей научных исследований в области холодильной техники является обеспечение конкретных производств оптимальными типами холодильных машин. Это отвечает "Основным направлениям экономического и социального развития СССР на 1981-85 годы и на период до 1990 года", в которых указывается на необходимость экономии и рационального расходования топливно-энергетических ресурсов, а также создания машин, использующих низкопотенциальные вторичные энергоресурсы /ВЭР/.

В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой и др. отраслях промышленности осуществляются неизотермические технологические процессы охлаждения потоков жидких и газообразных веществ. При этом тепло от охлаждаемого вещества в окружающую среду обычно отводят с помощью машин, в которых рабочее тело кипит при постоянной температуре /цикл Карно/. Температура же потока охлаждаемого вещества в процессе теплообмена с рабочим телом переменная. Это вызывает увеличение материальных затрат, связанное с внешней необратимостью. Для её снижения рабочее тело холодильной машины должно копировать ход температуры охлаждаемого вещества [54, 5б].

Идеальный обратный цикл с переменными температурами рабочего тела в процессах теплообмена с внешними источниками предложен Г.Лоренцом. В.С.Мартыновский и И.М.Шнайд установили, что "треугольный" цикл Лоренца при получении холода переменной температуры не менее чем в два раза эффективнее цикла Карно [56, 57].

Циклы для получения холода при переменных температурах можно реализовать с помощью сорбционных машин, работающих на растворах агентов в абсорбентах.

Первая сорбционно-компрессорная холодильная машина /СКШ/ предложена в Германии Озенбрюком, ещё в 1913 году [16, 117]. В этой машине процессы конденсации и испарения чистого аммиака заменены соответственно процессами ресорбции и дегазации водоаммиачного раствора [58]. Кругооборот раствора осуществляется насосом, причём мелзду ресорбером и дегазатором крепкий и слабый растворы проходят рекуперативный теплообменник. Почти одновременно подобные машины были запатентованы во Франции и США [31]. Но эти машины обладают узкой зоной дегазации, не предназначались для получения холода переменной температуры и в этих условиях неэффективны.

В 50-х годах были попытки использования компрессорных циклов на водоаммиачном растворе для одновременного получения холода и тепла [87]. Но практически не удалось реализовать эти циклы из-за конденсации пара в поршневом компрессоре.

В последние годы несколько активизировались работы исследователей по совершенствованию СКЖ. Предлагалось изготовить дегазатор и ресорбер вращающимися с проволочной или сетчатой насадкой [77], заменить компрессор эжектором [5, 74, 76], использовать винтовые компрессоры,.смазываемые раствором, для сжатия парожидкостной смеси [73]. Следует отметить, что в исследованиях А.Г.Дергачёва теоретически и экспериментально доказано снижение работы сжатия пара агента в смеси с абсорбентом [3l]. Но в винтовом компрессоре [73] вращающиеся роторы будут переносить тепло из нагнетательной полости во всасывающую. Происходящее из-за этого вскипание раствора на всасывании снизит производительность компрессора. Автор изобретения [73] предлагает дросселировать часть крепкого раствора во всасывающую полость компрессора, но это уменьшит удельную холодопроизводительность цикла.

Повидимому перспективными для сжатия пара вместе с раствором могли бы быть компрессоры, в которых движение пара и раствоpa происходит вдоль оси вращающихся элементов, имеющих теплоизоляционные перегородки по длине. Но такие компрессоры пока не созданы, поэтому для сжатия пара целесообразно использовать турбокомпрессоры и абсорбционно-генераторные контуры, а для подачи раствора автономные насосы.

Использование для сжатия пара абсорбционно-генераторных контуров, потребляющих низкопотенциальное тепло, приобретает в настоящее время особо важное значение. С низкопотенциальным теплом теряется ежегодно 190 млн. тонн условного топлива [106]. Его использование является мощным фактором улучшения структуры и топливного баланса всей страны. По данным ЛТИХП [б7] в настоящее время фактическая экономия БЭР составляет в различных отраслях промышленности лишь 25.40^. В большинстве случаев неиспользуемые ВЭР являются низкопотенциальными источниками с температурой до 373 К. Одним из эффективных направлений их утилизации является производство холода. Предполагается, что в ближайшем будущем температурный уровень тепла ВЭР промышленных предприятий будет понижаться [Пб]. Поэтому снижение требуемой температуры греющего источника путём совершенствования циклов и выбора новых рабочих тел теплоиспользующих машин имеет особо важное значение. По мнению Холдорфа Г. [П2] разработка экономичной теп-лоиспользующей установки, способной работать с температурой 348.353 К открыла бы доступ к энергии отходящего тепла, которая до сих пор вообще не использовалась. Он также отмечает, что интересные возможности обещает использование абсорбционно-резорб-ционной холодильной машины /АРХМ/, работающей на водоаммиачном растворе, и что пока не известно ни одной, построенной по этому принципу установки. Очевидно действительной причиной этого является несовершенство схем и циклов АРХМ. Предложенные Альтенкир-хом и др. авторами [10, 16, 117] АРХМ потребляют тепло такой же температуры как и АЖ и при этом обладают большей металлоёмкостью. Кроме того недостаточная надёжность в подаче насыщенного раствора из дегазатора в ресорбер и трудность регулирования режима работы из-за большого числа влияющих факторов и степеней свободы рабочего тела сдерживают экспериментальные исследования установок такого типа.

Эффективность и перспективность машин с переменной температурой рабочего тела в процессе охлаждения отмечалась в работах Г.Майюри, Е.Альтенкирха, А.П.Клименка, Л.М.Розенфельда, В.С.Мартыновского, И.М.Шнайда, В.Ф.Чайковского, А.П.Кузнецова, Б.А.Мин-куса, А.Г.Дергачёва, В.М.Бродянского, Н.Н.Кошкина, Е.Д.Герасимова и др. авторов [4, 20, 24, 31, 46, 49, 50, 61, 75, 105, 108, 114, 120]. Значительное внимание в настоящее время уделяется реализации цикла Лоренца в тепловых насосах [53, 113, 115, 119]. Исследователи отмечают трудность расчёта и создания эффективных теплообменников на смесях и растворах [l20]. В этом направлении теоретических и экспериментальных исследований ещё недостаточно. Требуется дальнейшее исследование неизотермических процессов [29], осуществляемых в циклах, а также создание противоточных [Пб], например вертикальных, аппаратов для этих процессов.

В качестве рабочих тел сорбционных машин с переменной температурой охлаждения могут применяться двухфазные или многофазные системы, применяемые для АЖ. Особый интерес представляют те смеси, которые имеют большой интервал температур кипения при постоянном давлении [43]. Следует отметить, что известные смеси фреонов таким свойством не обладают. В настоящее время в некоторых странах проявляется тенденция к расширению использования в качестве хладоагента аммиака, так как фреоны, в случае их утечки, загрязняют окружающую среду [109, 114, 118], отрицательно воздействуя на предохранительный слой озона, находящийся в верхних слоях атмосферы [ПО].

Для реализации идеи экономичного получения холода переменной температуры с помощью сорбционных машин необходимы исследования по разработке и оптимизации циклов, выбору рабочих тел для конкретных процессов неизотермического охлаждения веществ, правильной организации теплообмена как с внешними источниками, так и рекуперативного внутреннего, и совершенствованию способов и устройств для повышения.давления рабочего тела.

Сорбционные холодильные машины могут значительно повысить экономичность неизотермических технологических процессов, таких как охлаждение воды, воздуха, жидких пищевых продуктов; разделение и очистка газовых смесей, получение минеральных масел, спиртов, ацетона, полимеров и т.д. [28, 66, 78, 102, 107].

На предприятиях нефтехимии до 30^ энергозатрат связано с получением искусственного холода. Например на заводах синтетического каучука [62] охлаждают хладоноситель до температур 259 .261 К. При этом мощность отдельных установок составляет до 9300 кВт.

Для охлаждения и низкотемпературной обработки природного газа перспективным направлением считают использование в качестве хладоагентов различных смесей, например углеводородов, позволяющих получать холод при переменных температурах их кипения и улучшить таким образом показатели работы холодильных машин [15]. В установках низкотемпературной сепарации газа большой производительности преимущественно применяют аммиак и пропан, при ох-лаэдении соответственно до 245 и 203 К. Наибольшая холодопроиз-водительность, до 4650 кВт, требуется в одной установке при температурах от 245 до 248 К. При получении холода частично может быть утилизировано тепло отходящих газов газотурбинных установок газоперекачивающих агрегатов, температура газов после которых составляет не менее 550 К, а мощность отдельных агрегатов около 20 тыс. кВт.

В производстве хлора [107] было бы экономично его охлаждение перед конденсацией до 255 К при переменной температуре.

В установках для разделения воздуха, газов пиролиза и крекинга применяются неизотермические процессы предварительного охлаждения газов до 228 К [107]. При производстве коксового газа требуется охлалздение рассола до 253 К и газа до 228 К. При производстве азотной кислоты рассол охлаждают до 258.263 К. Эти процессы охлазвдения выполняются с помощью аммиачных установок. На заводах искусственного волокна холод требуется для кондиционирования воздуха и охлаждения воды. Перед депарафинизацией масло с растворителем охлаждают до 238.248 К.

Охлаждение на 93 К наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания мощностью 735 кВт даёт прирост мощности 154 кВт [64], с учётом затрат на работу холодильной машины. Использование низкопотенциального тепла, отводимого от двигателя,в тепло-использующей установке для охлаждения потока воздуха может ещё более повысить прирост мощности.

В спиртовом производстве необходима охлаждающая вода с температурой 261.263 К [92]. Для охлаждения воды в летнее время можно использовать имеющиеся на спиртзаводах низкопотенциальные источники ВЭР в виде барда, а также дефлегматорной и лютерной вода. Тепла этих источников достаточно для охлавдения воды с помощью водоаммиачной абсорбционно-ресорбционной машины.

В виноделии охлаждают вина до температуры 266.269 К для ускорения их созревания [2, 101]. В пищевой промышленности охлаждают также потоки молока, пива, квасов, меланжа и других продуктов.

Разработка и применение сорбционных машин с переменной температурой кипения рабочего тела в процессе охлаждения может уменьшить затраты на охлаждающую воду, электроэнергию или греющее тепло, а также открывает возможности использования низкопотенциальных ВЭР для низкотемпературного охлаждения, применения в машинах высокоэффективных центробежных и осевых турбокомпрессоров для сжатия пара и компактных пластинчатых теплообменных аппаратов. В сорбционных холодильных машинах при использовании соответствующих схем и рабочих тел можно получать одновременно холод и тепло, холод переменной температуры и постоянной, при потреблении механической или тепловой энергии. Если циклы получения тепла ВЭР и производства холода не совпадают по времени /пивоваренные, химические и др. предприятия/, то абсорбционно-ресорбци-онные машины, как и абсорбционные [III], могут выполняться с аккумуляторами растворов, а следовательно и холода. Это обеспечит охлаждение в периоды отсутствия подвода тепла, а также облегчит регулирование машины при изменении тепловой нагрузки.

Таким образом поиск новых рациональных схем сорбционных машин, их теоретическое и экспериментальное исследование являются актуальными и перспективными.

Целью диссертационной работы является выявление наиболее рациональных: и экономичные систем сорбционных машин с переменной температурой охлаждения и регенерацией тепла, теоретическое исследование этих машин и экспериментальное подтверждение их работоспособности .

Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведено теоретическое и экспериментальное исследование сорбционных холодильных машин с ресорбером-дегазатором. Включение ресорбера-де-газатора в систему машины обеспечивает снижение отношения давлений, позволяет применить компактные пластинчатые аппараты и высокоэффективные турбокомпрессоры или работающие на низкотемпературном тепле абсорбционно-генераторные контуры. Разработаны методы теплового расчёта каскадных и ступенчатых циклов сорбци-онных машин и получены критериальные уравнения для определения коэффициентов теплоотдачи и гидравлических сопротивлений в пластинчато-сетчатых аппаратах.

Основные научные положения, защищаемые автором, состоят в следующем.

1. Каскадная система с контурами раствора различной концентрации, связанными ресорбером-дегазатором, даёт возможность снизить давление нагнетания, степень повышения давления, удельные затраты на получение холода переменной температуры и сжимать пар в одном компрессоре.

2. Ступенчатое донасыщение крепкого раствора после ресорбе-ра в одном или нескольких последовательно соединённых ресорбе-рах-дегазаторах, в каждом из которых перед ресорбционной полостью отбирается часть раствора и дросселируется в дегазационную полость для отвода теплоты донасыщения, позволяет снизить давление нагнетания, степень повышения давления и приближает термодинамический цикл сорбционной машины с переменной температурой охлаждения к наиболее эффективному - треугольному.

Основные научные результаты,полученные в работе,следующие.

1. Предложены и исследованы новые эффективные, экономически обоснованные каскадные и ступенчатые сорбционные машины, потребляющие механическую или тепловую энергию и предназначенные для охлаждения потоков при переменной температуре.

2. Разработаны методы расчёта каскадного и многоступенчатого ресорбционно-дегазаторных и абсорбционно-генераторного контуров. Выполнен технико-экономический анализ сорбционных машин.

3. В результате теоретического анализа установлено, что в каскадных и ступенчатых сорбционных холодильных машинах для сжатия пара могут применяться турбокомпрессоры с малым числом ступеней или абсорбционно-генераторные контуры, потребляющие низкопотенциальную тепловую энергию. Низкое давление нагнетания делает возможным применение маломатериалоёмких и компактных пластинчатых теплообменных аппаратов.

4. Теоретически доказано, что для получения наибольшего температурного напора в средней части водоаммиачного ресорбера-дегазатора целесообразно ресорбцию проводить при прямотоке раствора и пара, а дегазацию при противотоке. Сближение давлений ресорбции и дегазации также повышает минимальный температурный напор в средней части ресорбера-дегазатора.

5. Экспериментально подтверждена работоспособность сорбци-онно-компрессорной машины с ресорбером-дегазатором, а также доказана справедливость предложенных методов расчёта циклов.

6. Получены критериальные уравнения для определения коэффициента теплоотдачи и гидравлических сопротивлений в пластинчато-сетчатом аппарате при движении жидкости.

7. Экспериментально подтверждена целесообразность использования тканных сетчатых опорных турбулизирующих элементов в пластинчатых аппаратах сорбционных машин.

Практическая ценность работы заключается в том, что реализация предложенных водоаммиачных машин позволит снизить приведенные затраты на получение холода на величину до 30^, отношение давлений в 1,5.б раз,, расход охлаждающей воды в 1,1.4,5 раза, а температуру греющего источника на 10.40 К /по результатам анализа теоретических циклов, при охлаждении до 278.228 К/, Предложенные методики теплового расчёта циклов могут быть использованы при проектировании промышленных установок. Разработанная методика расчёта многоступенчатого ресорбционно-дегаза-торного контура позволит с помощью ЭВМ определять оптимальное число ступеней цикла. Полученные критериальные уравнения теплоотдачи и гидросопротивлений могут быть использованы при расчёте пластинчато-сетчатых теплообменных аппаратов.

Диссертационная работа состоит из пяти глав и приложений.

В первой главе приведены классификация и анализ обратных образцовых циклов с различным характером температуры рабочего тела в процессах теплообмена с внешними источниками; описаны и проанализированы регенеративные ступенчатые и каскадные циклы для получения холода переменной температуры; показано, что при увеличении числа ступеней или каскадов значительно уменьшается неизо-термичность рабочего тела в процессе отвода тепла в окружающую среду, а холодильный коэффициент приближается к коэффициенту термодинамически наиболее эффективного цикла - треугольного.

Во второй.главе описаны схемы и методы расчёта каскадных и ступенчатых СКХМ с переменной температурой рабочего тела в процессе охлаждения. Выполнен анализ характеристик водоаммиачных СКХМ при различных неизотермичности процесса дегазации, числе ступеней, низшей температуре и давлении дегазации. Даны в сравнении характеристики и приведенные затраты для двухступенчатой холодильной машины. Разработана обобщённая методика расчёта многоступенчатого цикла для определения с помощью ЭВМ оптимального числа ступеней.

Третья глава посвящена каскадным и ступенчатым сорбционным холодильным машинам со сжатием пара в абсорбционно-генераторном контуре, т.е. абсорбционно-ресорбционным холодильным машинам /АРХМ/. Показано, что в этих машинах охладцение потоков веществ до низкой температуры можно осуществить при потреблении низкопотенциального тепла и частично собственного тепла ресорбции. Такие машины значительно экономичнее двухступенчатых АХМ и перспективны для охлаждения жидкостей и газов, особенно при наличии низкопотенциального тепла ВЭР.

В четвёртой главе приведены способы проведения процессов дегазации, методы определения зависимости количества поглощаемого тепла от температуры рабочего тела, проанализированы факторы, влияющие на эту зависимость, даны рекомендации по проведению процессов в дегазаторе и ресорбере-дегазаторе.

В пятой главе описана опытная одноступенчатая водоаммиачная СКХМ. Экспериментально найдены и описаны способы совершенствования СКХМ, повышающие надёжность её работы. Дана методика расчёта теоретического цикла усовершенствованной СКХМ с отбором из дегазационных полостей холодного пара. Приведены методика обработки опытных данных экспериментальной СКХМ и результаты сравнения характеристик теоретического и действительного циклов. Даны конструктивные характеристики пластинчато-сетчатых аппаратов СКХМ. Приведены методика и результаты экспериментального исследования гидросопротивлений и теплообмена при движении воды в пластинчато-сетчатом аппарате.

В конце работы и каждой главы даны выводы, включающие также рекомендации по практическому осуществлению процессов и циклов.

Работа выполнена на кафедре холодильной техники и теплоэнергетики Первомайского ОТФ ОТЙХЛ в 1972-83 годах. Значительную часть этого времени заняли создание первой экспериментальной одноступенчатой СКХМ, её ежегодные реконструкции и совершенствования с целью достижения надёжной работоспособности.

Результаты работы использованы ВНШХОЛОДОШем для сравнительных расчётов теплоиспользующих машин, а УкрНШСПИРТом при выборе и расчёте водоаммиачной АРХМ, использующей тепло ВЭР зернового спиртзавода для охлаяздения технологической воды при круглогодичной работе.

вывода И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Каскадный и ступенчатый методы регенерации: тепла в обратном цикле при переменных температурах теплообмена с внешними источниками тепла снижают степень повышения давления, уменьшают высшую температуру рабочего тела при отводе тепла в окружающую среду, повышают термодинамическую эффективность цикла и могут быть осуществлены получением крепкого раствора в ресорбе-ре-дегазаторе при отводе тепла кипящим раствором.

2. В каскадных и ступенчатых ВСКХМ повышается термодинамическая эффективность и снижаются приведенные затраты на получение холода при расширении неизотермичности раствора в процессе дегазации до температуры среды; при этом увеличивается также высшая температура процесса ресорбции, что позволяет получить низкопотенциальное тепло в виде подогретой охлаждающей воды или уменьшить её расход.

3. Ступенчатые РД{ конструктивно проще, чем каскадные.

4. С увеличением числа ступеней РДК в водоаммиачной холодильной машине уменьшаются степень повышения давления, давление ресорбции, неизотермичность раствора в процессе ресорбции,. удельные затраты на получение холода и увеличиваются холодильный коэффициент цикла и минимальная разность температур в ресорбере-дегазаторе. Это открывает возможности: конструировать машины из компактных пластинчатых теплообменных аппаратов; сжимать пар в высокоэффективных турбокомпрессорах, например центробежных с малым числом ступеней и даже осевых, или в термических компрессорах, утилизирующих низкопотенциальное тепло ВЭР и частично собственную теплоту ресорбции машины.

5. Эффективно использование для РДЕ{ компактных вертикальных пластинчатых аппаратов с сетчатыми турбулизирующими элементами, которые снижают критическое число Рейнольдса, повышают коэффициент теплоотдачи и улучшают контакт межцу паром и раствором.

6. В водоаммиачной сорбционной машине температурный напор в средней части дегазатора повышают: увеличение концентрации крепкого раствора, противоток пара и кипящего раствора и уменьшение степени повышения давления. Разработанные схемы РДК с секционным дегазатором позволяют по секциям регулировать температурный напор между рабочим телом и охлаждаемым потоком.

7. С целью увеличения разности температур в средней части водоаммиачного ресорбера-дегазатора целесообразно ресорбцию проводить при прямотоке пара и раствора, а дегазацию при противотоке,

8. Для предотвращения срывов в работе насоса РДК и повышения надёжности сорбционной машины целесообразно слабый насыщенный раствор на входе в насос переохлаждать паром, отбираемым из холодного конца дегазатора.

9. На основании экспериментального исследования установлено, что сорбционная машина с РДК работоспособна, а холодильный коэффициент одноступенчатой ВСКХМ, учитывающий потери в РДК из-за недонасыщения раствора, выше чем АДХМ при низших температурах охлалщения 243.263 К соответственно на 10.19%.

Разработанные в этой работе новые циклы, методы их расчёта, а также результаты теоретического и экспериментального исследования сорбционных машин и аппаратов могут быть использованы при проектировании машин, предназначенных для охлаждения потоков жидкостей и газов и потребляющих электрическую или низкопотенциальную тепловую энергию.

Сорбционно-компрессорные машины с каскадным или ступенчатым РД{ позволят снизить энергозатраты и расход охлаждающей воды при производстве холода переменной температуры, а при необходимости получать также тёплую воду для технологических целей производства.

В настоящее время особенно перспективны предложенные АРЖ с каскадным и ступенчатым РДК, которые при работе на водоаммиач-ном растворе позволят охладдать жидкие и газообразные потоки до температур около 230 К при потреблении низкопотенциального тепла источников ВЭР с температурой всего 320.360 К.

Разработка и промышленное внедрение в ближайшие годы сорбционных машин с пониженным отношением давлений, охлаждающих при переменной температуре рабочего тела, внесёт значительный вклад в решение задачи широкого применения в промышленности энергосберегающей технологии.

Некоторые обозначения.

А - постоянная величина; dg - эквивалентный диаметр; I - удельная энтальпия;

- адиабатная работа;

Р0, Рр, Рк - давления кипения, ресорбции, конденсации; Оо - холодопроизводительность; холодопроизводительность при изменении температуры раствора от Тон до тп ; s - удельная энтропия; TQH, TQK - начальная /низшая/ и конечная /высшая/ температуры кипения рабочего тела; Л 70 , 4?ср ~ неизотермичности рабочего тела в процессах охлаждения и отвода тепла в окружающую среду; ^vy f /V2 " начальная и конечная температуры охлаждающей воды; V/y - объём мерной ёмкости;

- скорость потока; х » » £а к > d/2-с/72 " холоДильные коэффициенты циклов Карно, Лоренца, ^-каскадного, /7-ступенчатого; в £0к ^t0.cm fit - динамический коэффициент вязкости; j - концентрация; jr - коэффициент гидравлического сопротивления по длине канала; /> - плотность; Т - время.

Сокращения.

АГК - абсорбционно-генераторный контур;

АВЖ - абсорбционная водоаммиачная холодильная машина;

АДХМ - аммиачная двухступенчатая холодильная машина;

АРВЖ - абсорбционно-ресорбционная водоаммиачная холодильная машина;

АРЖ - абсорбционно-ресорбционная холодильная машина;

ВЭР - вторичные энергоресурсы;

ВКСКЖ - водоаммиачная каскадная сорбционно-компрессорная холодильная машина;

ВСКЖ - водоаммиачная сорбционно-компрессорная холодильная машина;

ВССКЖ - водоаммиачная ступенчатая сорбционно-компрессорная холодильная машина;

ДАВЖ - двухступенчатая АВЖ;

РД{ - ресорбционно-дегазаторный контур;

СКЖ - сорбционно-компрессорная холодильная машина.

1. Аверьянов И.Г. Абсорбционные холодильные машины: Термодинамические основы. М.: МИХМ, 1976. - 128 с.

2. Алексеев П.А., Моисеева Н.А. Применение холода в виноделии.-В кн.: Достижения и задачи в производстве и применении холода в народном хозяйстве СССР. М., I960, с. 416-419.

3. Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов.- 2-е изд. переработ, и доп.- М.: Высшая школа, 1975.- 264 с.

4. А.с. 282345 СССР. Способ работы компрессионной холодильной установки /Одесский технолог, ин-т холод.пром-ти: А.Г. Дергачёв, Б.А. Минкус. Опубл. в БИ, 1970, № 30.

5. А.с. 344236 СССР. Ресорбционно-компрессионная холодильная установка / В.Г.Шатенштейн, В.А. Петренко. Опубл. в БИ, 1972, 21.

6. А.с. 459638 СССР. Холодильная установка /Одесский технолог, ин-т холод, пром-ти: А.Г.Дергачёв, Б.А. Минкус, В.Я.Ошов-ский. Опубл. в БИ 1975, 5.

7. А.с.459639 СССР. Способ получения холода переменной температуры /Одесский технолог, ин-т холод.пром-ти; А.Г.Дергачёв, Б.А.Минкус, В.Я.Ошовский. Опубл. в БИ, 1975, № 5.

8. А.с. 567Э43 /СССР/. Абсорбционно-резорбционная холодильная установка /Одесский технолог, ин-т холод, пром-ти; А.Г.Дергачёв,, Б.А.Минкус,, В.Я.Ошовский. Опубл. в БИ, 1977, II- 28.

9. А.с. I0673I0 /СССР/. Абсорбционно-резорбционная холодильная установка /Одесский технолог, ин-т холод, пром-ти; В.Я.Ошовский. Опубл. в БИ, 1934. W 2.

10. Бадылькес И.С., Данилов P.JI. Абсорбционные холодильные машины. М.: Пищевая промышленность, 1966.- 356 с.

11. Барановский Н.В. Пластинчатые теплообменники в пищевой промышленности. М.: Машгиз, 1962.- 327 с.

12. Бежанишвили З.М., Хазанов И.Г., Казанская И.П., Василевская JI.C. Расчёт экономической эффективности проектируемой хрло-дильной машины.- Холодильная техника, 1981, № 10, с. 52-57.

13. Белобородов В.Г. Исследование теплообмена и гидравлического сопротивления в щеловидных каналах при вынужденном движении жидкости. Дис. канд.техн.наук.- Свердловск. 1972. -152 л.

14. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. 13-е изд.стереотип.-М.: Физматгиз, 1962.-856 с.

15. Берго Б.Г., Зайцев Н.Я., Васильев Р.А., Мелков А.С. Холодильная техника для низкотерпературной обработки и переработки природного газа: Научно-технический обзор. Серия: переработка газа и газового конденсата.- М.: ВНИЮГАЗПРОМ. 1976.- 54 с.

16. БлиерБ.М., Вургафт А.В. Теоретические основы проектирования абсорбционных термотрансформаторов. М.: Пищевая промышленность, 1971. - 203 с.

17. Блиер Б.М.,Гайдин 3.3. Теоретические основы расчёта и регулирования одноступенчатых резорбционных холодильных машин.- Известия вузов СССР: Пищевая технология, 1962, № 6, с. 119 124.

18. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника: Свойства веществ. Справочник. 2-е изд.перераб.-JL: Машиностроение, 1976. - 166 с.

19. Бошнякович Ф. Техническая термодинамика. 4.2: Пер. с нем.-М.; JI.: Госэнергоиздат. 1956. 255 с.

20. Гайдин 3.3. Исследование резорбционной холодильной машины: Автореф. дисс. . канд.техн. наук. Астрахань. 1965.-37с.

21. Гамаев И.П., Костерин 10.В. Экономия тепла в промышленности.-М.; Энергия, 1979.- 96 с.

22. ГаряжаВ.Т., Матвиенко П.С., Фесик В.А. Использование вторичных энергоресурсов пищевых производств. Киев: Техника, 1982,- 183 с.

23. Герасимов Е.Д., Кошкин Н.Н. Энергетическая эффективность применения неазеотропных рабочих тел для компрессионных холодильных машин. В сб.: Холодильные машины и аппараты, ЛТИХП. Л., 1975. с. 8-15.

24. Гидрометры-ареометры для определения процентного содержания этиленгликоля в антифризах: Информационный листок ™ 72. ФХИ 5. - М.: Стандартгиз. 1956.- 2 с.

25. Глинка Л.Л., Минкус Б.А. Сопоставление способов-охлаждения дефлегматоров водоаммиачных абсорбционных холодильных машин. Холодильная техника и технология. Киев: Техника, 1967. вып.5 , с. 63-68.

26. Гоголии А.А. О сопоставлении и оптимизации теплообменных аппаратов холодильной машины. Холодильная техника, 1981,4 с. 18-21.

27. Гоголина Т.В., Фомин Л.Н. Применение низкотепературных холоди л ьньк установок в промышленности. Холодильная техника, 1974, I с. 19-23.

28. Григорьева Н.И., Накоряков В.Е. Некоторые модели неизотермической абсорбции. В кн.: Повышение эффективности процессов и оборудования холодильной и криогенной техники: Тез.докл. Всесоюзной научно-технической конференции. Л.,1981, с. 67-63.

29. Гущин А.В., Козлов В.Н., Коробкин В.В., Викторов Л.К. математическая модель электростатического маслоотделителя для аммиачной холодильной установки.- Холодильная техника,1982, 3, с. 35-33.

30. Дергачев А.Г. Исследование сорбционно-компрессорных термотрансформаторов: Автореф. дисс. . канд.техн. наук. М. Одесса, 1970. - 31 с.

31. Дергачёв А.Г., Минкус Б.А., Ошовский В.Я. Каскадные сорбционно-компрессорные машины для неизотермыческого охлаждения.- Холодильная техника и технология. Киев: Тетс-ника, 1977, вып. 24, с. 16-19.

32. Дергачёв А.Г., Минкус Б.А., Ошовский В.Я. Сорбционно-компрессорные системы. В кн. Проблемы развития малых холодильных машин: Тез.докл. на Всесоюзном совещании 8-10октября. Одесса, 1974. с. 49-50.

33. Жукаускас А., Жогжда И. Теплоотдача в ламинарном потоке жидкости. Вильнюс: МИНТИС, 1969.- 261 с.

34. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. 2-е изд. испр. и доп. -Л.: Наука, 1967.- 88с.

35. Заторский А.А., Дергачев А.Г., Коханский А.И. Определение параметров водоаммиачного раствора. Холодильная техника и технология. Киев: Техника, 1978. вып.26, с 67-71.

36. Зысин В.А., МаррЮ.Н., Берман Я.А. Возможные схемы треугольных циклов и их приложения. В кн.: Тезисы докладов

37. Всесоюзной научно-технической конференции по холодильному машиностроению /г.Мелитополь/. М., 1978, с. 9-10.

38. Калнинь И.М., Бежанишвили Э.М. Оценка экономичности холодильного оборудования. Холодильная техника, 1981, 9, с. 21-27.

39. Калнинь И.М., Лебедев А.А., Серова С.Л. О выборе параметров холодильных машин на основе оптимизации и анализа характеристик.- Холодильная техника, 1981, ® 8, с. 19-25.

40. Кириллин В.А., Шейндлин А.Е., Шпильрайн Э .Э . Термодинамика растворов. М.: Энергия, 1980,- 281 с.

41. Коваленко JI.M., Никитина О.М. Новые конструкции теплообменного оборудования из листовых материалов. М., ЦШТИХИМ-НЕФТЕМАШ, 1971. - 61 с.

42. Коваленко JI.M. Упрощенная методика экспериментального исследования теплоотдачи при турбулентном движении жидкостей внутри каналов. Химическое машиностроение, W 3, 1952,с. 16-18.

43. Кошкин Н.Н. Некоторые вопросы повышения энергетической эффективности холодильных машин. В кн.: Холодильная техника: Труды научной конференции. Сб.докл. "Холодильной секции" исекции тепло-массообмена" ЛТИХП. Л., 1970, с. 3-6.

44. К расчёту фреонового пластинчатого конденсатора с объёмной сетчатой вставкой / Абрамчук В.В., Иванов О.П., Круглов Г.А. и др.- Холодильная техника, 1977, 2, с. 24-26.

45. Краткий физико-технический справочник: T.I. Математика.Физика./Под общ.ред. К.П.Яковлева-М.: Физматгиз, I960.-446с.

46. Кузнецов А.П., Васгатинский Ю.А., Мухейбар Н.А. Экспериментальное исследование холодильной машины одноступенчатого сжатия на феоне 1381 и на смесях треонов - 12 и 1381.-Холодильная техника и технология. Киев:Техника, 1974, вып. 13, с. 17-19.

47. Кузнецов А.П., Данковский В.Б. Двухступенчатая холодильная машина, работающая на смеси фреон 12 фреон 13. -Холодильная техника и технология. Киев: Техника, 1966, с. II9-I25.

48. Курылёв Е.С., Оносовский В.В., Бахарев Й.Н., Псахис Б.И. Оптимизация режима работы абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин важный резерв экономии энергоресурсов.-Холодильная техника, 1981, № 10, с.19-23.

49. Кэйс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники.- М.: Энергия, 1967, 223 с.

50. Мартыновский B.C. Холодильные машины: Термодинамические процессы. М.: Пищепромиздат, 1950.- 262 с.

51. Мартыновский B.C. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов./ Под.ред. В.М.Бродянского.- М.: Энергия, 1979.- 283 с.

52. Мартыновский B.C., Шнайд И.М. Термодинамический.анализ обратного цикла Лоренца. Холодильная техника и технология. Киев: Техника, 1966, вып.З, с. 12-17.

53. Меркель Ф., Бошнякович Ф. Расчёт абсорбционных холодильных машин= Таблицы и диаграммы для расчёта.-М.: Госмашметиздат, 1934.- 74с.

54. Методика /основные положения/ определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.- М.Экономика, 1977.- 45 с.

55. Михеев М.А., Михесва И.М. Основы теплопередачи.- М.,: Энергия, 1973.- 319 с.

56. Мусаев А.А., Бродянский В.М., Боярский М.Ю. Экспериментальное исследование низкотемпературной одноступенчатой холодильной установки, работающей на смесях хладоагентов.- Холодильная техеика. 1978. Г-12, с. 10-14.

57. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР и положение о порядке планирования, начисления и использования амортизационных отчислений в народном хозяйстве.- М.: Экономика, 1974.- с.87.

58. Оносовский В.В., Крайнев А.А. Пути снижения затрат на эксплуатацию одноступенчатых холодильных установок.-Холодильная техника, 1980, ^ 5, с. II-16.

59. Орехов И.И., Обрезков В.Д. Холод в химической технологии.-Л.: Из-во Ленингр. ун-та, 1980. 256 с.

60. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена: Учеб. пособие для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергия, 1979. 320 с.

61. Основные направления экономического и социального развития COOP на 1981 1985 годы и на период до 1990 года. - М.: Политиздат, 1981. - 95 с.

62. Ошовский В.Я., Дергачёв А.Г., Минкус Б.А. Теплогидравлические и констркутивные характеристики пластинчато-сетчатого теплообменника.- Холодильная техника и технология. Киев: Техника, 1982, вып. 35, с.26-29.

63. Перспективы применения абсорбционных холодильных машин

64. А.В. Быков, И.М.Калнинь, Н.Г. Шмуйлов и др.- Холодильная техника, 1981, I, с. 9-12.

65. Петухов Б.С. Опытное изучение процессов теплопередачи.- M.; JI.: Госэнергоиздат, 1952, 344 с.

66. Положительное решение по заявке Iю- 3595703/23-05 /076882, 20 мая 1983г. ССОР. Холодильная установка /Одесский технологический ин-т холод.пром-ти: авт.изобр. В.Я.Ошовский,

67. А.Г.Дергачёв. От I сентября 1983 г.

68. Положительное решение по заявке 3595704/23-05 /076883 , 20 мая 1983 г. СССР. Холодильная установка /Одесский технолог. ин-т холод, пром-ти; авт.изобр. А.Г. Дергачёв, В.Я. Ошовский. От I сентября 1983 г.

69. Положительное решение по заявке № 3493786/23-05 /155129/, II октября 1982 г. СССР. Абсорбционно-резорбционная холодильная установка /Одесский технолог, ин-т холод, пром-ти; авт.изобр. В.Я.Ошовский, А.Г. Дергачёв, Н.Г.Шмуйлов.1. От 29 марта 1933 г.

70. Прейскурант 11- 23-02; Оптовые цены на оборудование холодильное и компрессорное. М.: Прейскурантиздат, 1981.- 436 с.

71. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения, T.I. 2-е изд. перераб. и доп. /Под ред. В.И. Епифановой и Л.С. Аксель-рода. М.: Машиностроение, 1973. - с. 24.

72. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976.- 555 с.

73. Рац И.И. Конструкции,исследования и расчёт пластинчатых тепло обменных аппаратов. М.: ЦШТИМАШ, 1952.- 153 с.

74. Розенфельд Л.М. Рабочие процессы термодинамических циклов водоаммиачной компрессорной холодильной машины. Журнал технической физики АНСССР, 1952, т.XII, вып.7, с.1139-1145.

75. Розенфельд Л.М., Ткачёв А.Г., Гуревич Е.С. Примеры и расчёты холодиль.машин и аппаратов.-М.: Госторгиздат, I960.-235 с.

76. Розенфельд Л.М., Ткачёв А.Г. Холодильные машины и аппараты.-М.: Госторгиздат, 1955.- 534 с.

77. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: Учеб.пособие для вузов.- 2-е изд.,перераб. -М.: Энергоиздат, 1981.- 320 с.

78. Солодов С.Н. Антифризы. М.: Воениздат, 1947.- 55 с.

79. Соломонов В.М., Гойхман А.Ю., Устинников Б.А. Применение абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин на предприятиях спиртовой промышленности.- Холодильная техника, 1981, W I, с.18-19.

80. Справочник машиностроителя. Т.З. /Под.ред. С.В.Серенсена.-М.: Машгиз, 1962. 651 с.

81. Справочник по гидравлике. /Под ред. В.А. Большакова.-Киев: Вища школа, 1977. 280 с.

82. Страхович К.И., Френкель М.И., Кондряков И.К.,©рис В.Ф. Компрессорные машины.- М.: Госторгиздат, 1961.- 600 с.

83. Тананайко Ю.М., Воронцов Е.Г. Методы расчёта и исследования плёночных процессов.- Киев: Техника, 1975.- 312 с.

84. Техника низких температур. /Под ред.Е.И.Микулина, И.В. Мар-фениной, Л.М.Архарова. Изд.2-е М.: Энергия, 1975.- 512 с.

85. Усгакин И.П., Чумаченко А.Д., Колосков :0.Д. Номограмма для расчёта коэффициента теплоотдачи в вертикально-трубном плёночном абсорбере АХМ. -Холодильная техника, 1972, с.62.

86. Федоткин И.М., Липсман B.C. Интенсификация теплообмена в аппаратах пищевых производств. М.: Пищевая промышленность, 1972.- 240 с.

87. Федоткин И.М., Фирисюк В.Р. Интенсификация теплообмена в аппаратах химических производств.-Киев:Техника, I97I.-2I5 с.

88. Холодильная обработка вин: Научное сообщение. -М: ВНИХИ, I95S. 24 с.

89. Холодильная техника: Энциклопедический справочник. Книга 2.-М.: Госторгиздат, 1961. 575 с.

90. Холодильные компрессоры: Справочник./ Э.М.Бежанишвили, Л.В.Быков, Е.С.Гуревич, Т.С. Дремлюх и др.- М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1981.- 279 с.

91. Хыоитт Дж., Холл-Тэйлор Н. Кольцевые двухфазные течения: Пер. с англ. М.: Энергия, 1974.- 403 с.

92. Чайковский В.Ф., Кузнецов А.П., Черток В.Д. Экспериментальное исследование двухступечатой холодильной машины на смеси фреонов 12 и 23.- Холодильная техника, 1972, '!- 4,с. 7-9.

93. Якобсон В.В. Применение холодильных машин. -М.: Машиностроение, 1975. с. 140-158.

94. Ahnefeld G. Ein Beitrag zum Einsatz nichtaseotroper Zweistoffkaltemittel in Kompressionswarmepumpen undkalteanla-gen. Luft - und Italtetechnik, 1980, Bd 16, N 1, s.19-24.

95. Ammonia, truly an international refrigerant yes or no?-Refrig. and Air Condit., 1980, Vol. 83, No. 990, p. 39-40.

96. Echanges de vues sur 1*evolution previsible des machineset systemes frigorifigues. Rev. gen. froid, 1979, Vol.70, N 2, p. 77-78.

97. Holldorff G.M. Industrial absorption refrigeration plants with storage facilities. International Journal of Refrigeration, 1980, Vol. 3, No.5, p. 273-278.

98. Holldorf G. Neuentwicklungen Bei industriellen Absorp-tionskaltemaschinen. Die Kalte und Klimatechnik, 1977, Bd.JO, N 12, s.497-511.

99. Jakobs R.M. Die Anwendung von nichtazeotropen Zweistoff- Kaltemitten in Warmepumpen. Temperatur Technik, 1979, Bd.17, N 6, s.128-135.

100. Наканиси Такэси,<£урукава Тэцуро,Сато Нобукадзу, Сибамото Нобудзи,Баба Хироси. Хитати дзосэн гихо,„Hitachi zosen Techn. Rev., 1981, 42, N 1, с. 7-12.

101. Niebergall W. Handbuch der Kaltetechnik. Bd. VII. Berlin (Cottingen) HeidelBerg: Springer-Verlag, 1959. 5405.

102. Reddy D.W. The lialocarbon contamination problem. Chor-fluorocarbons in the environment. International Journal of Refrigeration, 1979, Vol. 2, N 5, p.181-184.

103. Roley A. Pompe a chaleur fonctionnant avec un melange de fluides. Melandes fluid, frigorigennes: propr. et appl., Paris, 1980, p.203-210.

104. Thorogood R.M. Mixed refrigerant processes for natural gass liguefaction. Proc. Inst. Refrig., 1972, p.32-38.