Get Adobe Flash player

Вы здесь

Главная » Аналитический обзор по вопросу практического использования испарительных методов охлаждения.

Аналитический обзор по вопросу практического использования испарительных методов охлаждения.

УДК 536.248.2:532.529.5

Д.т.н., проф. Дорошенко А.В., аспирант Чебан Д.Н. кафедры технической термодинамики

 ОГАХ, (Одесса)

Аналитический обзор по вопросу практического использования испарительных методов охлаждения

Аннотация на статью:

Выполнен аналитический обзор состояния вопроса в области разработок испарительных и испарительно-парокомпрессионных охладителей. Показаны преимущества испарительных охладителей непрямого типа, особенно в случае включения их в состав испарительно-парокомпрессионных систем.

Ключевые слова:

испарительный охладитель, холодильная машина,  испаритель,  конденсатор, насадка, полимерные материалы, теплообменник.

Введение.

Особый интерес представляет использование прямого испарительного предохлаждения воздуха для понижения температуры конденсации в воздушных конденсаторах холодильных машин. Это важно для регионов земного шара с сухим и жарким климатом, где высокая температура наружного воздуха существенным образом сказывается на работе холодильного оборудования, приводя к росту температуры и давления конденсации хладагента, а сухой климат позволяет эффективным образом использовать прямое испарительное охлаждение воздушного потока в ПИО, поступающего в воздушный конденсатор, что значительно расширяет температурный диапазон безотказной работы оборудования в целом.

В ОГАХ был разработан и исследован испарительно-парокомперессионный охладитель на основе сочетания охладителя непрямого типа и холодильной машины по схеме НИО/ХМ [1]. По сути, это двухступенчатый охладитель, первой ступенью которого является «сухая» часть НИО, а второй - испаритель ХМ (рис. 1.). Поскольку в НИО всегда есть вспомогательный воздушный поток, выбрасываемый в среду при достаточно низкой температуре, но увлажненный, и по этой причине не могущий использоваться в СКВ, он может быть использован для охлаждения конденсатора ХМ (4). Воздушный поток предварительно (на высоком температурном уровне) охлаждается в НИО и затем уже поступает в испаритель ХМ. Конденсат из испарителя (5) можно вернуть в контур испарительного охлаждения НИО и, как показали расчеты и данные предварительных испытаний, при определенных значениях относительной влажности наружного воздуха, потери воды в НИО могут быть полностью компенсированы возвратом конденсата [2-6].

К несомненным достоинствам комбинированных испарительно-парокомпрессионных охладителей является снижение энергопотребления и рост экологической чистоты решений в целом.

В работе американских исследователей [7] был использован в качестве первой ступени охладителя НИО с насадкой из полимерного материала. В качестве вспомогательного воздушного потока здесь использовался (частично) воздух, покидающий кондиционируемое помещение (17) и существовала возможность его частичного смешения с основным воздушным потоком, прошедшим охлаждение в «сухой» части НИО перед испарителем ХМ (рисунок 11). Относительная влажность воздуха, покидающего помещение, обеспечивала возможность его использования в «мокрой» части НИО. Как отмечается в работе, такое решение оказалось высокоэффективным, причем, в зависимости от времени года и параметров наружного воздуха, величина рециркулирующего воздушного потока варьировалась. Следует отметить, что возможность использования возвратного воздуха для обеспечения процесса испарительного охлаждения в «мокрой» части НИО требует в каждом случае особого рассмотрения.

 

Принцип конструкции аппаратуры.

Примеры использования НИО в системах АСКВ приведены на рисунках 3-10.

Задачи работы:

В части испарительных охладителей:

1.                Создание испарительных охладителей пленочного типа (ПИО и НИО) с многоканальной регулярной насадкой из полимерных материалов (многоканальных структур сотового типа); выбор полимерных материалов для насадки аппаратов испарительного охлаждения;

2.                Изучение влияния регулярной шероховатости поверхности на интенсификацию процессов тепломассообмена в пленочных ТМА с полимерной РН (определение оптимальных значений параметра шероховатости k = p/e);

3.                Экспериментальное и теоретическое изучение рабочих характеристик НИО, включая влияния соотношения основного и вспомогательного потоков воздуха в НИО и определение динамических характеристик НИО; экспериментальное изучение влияния капиллярно-пористых покрытий поверхности насадки пленочных ТМА с полимерной РН; определение задержки жидкости и ее влияния на реальную поверхность тепломасообмена;

4.                Изучение характеристик охладителей комбинированного и многоступенчатого типов, как в условиях автономного использования испарительных охладителей, так и при их включении в испарительно-парокомпрессионные схемные решения.

 

В части испарительно-парокомпрессионных охладителей НИО/ХМ:

5.                Разработка схемных решений комбинированных охладителей на основе совместной работы испарительного охладителя (первая ступень охлаждения) и парокомпрессионной ХМ (вторая ступень), обеспечивающих рациональное сочетание естественных и искусственных методов охлаждения;

6.                Экспериментальное и теоретическое изучение рабочих характеристик комбинированных охладителей НИО/ХМ, включая распределение тепловой нагрузки между ступенями;

7.                Экспериментальное изучение возможности снижения расхода воды на подпитку, взамен испарившейся в испарительном контуре НИО, за счет возврата конденсата из холодильного агрегата; это позволит уменьшить запас воды в поддоне, а следовательно, и общие габариты аппарата, материалоёмкость и затраты на его изготовление;

 

Литература

1. Дорошенко А. Компактная тепломассообменная аппаратура для холодильной техники (теория, расчет, инженерная практика). Докторская диссертация, Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики. Одесса. - 1992. – т. 1. – 350 с., т. 2. – 260 с.

2. Патент на винахiд № 19637, Устройство для непрямого испарительного охлаждения воздуха, Дорошенко А., Денисов Ю.

3.Патент на винахiд № 73696, Спосiб непрямого випарного охолодження повiтря або води, Дорошенко О., Дем’яненко Ю., Горiн О., Фiлiпцов С.

4.Патент на винахiд № 73697, Спосiб двоступiнчатого комбiнованого охолодження i кондицiонування повiтря, Дорошенко О., Дем’яненко Ю., Горiн О., Фiлiпцов С.

5.Патент на винахiд № 74525, Испарительный охладитель непрямого типа, Горин А., Филипцов С., Федоров А., Дорошенко А., Демьяненко Ю.

6.Патент на винахiд № 74524, Двухконтурная мокро-сухая вентиляторная градирня, Горин А., Филипцов С., Дорошенко А., Демьянеко Ю., Бузань А. 

7. Davis Energy Group”, California, Energy Commission, 2004

8.Maisotsenko V., Lelland Gillan, M. 2003, The Maisotsenko Cycle for Air Desiccant Cooling21h International Congress of Refrigeration IIR/IIF, Washington, D.C.

9. Torcollini Р., National Renewable Energy Laboratory, 2003

10. Energy Conservation and Management Division (Energy, Minerals and Natural Resources Department), 2002

11. JOHN L. McNAB, PAUL McGREGOR/ 2003, Dual Indirect Cycle Air-Conditioner Uses Heat Concentrated Dessicant and Energy Recovery in a polymer Plate Heat Exchanger. 21h International Congress of Refrigeration IIR/IIF, Washington, D.C, ICR0646.

12.Foster R.E., Dijkastra E. Evaporative Air-Conditioning Fundamentals: Environmental and Economic Benefits World Wide. International Conference of Applications for Natural Refrigerants’ 96, September 3-6, Aarhus, Denmark, IIF/IIR, 1996. - P. 101-109.

13. Special Performance Engineering Capability, NM, USA, 2006

 

Спецпредложения!