Багатофункціональні сонячні системи тепло-холодопостачання і кондиціювання повітря
Вантажиться...
Файли
Дата
2010
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціювання.
Дисертація присвячена розвитку наукових та інженерних основ створення багатофункціональних сонячних систем з використанням методів випарного охолодження середовищ. Найбільш перспективне включення випарних охолоджувачів у склад осушувально-випарних систем на основі відкритого абсорбційного циклу з прямою регенерацією абсорбенту. Це дозволяє знизити енерговитрати, оскільки традиційний десорбер і сонячна система нагрівання теплоносія тут замінюється сонячним регенератором абсорбенту. Розроблені схемні рішення ССКП на основі сонячних колекторів-регенераторів СК/Р. Газо-рідинні СК/Р забезпечують відновлення концентрації абсорбенту і підтримку безперервності циклу на основі сонячної енергії, що забезпечує як необхідне підведення тепла для регенерації, так і рух повітряного потоку над поверхнею абсорбенту. Виконано теоретичне та експериментальне дослідження особливостей плівкових течій по похилих поверхнях, включаючи питання сталості течій. Виконано математичне моделювання процесів трансформації сонячної енергії у газо-рідинному колекторі-регенераторі СК/Р з урахуванням теплових втрат, а також експериментальне вивчення процесів відновлювання абсорбенту в залежності від приведеної концентрації розчину ξ* і температури зовнішнього повітря. Розроблені випарні охолоджувачі ВО (повітроохолоджувач і градирня) на основі апаратів плівкового типу з багатоканальною багатошаровою структурою полімерної насадки і роздільним рухом потоків газу і рідини. Виконано моделювання процесів тепломасопереносу в ВО. Розроблена методика забезпечує розрахунок кінетичних характеристик (рушійних сил і коефіцієнтів обміну у фазах), на основі яких можна конкретизувати вибір напрямку інтенсифікації процесів при розробці структури поверхні і визначенні оптимальних режимних параметрів, виявити небезпеку повного насичення повітря і розробити рекомендації до проектування охолоджувачів, які виключають небезпеку явища реконденсації. Експериментально одержані залежності, що забезпечують розрахунок і проектування охолоджувачів.
Як абсорбент для ССКП рекомендований розчин LiBr+(Н2О+LіВг+LiNОз), як найкращий з точки зору ступеня осушування повітря, що досягається, і необхідної температури регенерації абсорбенту, а також надійності експлуатації. Розроблена ССКП вирішує задачі забезпечення параметрів комфортності у широкому діапазоні параметрів зовнішнього повітря (хг = 15, 20 и 25 г/кг, при t = 30°С, тобто при найбільш тяжких зовнішніх умовах), при цьому температура десорбції не перевищує 70° С. Результати зіставлення осушувально-випарного кондиціонера з парокомпресійним, показали, що осушувально-випарна схема дозволяє істотно знизити споживану потужність СКП (па 35-40%). Виконано екологічний аналіз альтернативних рішень з використанням методології «Повний життєвий цикл» (Life Cycle Assessment, міжнародні стандарти ISO (ISO 14040, 14041, 14042 и 14043, «есо-indicator 99», база даних програми «SimaPro-6»). Розроблена ССКП приводить до меншого виснаження природних ресурсів, ніж традиційна, і вносить менший внесок у глобальну зміну клімату.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена развитию научных и инженерных основ создания многофункциональных солнечных систем с использованием методов испарительного охлаждения сред. Практическое использование этих методов требует решения нескольких принципиальных вопросов: расширения климатической области использования самих методов, повышения компактности и снижения энергопотребления систем. Наиболее перспективно включение испарительных охладителей в состав осушительно-испарительных систем на основе открытого абсорбционного цикла с прямой (непосредственной) регенерацией абсорбента. Это позволяет снизить энергозатраты, поскольку традиционный десорбер и солнечная система нагрева теплоносителя здесь заменяется солнечным регенератором абсорбента. Разработаны схемные решения ССКВ на основе солнечных коллекторов-регенераторов СК/Р (прямая регенерация абсорбента), что обеспечивает автономность ССКВ и позволяет создать солнечную многофункциональную систему жизнеобеспечения. Новое поколение газожидкостных СК/Р обеспечивает восстановление концентрации абсорбента и поддержание непрерывности цикла на основе солнечной энергии, обеспечивающей как необходимый подвод тепла для регенерации, так и движение воздушного потока над поверхностью абсорбента, гравитационно стекающего в виде жидкостной пленки по внутренней поверхности СК/Р. Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование особенностей пленочных течений по наклонным поверхностям (угол наклона определяется широтой местности), включая вопросы устойчивости пленочных течений. Выполнено математическое моделирование процессов трансформации солнечной энергии в газожидкостном коллекторе-регенераторе СК/Р с учетом тепловых потерь, а также экспериментальное изучение процесса восстановления абсорбента (изменения влагосодержания воздуха в абсорбере) в зависимости от приведенной концентрации раствора абсорбента ξ* (отношение рабочей концентрации к предельно возможной, соответствующей линии кристаллизации раствора) и температуры наружного воздуха. Разработаны испарительные охладители ИО (воздухоохладитель и градирня) на основе аппаратов пленочного типа с многоканальной многослойной структурой полимерной насадки и раздельным движением потоков газа и жидкости. Выполнено моделирование процессов совместного тепломассопереноса в ИО. Разработанная методика (на основе метода энтальпийного потенциала) предназначена для обработки экспериментальных данных, полученных для политропических процессов в системе вода-воздух и обеспечивает расчет кинетических характеристик (движущих сил и коэффициентов обмена в фазах), на основе которых можно конкретизировать выбор направления интенсификации процессов при разработке структуры поверхности и определении оптимальных режимных параметров, выявить опасность полного насыщения воздуха и выработать рекомендации к проектированию охладителей, исключающие опасность явления реконденсации. Установлено, что линия изменения состояния воздушного потока hr = f (tr) всегда криволинейна, причем ее кривизна определяется начальными параметрами воды и воздуха на входе в охладитель и величиной соотношения расходов контактирующих потоков. Экспериментально получены зависимости, обеспечивающие расчет и проектирование охладителей. В качестве абсорбента для ССКВ рекомендован раствор LiBr+(H20+LiBr+LiNО3), предпочтительный с точки зрения достигаемой степени осушения воздуха и требуемой температуры регенерации абсорбента, а также надежности эксплуатации. Разработанная ССКВ решает задачи обеспечения параметров комфортности во всем рассмотренном диапазоне параметров наружного воздуха (xr = 15, 20 и 25 г/кг, при t = 30°С, то есть при самых тяжелых внешних условиях), при этом температура десорбции не превышает 70° С. Результаты сопоставления осушительно-испарительного кондиционера с парокомпрессионным, показали, что осушительно-испарительная схема позволяет существенно снизить потребляемую мощность СКВ (на 35-40%) Выполнен экологический анализ альтернативных решений с использованием методологии «Полный жизненный цикл» (Life Cycle Assessment, международные стандарты ISO (ISO 14040, 14041, 14042 и 14043, «eco-indicator 99», база данных программы «SimaPro-6»). Разработанная ССКВ приводит к меньшему истощению природных ресурсов, чем традиционная, и вносит меньший вклад в глобальное изменение климата.
The thesis for degree of candidate technical science by speciality 05.05.14 - Refrigerating, Vacuum and Compressor Techniques, Conditioning Systems. The dissertation is devoted to creation of multifunctional solar systems with use of methods evaporative cooling. The inclusion of evaporative cooling in structure of systems is most prospective on the basis of open absorptive cycle with direct regeneration of absorbent. It allows a decreasing of power expenses in comparison with conventional solar systems where the heat-carrier is replaced solar restoration absorbent. The scheme decisions of solar systems are developed on the basis of solar collectors-regenerator SC/R. The continuity of cycle is provided by solar energy. Theoretical and experimental research of film flow on inclined surfaces is carried out including stability problem. The mathematical modelling of processes of solar energy transformation in a collector-regenerator SC/R is executed taking into account the thermal losses. Experimental study of absorbent regeneration at different concentration of solution £* and ambient temperature. Cooler of direct evaporative type has been developed on the basis of film type apparatus with multi-channel nozzle structure. Heat-and mass transfer processes is modelled. Developed technique evaluates the kinetic characteristics and gives an opportunity to specify tools for intensification of heat- and mass transfer processes. The relationships to design evaporative cooler are experimentally received. The developed systems solve the problem of achievement of comfort parameters in a wide range of parameters of ambient air. The ecological analysis of the alternative decisions with use of methodology "Life Cycle Assessment", international standards ISO (ISO 14040, 14041, 14042 and 14043, "Eco- indicator 99”, database of the program "SimaPro-6") is executed. The developed solar system reduces a depletion of natural resources in comparison with traditional and gives a minimal contribution to global warming.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена развитию научных и инженерных основ создания многофункциональных солнечных систем с использованием методов испарительного охлаждения сред. Практическое использование этих методов требует решения нескольких принципиальных вопросов: расширения климатической области использования самих методов, повышения компактности и снижения энергопотребления систем. Наиболее перспективно включение испарительных охладителей в состав осушительно-испарительных систем на основе открытого абсорбционного цикла с прямой (непосредственной) регенерацией абсорбента. Это позволяет снизить энергозатраты, поскольку традиционный десорбер и солнечная система нагрева теплоносителя здесь заменяется солнечным регенератором абсорбента. Разработаны схемные решения ССКВ на основе солнечных коллекторов-регенераторов СК/Р (прямая регенерация абсорбента), что обеспечивает автономность ССКВ и позволяет создать солнечную многофункциональную систему жизнеобеспечения. Новое поколение газожидкостных СК/Р обеспечивает восстановление концентрации абсорбента и поддержание непрерывности цикла на основе солнечной энергии, обеспечивающей как необходимый подвод тепла для регенерации, так и движение воздушного потока над поверхностью абсорбента, гравитационно стекающего в виде жидкостной пленки по внутренней поверхности СК/Р. Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование особенностей пленочных течений по наклонным поверхностям (угол наклона определяется широтой местности), включая вопросы устойчивости пленочных течений. Выполнено математическое моделирование процессов трансформации солнечной энергии в газожидкостном коллекторе-регенераторе СК/Р с учетом тепловых потерь, а также экспериментальное изучение процесса восстановления абсорбента (изменения влагосодержания воздуха в абсорбере) в зависимости от приведенной концентрации раствора абсорбента ξ* (отношение рабочей концентрации к предельно возможной, соответствующей линии кристаллизации раствора) и температуры наружного воздуха. Разработаны испарительные охладители ИО (воздухоохладитель и градирня) на основе аппаратов пленочного типа с многоканальной многослойной структурой полимерной насадки и раздельным движением потоков газа и жидкости. Выполнено моделирование процессов совместного тепломассопереноса в ИО. Разработанная методика (на основе метода энтальпийного потенциала) предназначена для обработки экспериментальных данных, полученных для политропических процессов в системе вода-воздух и обеспечивает расчет кинетических характеристик (движущих сил и коэффициентов обмена в фазах), на основе которых можно конкретизировать выбор направления интенсификации процессов при разработке структуры поверхности и определении оптимальных режимных параметров, выявить опасность полного насыщения воздуха и выработать рекомендации к проектированию охладителей, исключающие опасность явления реконденсации. Установлено, что линия изменения состояния воздушного потока hr = f (tr) всегда криволинейна, причем ее кривизна определяется начальными параметрами воды и воздуха на входе в охладитель и величиной соотношения расходов контактирующих потоков. Экспериментально получены зависимости, обеспечивающие расчет и проектирование охладителей. В качестве абсорбента для ССКВ рекомендован раствор LiBr+(H20+LiBr+LiNО3), предпочтительный с точки зрения достигаемой степени осушения воздуха и требуемой температуры регенерации абсорбента, а также надежности эксплуатации. Разработанная ССКВ решает задачи обеспечения параметров комфортности во всем рассмотренном диапазоне параметров наружного воздуха (xr = 15, 20 и 25 г/кг, при t = 30°С, то есть при самых тяжелых внешних условиях), при этом температура десорбции не превышает 70° С. Результаты сопоставления осушительно-испарительного кондиционера с парокомпрессионным, показали, что осушительно-испарительная схема позволяет существенно снизить потребляемую мощность СКВ (на 35-40%) Выполнен экологический анализ альтернативных решений с использованием методологии «Полный жизненный цикл» (Life Cycle Assessment, международные стандарты ISO (ISO 14040, 14041, 14042 и 14043, «eco-indicator 99», база данных программы «SimaPro-6»). Разработанная ССКВ приводит к меньшему истощению природных ресурсов, чем традиционная, и вносит меньший вклад в глобальное изменение климата.
The thesis for degree of candidate technical science by speciality 05.05.14 - Refrigerating, Vacuum and Compressor Techniques, Conditioning Systems. The dissertation is devoted to creation of multifunctional solar systems with use of methods evaporative cooling. The inclusion of evaporative cooling in structure of systems is most prospective on the basis of open absorptive cycle with direct regeneration of absorbent. It allows a decreasing of power expenses in comparison with conventional solar systems where the heat-carrier is replaced solar restoration absorbent. The scheme decisions of solar systems are developed on the basis of solar collectors-regenerator SC/R. The continuity of cycle is provided by solar energy. Theoretical and experimental research of film flow on inclined surfaces is carried out including stability problem. The mathematical modelling of processes of solar energy transformation in a collector-regenerator SC/R is executed taking into account the thermal losses. Experimental study of absorbent regeneration at different concentration of solution £* and ambient temperature. Cooler of direct evaporative type has been developed on the basis of film type apparatus with multi-channel nozzle structure. Heat-and mass transfer processes is modelled. Developed technique evaluates the kinetic characteristics and gives an opportunity to specify tools for intensification of heat- and mass transfer processes. The relationships to design evaporative cooler are experimentally received. The developed systems solve the problem of achievement of comfort parameters in a wide range of parameters of ambient air. The ecological analysis of the alternative decisions with use of methodology "Life Cycle Assessment", international standards ISO (ISO 14040, 14041, 14042 and 14043, "Eco- indicator 99”, database of the program "SimaPro-6") is executed. The developed solar system reduces a depletion of natural resources in comparison with traditional and gives a minimal contribution to global warming.
Опис
Франко, Ю. А.
Багатофункціональні сонячні системи тепло-холодопостачання і кондиціювання повітря [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціювання" / Франко Юрій Аркадійович ; наук. кер. О. В. Дорошенко ; Одес. держ. акад. холоду. – Одеса : ОДАХ, 2010. – 21 с. : табл., рис
Ключові слова
сонячна система, сонячний колектор-регенератор, абсорбція-десорбція, випарне охолодження, реконденсація, гідродинаміка, тепломасообмін, повітряохолоджувач, градирня, полімерні матеріали, екологічний вплив, солнечная система, солнечный коллектор-регенератор, абсорбция-десорбция, испарительное охлаждение, реконденсация, гидродинамика, тепломасообмен, воздухоохладитель, полимерные материалы, экологическое влияние, solar system, open sorption cycle, direct solar regeneration, evaporative cooling, heat-mass-transfer, mathematical model, enthalpy potential, surface of heat and mass-transfer, cooling tower, polymeric materials, ecological impact