Введение к работе
Актуальность проблемы. Существенным резервом экономии топлива и энергии является: применение энергосберегающей технологии и энергетическое совершенство технологических агрегатов и процессов; повышение к.п.д. энергетических установок как генерирующих, так и потребляющих различные ресурсы; максимальное и наиболее эффективное использование всех внутренних резервов.
Технологические процессы, использующие теплоту и холод, в различных отраслях народного хозяйства чрезвычайно энергоемки. В этой связи не мечее важной представляется задача совершенствования действительных процессов с целью экономии и рационального использования знерг..и. Одним из направлений использования' источников теплоты для целей хла-до- и теплоснабжения является применение абсорбционных терыотрансфор-матсров (АТТ).
АТТ нашли широкое применение для хладоснабжения предприятий химической, нефтефимической, нефтеперерабатывающей, резинотехнической, текстильной и других отраслей промышленности. В последние годы в нашей стране и за рубежом все более широко применяют АТТ для утилизации низкопотенциальной теплоты различных источников для целей теплоснабжения, а также одновременной выработки холода и теплота.
Среди различных типов АТТ широкое распространение получили водо-аммиаччая и бром::сголитиевая. При этом для реаш'^ации указанных выиа целей насчитывается около 500 вариантов возможных их схемных рэшений.
Создание и эксплуатация АТТ связана со значительными затратами, ііозтгцу снижение их MeTajinof мкости, повышение технико-экономических показателей и энергетической эффективности является важной научно-технической проблемой. Ее решенье возможно на основе комплексных научных исследований и опытно-конструкторских работ, проводимых по следующим направлениям:
выбор рациональных технологических схем я циклов АТТ в зависимости от параметров внешних источников и их вида;
интйнсификация процессов теплоыассоцереноса в основных аппаратах АТТ;
комплексная автоматизация режимов работы АТТ в различных энергосистемах и при различных параметрах внешних источников.
Для решения перечисленных и ряда других подобных задач необходимо располагать подробной научной информацией об особенностях теоретических и действительных термодинамических процессов и процессов тешп-массопереноса в аппаратах АТТ, а также о факторах, влияющих на их про-
текание.
При современной уровне теоретических исследования, а также многообразии схемных решений АГТ, решение задачи повышения их эффективное-; ти возиожно только на основе математического иоделирования с использованием ЭВМ. Б настоящее время отсутствует комплексный математический ' аппарат и программное обеспечение, которые позволили бы выполнить исследование эффективности АГТ различного схемного решения с альтернативными растворами в широком диапазоне изменения параметров внешних источников.
Таким образом, создание математического аппарата и программного обеспечения в целом определяют актуальность и целесообразность настоя-; щей работы, связанной с планами важнейших задач академии, с государственной научно-технической программой ГННТ СИ РФ "Экономически чистая энергетика" по теме № 6Г/9І "Разработка и внедрение в народное хозяйство энергосберегающих комплексных промышленных установок на основе утилизации низкопотенциальной теплоты в абсорбционных термотрансформаторах и компрессорных тепловых насосах, использующих альтернативные рабочие вещества".
Цель и задачи исследования. Целью проводимого исследования является разработка основ автоматизированного проектирования АТТ и резорб-ционно-компрессионных тепловых насосов (РКГ) различного сха-оіого решения и целевого назначения в широком диапазоне изменения параметров внешних источников и их реализация на ЭВМ.
Постановка перечисленных исследований необходима для повышения еффективности циклов АТТ с учетом необратимых потерь действительных циклов в аппаратах, определения направлений совершенствования схемных решений для снижения металлоемкости и повышения энергетической эффективности при получении холода и теплоты с учетом особенностей различных объектов.
Основными задачами диссертационной работы являются:
разработка комплексной математической модели расчета на ЦВМ различных схемных решений АТТ на основе, их классификации;
анализ эффективности действительных циклов схемных решений АТТ и РКГ для получения холода и теплоты на базе гревших источников различного температурного потенциала с использованием альтернативных рабочих веществ.
Научная новизна. Настоящая работа посвящена крупной народнохозяйственной задаче, которая может быть сформулирована следующим образом: "Разработка основ комплексного автоматизированного проектирования аб-
сорбционных термотрансіррматоров и реэорбционно-компрессионных тепловых насосов путем совершенствования схемных решений и термодинамических циклов".
Основные положения диссертации, научная новизна которых защищается: классификация абсорбционных термотрансформаторов и резорбционно-компрессионных тепловых насосов; математические модели термодинамических циклов ATI' различных схемных решений; методика расчета теркодина -МИЧ8СКИХ и теплофизических свойств рабочих веществ для расчета АТТ и резорбционно-компрессионных тепловых насосов; аналгз влияния различ -ных факторов на эффективность действительных циклов АТТ и РНТ; анализ способов повышения эффективности АТТ и РКТ путем осуществления ступенчатых процессов в основных аппаратах и применения различных схем соединения отдельных агрегатов ATI' в единые энергоблоки.
Практическая ценность и внедрение результатов работы. Разработанная комплексная математическая1 модель расчета различных схемных решений позволяет осуществить автоматизированное проектирование АТГ и РЮ' для конкретных условий и выбирать наиболее эффективные из большого многообразия их схемных -решений. На основании классификации АТГ и комплексной математической модели разработано программное обеспечение оценки эффективности и расчета на ЭВМ АТТ и РКГ различного схемного решения. Полученные на базе комплексной математической модели расчетные характеристики АТГ и РКТ позволили установить области существования реальных термодинамических циклов в исследованном диапазоне параметров внешних источников. На основе математического моделирования бромистолитиевой, водоаммиачной и углеводородной абсорбционной холодильной машины (АХМ). повышающих и понижающих бромистолитиевого и во-доаымиачного АЇТ, водоаммиачного АТТ с бустеркомпресаором и водоамми-ачного РКГ установлено существенное влияние параметров внешних источников на эффективность и технико-экономичес;;ие показатели рассмотренных .схемных решений.
Результаты работы внедрены: ВНВДсолодмаш-Холдинг при разработке водоаммиачного резорбционно-компрессионного теплового насоса теплопро-извсчительнЬстью I Шт; АО "ЛенНИИхиммаш" .новой энергосберегающей системы холодоснабжения для производства этилена; ІНШІ "Недра" при совместной с СЛГГИ разработке предпроектной документации строящейся опытно-промышленной СП в с.Горшиха Ярославской области и проектируемой СГГ в г.Рыбинске и др.; при переиздании справочника "Холодильная техника. Свойства веществ" (Агропромиздаг, 1985, с. 102-129, 154,155).
Материалы диссертации использованы в учебной процессе по курсу
"Холодильные машины", читаемом на кафедре холодильных машин и низкотемпературной энергетики СІІ6ГАХІІЕ.
Апробчция работы. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на научно-технической конференции "Повышение эффективности использования теплообменник аппаратов холодильных машин" (г.Астрахань, 1980 г.), наушю-технтескоН конференции "Шгенсифшшция работы холодильных установок" (г.Владивосток, 19Ь5 г.), УШ Всесоюзной конференции "Двухфазный поток" (г.Ленинград, 1990г.), Всегерманском симпозиуме по холодильной технике (г.Дрезден, 1990 г.), Международном научно-техническом семинаре "Проблемы низкопотенциальной энергетики" (г.Вроцлав, 1990 г.), 1 съезде Ассоциации инженеров Российской Федерации по вентиляции, отогшенио и кондиционированию (г.Ленинград, 1991 г.) Аїождународішх конференциях по абсорбционным тепловым насосам (г.Токио, 1991 г., г.Новый Орлеан, 1994 г.), Международном совещании по перспективам сотрудничества между СПбГАЖГ и Тяньцзынскиы коммерческим универ^ ситетом (г.Тяньцзынь, 1993 г.), ХХУ Международном Сибирском теплофиэи-ческоы семинаре (г.Новосибирск, 1994 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в Зі печатно it работе , на новыа схемные реиония, конструкции ЛІТ и рабочие ве щества получено Ь авторских свидетельств СССР на изобретения.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из ^звдения, б глав, заключения и содержит 257 страниц основного текста, 22 таблицы, 131 рисунок. Слисок использованной литературы включает 236 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.