Введение к работе
Актуальность проблемы. Демократическая республика Бенин находится в Западной Африке на берегу Атлантического океана. Бенин - аграрная страна, площадью 112600 кв.км., населением около 6000 тыс. человек. Основу экономики Бенина составляет сельское хозяйство. Благодаря тропическому климату средняя годовая температура составляет 32С. Лишенная крупных топливно-энергетических ресурсов страна покупает электрическую энергию из соседней Республики Гана. Крупными городами являются Котону (столица), Параку, Бойко, Натйтенгу. Основная часть населения проживает в сельской местности. Малые населенные пункты разобщены и находятся в джунглях.
С 1990 года в стране стоит задача по вакцинизации населения. Для
хранения вакцины от желтой лихорадки, столбняка, дифтерии и других
инфекционных заболеваний требуются определенные условия. Чтобы в
нужный момент, в необходимом количестве иметь вакцину хорошего
качества, необходимы автономные охлаждаемые камеры. Поэтому создание
автономных солнцеиспользующих холодильных машин, простых в
эксплуатации и не дорогих по стоимости является актуальной задачей для
этой африканской республики, имеющей
240-260 солнечных дней в году. Такие холодильники должны находиться в лечебных центрах, где хранятся медицинские препараты, температура в камерах должна составлять 0 - +8 С , а длительность хранения вакцины может составлять от 3-х до 6-ти месяцев. Днем температура окружающей среды может составлять 35 - 40 С, а ночью 25 - 28 С. Источник энергии холодильной установки неограничен и бесплатен.
Создание автономных охлаждающих устройств адсорбционного типа, в которых солнечная энергия эффективно может использоваться, а установки просты в изготовлении, эксплуатации и могут работать на местных адсорбентах и хладагентах, является важной задачей. Поиск новых рабочих пар и разработка простых по конструкции и эффективных в эксплуатации аппаратов таких машин весьма интересен.
Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и исследование нового типа солнцеиспользующих машин адсорбционного типа.
Поставленная цель была достигнута решением следующих задач:
- разработка методики определения физических характеристик новых
типов активных углей;
- изучение физических процессов адсорбции активных углей и
различных хладагентов с точки зрения теорий адсорбции Ленгмюра, Поляни,
М.М.Дубинина и др. и разработка физических представлений о процессах
адсорбции и десорбции;
разработка математической модели цикла работы адсорбционной солнцеиспользующей холодильной машины;
разработка экспериментального стенда и определение параметров работы его на различных рабочих парах: адсорбент - адсорбат;
- определение оптимальных режимов работы гелиоустановки, и
разработка методики расчета гелиоприемного аппарата.
Научная новизна. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана адсорбционная гелиохолодильная установка на рабочих парах активный уголь-этанол и активный уголь-метанол. Разработана физическая модель процесса адсорбции-десорбции хладагента и адсорбента.
Разработана методика определения физических характеристик активных углей. Разработана математическая модель цикла работы адсорбционной холодильной машины, позволяющая оценить качество работы в широком диапазоне параметров и различных характеристик активных углей.
Разработана методика исследования и экспериментальный стенд для изучения процессов адсорбции и десорбции различных пар адсорбентов и хладагентов. Построен теоретический и действительный цикл работы адсорбционной холодильной машины в диаграмме Клапейрона Igp - -1/Т.
Практическая ценность. Рекомендована к внедрению адсорбционная солнцеиспользующая холодильная машина на рабочих парах активный уголь-спирты. Разработана новая конструкция генератора-адсорбера гелиохолодильной установки (патент РФ Ш 2137991). Разработана методика расчета подобных адсорбционных установок и гелиоприемных аппаратов. Такие установки могут эффективно использоваться в странах и регионах с жарким климатом.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
международной научно-технической конференции "Refrigeration application on transport in hot climate regions", Astrakhan, 1997 г., (сентябрь);
российской конференции "Альтернативные и нетрадиционные источники энергетики", Владивосток, 1998 г., (ноябрь);
XLI1 научной конференции профессорско-преподавательского состава, Астрахань, 1998 г. (апрель);
межроссийском семинаре с международным участием "Холодильная техника и технологии: перспективы в области получения и использования холода", Краснодар, 1998 г. (май);
международной конференции «Холодильная техника, проблемы и решения», Астрахань, 1999, г., (май);
всероссийском научно-техническом семинаре с международным участием «Применение холода в пищевых производствах», Калининград, 1999 г. (май-июнь)
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, получен патент РФ №. 2137991.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 188 страниц машинописного текста, 41 таблица, 50 рисунков и список использованной литературы из 69 наименований.