Моделирование переходных тепловых режимов абсорбционных холодильных аппаратов

Рыжова Л.Д.; Мартынюк А.О.; Осадчук Е.А.; Редунов Г.М.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

хладагента при эксплуатации, второе - утечки хладагента при невозврате использованного холодильного оборудования, третье - утечки вспенивающего хладагента из теплоизоляционных конструкций, четвертое -выделение С02 при производстве электрической энергии на электростанциях. Первые три слагаемых представляют собой прямой вклад в ТЕ"Ш, четвертое -косвенный вклад. С учетом современных тенденций перехода компрессионной холодильной техники на Я134а, в том числе и при использовании его в качестве вспенивателя теплоизоляции, а также того, что в бытовых аппаратах используются герметичные компрессора соотношение для ТЕ"Щ будет иметь вид: а) для компрессионных холодильников:

(TEWI ) = [(GWP W1 - aR ) ]-

+ [(GWP) m2 ] + пЕв, б) для абсорбционных холодильников:

(TEWI )A =[(GWP )п m2 ] + пЕв,

(2)

(3)

где индекс «х» относится к Я134а, применяемого в качестве вспенивателя теплоизоляции.

Для бытовых АХП, использующих в качестве источника энергии органическое топливо, выражение для TEWI:

(TEWI) A = \{GWP) m2 ] + nBy ,

(4)

с температурой - не выше минус 18 °С, в дальнейшем -морозильники (М).

При проведении анализа предполагалось, что:

а) в качестве вспенивателя теплоизоляции всех моделей, а также рабочим телом компрессионных систем является R134a;

б) АХП могут использовать как электрические, так и неэлектрические источники энергии, при этом КПД горелочных устройств фирм «Aladin» (Англия), «Junkers» (Германия) и «Sibir» (Швейцария) при работе на природном газе и сжиженном пропан-бутане составляет 0,62...0,79 (средняя величина - 0,70), керосине, дизельном топливе - 0,77...0,90(0,83).

В расчетах использовались приведенные к 1 дм3 полезного объема энергетические характеристики:

а) суточное потребления электрической энергии, которое учитывает различие объемов НТО (МК) и ХК:

Ес (1 - V '/ VE)

Ес =-

VT

(5)

где V, - полезный объем НТО (МК) и полный объем, соответственно, дм3;

б) суточный расход органического топлива в го-релочном устройстве АХП:

- Ес3600

вс =—-

с AH п

, кг/(сут-дм ),

(6)

где В - годовой расход органического топлива в горе-лочном устройстве АХП, кг/год; у - масса С02, выделяющаяся при сгорании 1 кг органического топлива, кгС02/кг топлива.

Сравнительный анализ абсорбционных и компрессионных систем проведен для современных моделей мирового уровня, представляющих различные типы бытового холодильного оборудования:

а) однокамерные, в дальнейшем - (**);

б) двухкамерные (температура в МК не выше минус 18 °С), в дальнейшем - (***);

в) специализированные морозильные камеры

где АН - теплота сгорания органического топлива, кДж/кг; п - КПД горелочного устройства при работе на органическом топливе.

Результаты анализа позволили сделать вывод, что в сложившихся условиях в Украине эксплуатация абсорбционных моделей холодильников на органическом топливе будет оказывать соизмеримое или меньшее, по сравнению с компрессионными аналогами, техногенное воздействие на окружающую среду.

УДК 621.56

Л. Д. Рыжова, А. О. Мартынюк, Е. А. Осадчук Научный руководитель - Г. М. Редунов Одесская национальная академия пищевых технологий, Одесса, Украина

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ АБСОРБЦИОННЫХ

ХОЛОДИЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Рассматривается оптимизация режимов работы абсорбционных холодильных аппаратов при помощи систем автоматического управления.

Анализ различных способов повышения энергетической эффективности холодильных аппаратов (АХА), показывает, что при современном уровне развития техники максимальный эффект энергосбережения может быть достигнут при оптимизации их режимов работы при помощи систем автоматического управления.

Одним из способов оптимального управления НТК -традиционный режим позиционного регулирования. Разработка математической модели (ММ) универсальной НТК с АХА, работающих в режиме позиционного управления, включает структурную и параметрическую идентификациию переходных процессов (разгонных кривых). Структурная идентификация

Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»

состоит в выборе ММ из набора моделей {£к}, Бк -ММ заданной структуры вида:

^ (Р) =

К„в-

^ (Р) =

ТоР +1 Ке~Р то

ТО р2 + 2ТоР + Г

(1)

(2)

полнялась оценка параметров Ко, То и то, характеризующих динамические и статические свойства процессов в АХА. Точность идентификации оценивалась величиной ст - среднеквадратическим отклонением ошибки

' У,Э-

хЛ

■Уг

где Ко - коэффициент усиления объекта, К/Вт; То и

ё

то - постоянная времени и запаздывания, с; р = — -

&

оператор Лапласа; Ж (р) - передаточная функция

типового звена ТАУ описывающего динамику объекта управления.

Экспериментальные кривые разгона обрабатывались по методу наименьших квадратов при помощи системы автоматизации инженерных расчетов «Эврика». На этапе параметрической идентификации вы-

1 п

=1 XX

п г=-

где п - число экспериментальных точек переходной функции (кривой разгона); у3, ут - значения экспериментальных и полученных по моделям (1) и (2) данных.

Точность идентификации экспериментальных данных передаточными функциями составила 0,015.0,06 (т. е. 1,5...6 %).

УДК 621.1

А. А. Ходенков, А. В. Делков Научный руководитель - А. А. Кишкин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ НА НИЗКОКИПЯЩЕМ РАБОЧЕМ ТЕЛЕ1

Рассматриваются вопросы моделирования рабочего процесса паротурбинной установки на низкокипящем рабочем теле. Выделяется прямая и обратная задача проектирования подобных установок. Приводится описание модели с учетом основных потерь в различных элементах установки.

В связи с ведущимися работами по созданию паротурбинных установок (ПТУ) на низкокипящих рабочих телах (НРТ) возникает потребность в моделировании рабочих циклов установки для описания и оптимизации ее процессов. Данная задача рассматривается в настоящей работе.

Создание математических моделей является перспективным направлением в современных исследованиях. Модель позволяет рассчитать основные параметры процесса при известных начальных данных, получить их изменение при варьировании входных данных, оценить влияние различных факторов на работу установки.

В основе модели установки заложены математические модели входящих в нее элементов, позволяющие определять основные параметры рабочего тела, по которым можно судить о реакции оборудования на изменение как внешних, так и внутренних влияющих факторов. В рассматриваемой установке основными параметрами, которые обеспечивают требуемые режимы работы, являются: давление р, расход V, температура Т и угловая скорость вращения ротора турбины w.

Модель позволяет вести расчеты в двух направлениях, решая прямую и обратную задачи проектирования.

Прямая задача - при известных входных параметрах испарителя и конденсатора спроектировать паротурбину установку.

Исходные данные по прямой задаче (задание на проектирование): характеристики источника; характеристики холодильника; полезная мощность турбины; угловая скорость вращения ротора; низкокипящее рабочее тело (фреон) и его диаграмма.

Решение прямой задачи ведется по следующему алогритму:

1. По известным параметрам источника и холодильника строится рабочий цикл установки, определяются его удельные параметры.

2. Рассчитываются удельные параметры турбины -адиабатическая ¿ад и полезная Ьп работы, потери, КПД.

3. Определяются удельные параметры насоса -затрачиваемая Жзатр и полезная Ып мощности, потери, КПД.

1 Работа выполнена при финансовой поддержке КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-

технической деятельности».

Текст научной работы на тему «Моделирование переходных тепловых режимов абсорбционных холодильных аппаратов»