CC BY
48
Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»
Пользуясь данной методикой, были определены минимальные значения углового коэффициента луча процесса в помещении для следующих приточных температур воздуха:
Из таблицы видно, что с уменьшением температуры приточного воздуха, значения углового коэффициента луча процесса в помещении увеличиваются,
уменьшая значения шага на 1 °С. Соответственно, чем ниже температура приточного воздуха, тем ниже вероятность использования схемы обработки воздуха с первой и второй рециркуляцией.
© Кулаков Е. В., Измайлова Н. Г., 2011
УДК 621.56
А. О. Мартынюк, Г. М. Редунов Научный руководитель - А. С. Титлов Одесская национальная академия пищевых технологий, Одесса, Украина
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ
АБСОРБЦИОННОГО ТИПА
Рассматривается способ управления однокамерным холодильным прибором абсорбционного типа с постоянным подводом тепловой нагрузки и контролем температуры потока на выходе подъемного участка дефлегматора, позволяющий снизить энергопотребление до 20 %, по сравнению с традиционным двухпозиционным.
Современные требования к холодильным агентам в части озонобезопасности и минимизации вклада в «парниковый» эффект открывают широкие возможности для холодильных приборов абсорбционного типа (АХП), в состав которых входит абсорбционный холодильный агрегат (АХА), работающих с традиционным водоаммиачным раствором (ВАР) в качестве рабочего тела.
АХП бесшумны и надежны в эксплуатации, имеют минимальную стоимость, работают с альтернативными источниками энергии.
Основной недостаток, сдерживающий их широкое распространение - низкая энергетическая эффективность, обусловленная физическими особенностями холодильного цикла. Этот фактор не только предопределяет повышенные, по сравнению с компрессионными аналогами, стоимостные затраты, но и соответствующий вклад в «парниковый» эффект.
Как показывает эксергетический анализ цикла АХА наибольший успех в энергосбережении можно добиться при оптимизации прямого (теплового) цикла, который реализуется в так называемом «приводном» контуре АХА. Особое внимание при этом необходимо уделять перекачивающему термосифону (ПТС), потери эксергии в котором достигают 60 % от суммарных.
Анализ основных направлений энергосбережения показал, что наибольший успех при минимуме затрат может быть достигнут за счет использования оптимальных систем управления АХП. В частности, за счет изменения величины теплоподвода на ПТС в зависимости от температурных режимов в характерных точках холодильной камеры и АХА.
Проблемы энергосбережения в ПТС связаны с частичной конденсацией паров в подъемной части. Она решается за счет распределения подводимой тепловой нагрузки на ПТС в зависимости от температуры окружающей среды и температуры в холодильной камере. Эффект энергосбережения при этом составляет 15...16 %.
Основное внимание при разработке энергосберегающих режимов АХА уделялось генераторному уз-
лу. Было показано, что в значительной мере, энергосберегающие режимы холодильного аппарата определяются режимом прохода пара через затопленный И-образный ректификатор АХА.
Режимы прохода пара зависят от величины тепло-подвода к ПТС АХА. В энергосберегающих режимах работы АХА проход пара осуществляется путем бар-ботирования. При увеличении тепловой нагрузки на ПТС пар оттесняет жидкость и в верхней части ректификатора образуется паровая прослойка. Очистка пара и предварительный подогрев пара в ректификаторе в этом режиме минимальны.
На примере модели низкотемпературной камеры (НТК) «Стугна-101» АМЛ-180 было показано, что работа в энергосберегающих режимах позволяет снизить энергопотребление по сравнению с лучшими зарубежными аналогами до 50 %. Развитие этого направления было связано с установкой дополнительного теплоизоляционного кожуха на дефлегматоре АХА. Эффект энергосбережения в этом случае составил: 21 % («Киев-410»); 12 % («Кристалл-408»); 17 % («Стугна-101» АМЛ-180). Установлено, что наличие теплоизоляционного кожуха на всей высоте подъемного участка дефлегматора, рассчитанного из условия полной очистки парового потока аммиака в жестких условиях эксплуатации, позволяет повысить холодопроизводительность испарителя по сравнению с традиционной частичной теплоизоляцией на 15...20 %. Для реализации таких энергосберегающих режимов необходимо осуществлять контроль температуры пара на выходе дефлегматора - она не должна превышать температуры насыщения аммиака при рабочем давлении в АХА (порядка 50 °С).
Исследования теплоподвода к ПТС во времени, в режимах управления температурой в холодильной камере, показали, что по сравнению с традиционным позиционным, имеется возможность снижения энергопотребления. Сравнивались НТК «Стугна-101» АМЛ-180 (ВЗХ, Украина) и НТК СБ240 («Еккй-озшБзе-Уакйте», Италия).
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Установлено, что НТК могут применяться во всем диапазоне температур холодильного хранения, используемом в быту - от минус 18 °С до плюс 12 °С, т. е. стать универсальным бытовым холодильным прибором, причем реализация требуемых режимов холодильного хранения может быть достигнута посредством изменения тепловой нагрузки в генераторе АХА. Минимальное энергопотребление универсального АХП в диапазоне температур окружающей среды 10...32 °С и во всем диапазоне температур холодильного хранения достигается в режиме «110-2пот-0», где бпот - номинальная тепловая нагрузка генератора АХА, которая распределяется между основным и компенсационными нагревателями в зависимости от температуры окружающей среды и режима холодиль-
ного хранения. По сравнению с лучшими мировыми аналогами снижение энергопотребления достигает 60 %.
Показано также, что способ управления однокамерным АХП с постоянным подводом тепловой нагрузки и контролем температуры потока на выходе подъемного участка дефлегматора позволяет снизить энергопотребление до 20 %, по сравнению с традиционным двухпозиционным.
Энергосберегающие разработки внедрены в серийной и опытной продукции Васильковского завода холодильников.
© Мартынюк А. О., Редунов Г. М., Титлов А. С., 2011
УДК 621.325.5
А. О. Нагиев, М. Ю. Хайцен, Е. В. Кулаков Руководитель - Н. Г. Измайлова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ФАЗЗИ-ЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЕМ И ВЕНТИЛЯЦИЕЙ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИЯХ
Рассматривается применение фаззи-логического управления кондиционированием и вентиляцией для создания и поддержания комфортных условий с учетом индивидуальных потребностей человека.
Исследованиям, связанным с определением и поддержанием комфортного микроклимата (термодинамических параметров и газового состава воздушной среды) в обитаемых помещениях, посвящены многочисленные работы. П. О. Фангер [2] впервые аналитически описал индивидуальные ощущения теплового комфорта, представив их в виде зависимости, связывающей температуру, относительную влажность, подвижность воздуха, радиационную температуру, а также другие факторы (степень активности человека, его одежду, возраст и т. д.).
Человеческий организм способен адаптироваться к изменяющимся микроклиматическим условиям воздушной среды, однако диапазон ее термодинамических параметров, в котором человек чувствует себя комфортно, ограничен. В то же время не существует четких границ ощущения комфорта, так как оно определяется как объективными, так и субъективными факторами. Поэтому приводимые в стандартах по микроклимату численные значения параметров воздушной среды являются приблизительными при оценках состояния комфорта.
Поддержание стандартных значений температуры Т, относительной влажности ф и подвижности воздуха V, ориентированных на потребности «среднего» человека, не может полностью учесть и обеспечить индивидуальные запросы потребителей кондиционируемого воздуха. Функции системы управления обычно сводятся к стабилизации значений температуры, относительной влажности и подвижности воздуха в обитаемых помещениях. Однако такая стабилизация приводит к сенсорному голоду периферийной нервной системы человека, привыкшего к изменяющимся
условиям среды, что отрицательно сказывается на его самочувствии и, как следствие, на производительности труда.
К факторам, влияющим на ощущение человеком комфорта в помещении, относится помимо термодинамических параметров воздушной среды также и газовый состав воздуха, а именно наличие в нем диоксида углерода (СО2), оксида углерода (СО), а также вредных запахов (Od). Газовый состав особенно важен в зимний сезон года, когда возможности естественной вентиляции ограниченны.
Исходя из существующих санитарных норм для обитаемых помещений, установлены следующие рекомендуемые диапазоны изменения параметров воздушной среды: температура 19...21 °С; относительная влажность 45-60 %; подвижность воздуха 0,15...0,3 м/с.
Такие диапазоны возможных изменений параметров принадлежат к основным нечетким множествам значений лингвистических переменных: температура, относительная влажность, подвижность воздуха. Эти нечеткие множества могут быть применены при разработке системы управления установкой кондиционирования воздуха на базе фаззи-логического контроллера. Сама же концепция «нечеткой логики» (fuzzy-logic) обусловлена применением нечетких понятий типа «холодно», «жарко», «комфортно» и т. д. Управление кондиционированием воздуха согласно «нечеткому методу» основывается на использовании параметров PMV(Predicted mean vote, в нашем случае -ожидаемая величина теплового комфорта).
В блоке фаззификации (см. рисунок) четкие входные величины е, de/dt преобразуются в нечеткие еф, de/dt - фаззифицируются.
