Сравнение абсорбционных холодильных машин с парокомпрессионными Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070_

продукты: сайты, где опубликованы расписания ВУЗов и ССУЗов, мобильные приложения на базе операционных систем Android и iOS, такие как (СтудЖурнал, Studify, Расписашка и прочие).

Проанализировав данные программные продукты и решения, нами были сделаны выводы, что электронное расписание должно обладать следующими функциональными возможностями: естественно, график учебного процесса, разделенный по определенным группам, удобный пользовательский интерфейс, отслеживание изменений в графике учебного процесса (расписания), возможность создания заметок (конспектов, домашних заданий и других записей).

На данном этапе нам остаётся реализовать возможность создания заметок (конспектов, домашних заданий и других записей).

Таким образом, можно сказать что внедрение электронного расписания в информационно образовательное пространство ВУЗа позволит незамедлительно увидеть, как само расписание, так и изменения в нём, а также оставленные комментарии к каждой дисциплине. Список использованной литературы:

1. Особенности проектирования и конструирования сайтов с применением новых информационных технологий (Никитин П.В., Горохова Р.И.)

В сборнике: Современные информационные технологии и ИТ-образование Сборник научных трудов I Международной научной конференции "Конвергентные когнитивно-информационные технологии" и XI Международной научно-практической конференции "Современные информационные технологии и ИТ-образование". Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН; под редакцией В.А. Сухомлина. 2016. С. 171176.

2. Современные способы обучения с помощью онлайн-курсов Кондратенко И.Б., Капелькина А.В., Свириденко А.А. В сборнике: Вектор развития современной науки сборник материалов X Международной научно-практической конференции. 2016. С. 590-592.

© Дрягин П.Е., Иванов А.Г., 2017

УДК 621.57

Л. М. Имамова

Магистр 1 курса Факультета трубопроводного транспорта ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

г.Уфа, Российская Федерация imamovalm@mail. т Р. М. Саитов

Магистр 1 курса Факультета трубопроводного транспорта ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

г.Уфа, Российская Федерация srusja@yandex.ru

СРАВНЕНИЕ АБСОРБЦИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН С ПАРОКОМПРЕССИОННЫМИ

Аннотация

В статье рассмотрены достоинства и недостатки АБХМ, а также их классификация. Приведено сравнение АБХМ с аналогичной по мощности парокомпрессионной холодильной машиной.

Ключевые слова Абсорбционная холодильная машина, АБХМ, чиллер.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070_

Зачастую на большинстве предприятий, где низкая температура оборотной воды является необходимым технологическим требованием, устанавливаются парокомпрессионные холодильные машины.

Одним из предложений по снижению нагрузки на систему электроснабжения зданий, сделанных в последние годы, было применение АБХМ. Эти машины отличаются значительно меньшим расходом электрической энергии, и их применение позволяет снизить как эксплуатационные затраты, так и стоимость ввода в эксплуатацию за счет уменьшения стоимости подключения к электрической сети.

Снижение потребления электрической энергии - основное преимущество АБХМ. В этих машинах охлаждение достигается за счет затрат не электрической (как в компрессорных холодильных машинах), а тепловой энергии. Тепловая энергия может быть получена как за счет непосредственного сжигания топлива (например, природного газа), так и за счет утилизации пара [1].

В последнем случае может быть утилизирована тепловая энергия, являющаяся побочным продуктом технологического процесса, например, пар (вторичного вскипания или выработанный котлом -утилизатором).

Ниже рассмотрим классификацию, подбор и целесообразность применения абсорбционных холодильных машин.

Абсорбционные холодильные машины могут использоваться как в составе системы холодоснабжения, так и как часть интегрированной системы тепло- и холодоснабжения. Дополнительная экономия энергии может быть достигнута за счет утилизации тепловой энергии.

1 Классификация абсорбционных холодильных машин

Абсорбционная холодильная машина - пароконденсационная холодильная установка. В этой установке хладагент испаряется за счет его поглощения (абсорбции) абсорбентом. Процесс испарения происходит с поглощением теплоты. Затем пары хладагента за счет нагрева (внешним источником тепловой энергии) выделяются из абсорбента и поступают в конденсатор, где за счет повышенного давления конденсируются.

АБХМ бывают прямого и непрямого нагрева, одноступенчатые, двухступенчатые и трехступенчатые. В машинах прямого нагрева источником тепла может быть газ или другое топливо, сжигаемое непосредственно в установке. В машинах непрямого нагрева используется пар или другой теплоноситель, посредством которого теплота переносится от источника. В качестве источника может выступать бойлер, или, например, использоваться тепловая энергия, являющаяся побочным продуктом технологического процесса. Кроме того, существуют комбинированные (гибридные) системы, в состав которых входят АБХМ и когенераторные установки на природном газе, обеспечивающие выработку тепловой и электрической энергии; использование гибридных установок позволяет оптимизировать нагрузку на систему энергоснабжения и обеспечить экономию энергетических ресурсов.

Существуют бромистолитиевые или аммиачные АБХМ. В бромистолитиевых АБХМ в качестве хладагента используется вода, а в качестве абсорбента - бромид лития LiBr. В аммиачных АБХМ в качестве хладагента используется аммиак NH3, а в качестве абсорбента - вода. В настоящее время наибольшее распространение получили бромистолитиевые АБХМ.

Компонент системы, поглощаемый абсорбентом в процессе абсорбции, носит название абсорбат. Соответственно, абсорбент - жидкая фаза, поглощающая абсорбат в процессе абсорбции [2].

2 Подбор и сравнение АБХМ

Так как на рынке в настоящее время представлено множество установок АБХМ, необходимо уменьшить круг поиска. Для этого выберем фирмы, которые имеют множество примеров установки АБХМ на промышленных предприятиях в течение долгого времени. Нужно выбрать наиболее оптимальный вариант по стоимости и холодопроизводительности. Без сомнения, трехступенчатая АБХМ имеет наивысший холодильный коэффициент, но данная установка пока слишком дорогая и еще не устанавливалась. Наиболее оптимальным вариантом по нашим критериям является двухступенчатые абсорбционные холодильные машины с наибольшим холодильным коэффициентом (относительно других видов АБХМ).

Двухступенчатые АБХМ на водяном паре - одни из наиболее эффективных решений по холодоснабжению в промышленности. В двухступенчатых АБХМ необходимая концентрация достигается в

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070_

два этапа. В генераторе первой ступени (именуемом «высокотемпературный генератор») из бромида лития выделяется пар, который направляется в генератор второй ступени (именуемый «низкотемпературный генератор»). Для достижения необходимой концентрации бромид лития, поступивший из генератора первой ступени, нагревается в генераторе второй ступени за счет скрытой теплоты парообразования пара.

Двухступенчатая АБХМ спроектирована на основе проверенной технологии последовательного распределения потоков. Это позволяет избежать ситуации, в которой раствор бромида лития приобретает максимальную концентрацию и достигает максимальной температуры одновременно. Поэтому скорость коррозийного разрушения очень мала, по сравнению с технологиями прямого и обратного распределения потоков.

Холодильный коэффициент таких машин достигает 1,43. Температура охлажденной жидкости: до 1°С и -5°С с раствором гликоля. Источник тепла: водяной пар с давлением 3 кгс/см2.

Самым известным производителем АБХМ является фирма Thermax, имеющий огромный опыт применение в промышленности.

Ниже, в таблице 1 приведено сравнение двух моделей данного производителя на необходимый расход утилизируемого пара.

Таблица 1

Характеристики АБХМ Thermax 2B 5M C и SD 60А TCU [3]

Модель 2B 3L C SD 30B TCU

Холодопроизводительность, кВт 1069 1045

Контур охлажденной воды

Расход, м3/ч 183,4 175,5

Потеря давления, м. вод. Ст. 4,5 4,5

Диаметр подключения (Бу), мм 150 150

Контур охлаждающей воды

Расход, м3/ч 304 320

Потеря давления, м. вод. Ст. 6,4 6,1

Диаметр подключения (Бу), мм 200 200

Контур пара

Расход, кг/ч 1155 1210

Диаметр подключения (пар) Ду, мм 80 80

Диаметр подключения (конденсат) Ду, мм 40 40

Габаритные размеры

Длина, мм 3990 4390

Ширина, мм 1960 2300

Высота, мм 2790 2910

Эксплуатационный вес, т 10,3 10,9

Транспортировочный вес, т 9,1 9,8

Пространство для обслуживания, мм 3600 4100

Электропитание

Насос абсорбента, кВт(А) 3,0 (8) 3,0 (8)

Насос хладагента, кВт(А) 0,3 (1,4) 0,3 (1,4)

Вакуумный насос, кВт(А) 0,75 (1,8) 0,75 (1,9)

Общее потребление, кВт(А) 9,1 9,1

Источник питания 380 В (±10%), 50 Гц (±5%), 3 Фазы + Нейтраль

Как видно из таблицы 1 у модели 2В 3L С удельная холодопроизводительность на единицу расхода

кВт кВт

пара выше, чем у модели SD 30В ТСи (0,92 - против 0,86 -). Поэтому для дальнейшей оценки

кг / ч кг / ч

эффективности выбираем модель 2В 3L С.

3 Целесообразная область применения

Основное применение АБХМ в настоящее время получили на предприятиях, требующих низкую температуру оборотной воды на технологические нужды.

На сегодня основными установками снижающие температуру оборотной воды ниже температуры, достигаемой в градирни, являются парокомпрессионные холодильные машины или чиллеры.

Чиллеры с винтовыми компрессорами являются наиболее продвинутыми и достигли единичной мощности сопоставимой с АБХМ, поэтому и целесообразность АБХМ лучше всего сравнивать с данными машинами.

В таблице 2 приведены основные характеристики чиллера с промышленным винтовым компрессором J&E Hall (Англия) с холодопроизводительностью сопоставимой с АБХМ фирмы Thermax (2B 3L C).

Таблица 2

Характеристики чиллера J&E Hall HSS3221-3Ex2RWB [4].

Показатель Величина

Холодопроизводительность, кВт 1013,4

Общее потребление N6, кВт 226,4

СОР 4,48

Мощность конденсатора, кВт 1239,8

Контур охлажденной воды

Расход, м3/ч 175,1

Потеря давления, кПа 58,3

Габаритные размеры

Длина, мм 3600

Ширина, мм 2100

Высота, мм 2200

Эксплуатационный вес, т 3,86

Полная стоимость, млн. р. 9,759 (по курсу 1 €=64,19 р. на 09.06.2017)

Сравним капитальные и эксплуатационные затраты АБХМ и чиллера. Полная стоимость АБХМ ^егтах 2В 3L С составляет 16,754 (по курсу 1 $= 58,8987 р. на 6.12.2017). Капитальные затраты сведем в таблицу 3.

Таблица 3

Капитальные затраты на установки охлаждения

Модель J&E Hall HSS3221-3Ex2RWB Thermax 2B 3L C

Стоимость установки, млн. р. 9,759 16,754

Затраты на транспортировку, установку и ПНР, млн. р. 4,88 8,377

Суммарные капитальные затраты, млн. р. 14,639 25,131

Так как в конденсаторе установок выделяется ориентировочно одинаковое количество теплоты, то для обеих установок подбираем одинаковые градирни мокрого типа NCT УК2-3-ХУ2-Т. Потребление электроэнергии которой равно 37 кВт.

Для сравнения эксплуатационных затрат определим стоимость электроэнергии, потребляемой установками за 1 год, по формуле (1):

^ = т-С, (1)

где Т - продолжительность работы установки, ч.

ЗЧэ = (226,4 + 37) - 24 - 365 - 2,87[5] = 6,622 млн. р.

Зашм =(9,1 + 37). 24 - 365 - 2,87[5] = 1,159 млн. р.

АЗээ = 6,622 -1,159 = 5,463 млн. р.

Сведем полученные результаты в таблицу 4 и вычислим приведенную прибыль. Приведенная прибыль вычисляется, как полезная выгода с единицы утилизируемого пара.

Таблица 4

Технико - экономические показатели

Показатель J&E Hall HSS3221-3Ex2RWB Thermax 2B 3L C

Размер капиталовложений, млн.р. 14,639 25,131

Затраты на электрическую энергию, млн.р./год 6,622 1,159

Приведенная затраты, р./кг пара - 0,54

Приведенная затраты, тыс.р./кВт 6,534 1,084

Очевидно, что затраты на электроэнергию, потребляемую АБХМ, гораздо ниже, чем у чиллера (примерно в 25 раз). Учитывая это, можно сделать вывод о том, что после замены парокомпрессионной установки можно экономить в год 5,463 млн. р.,при этом утилизируя сбросовый пар. Приведенные затраты в количестве 0,54 р./кг пара означают, что при утилизации 1 кг пара приносит экономический эффект равный 0,54 р.

АБХМ имеют также ряд конструктивных преимуществ, не относящихся к области эффективного использования топливно-энергетических ресурсов:

• Экологическая безопасность за счет отказа от использования хладагентов на основе CFC (хлорфторуглерода) и HCFC (гидрохлорфторуглерода).

• Пониженный шум при работе оборудования, отсутствие вибраций.

• Отсутствие высокого давления в системе.

• Отсутствие массивных движущихся частей.

• Высокая надежность установок.

• Низкая стоимость обслуживания [2]. Список использованной литературы:

1. Осколков, С.В. Утилизация пара противодавления турбины в летний период на ЦЭС ОАО «ММК» с использованием адсорбционной холодильной машины / С.В. Осколков, К.В. Устимов // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России, 2015. - С. 22-24. [Электронный ресурс]. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25119506 (дата обращения 14.12.2017).

2. Шилкин, Н. В. Абсорбционные холодильные машины // АВОК. - 2008. - №1. - С. 32-54.П

3. Характеристика АБХМ на паре [Электронный ресурс]. - URL: http://abxm-thermax.ru/abxm/abxm-na-pare/ (дата обращения 15.12.2017).

4. Характеристики чиллеров J&E Hall серии HSS3221 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.frigodesign.ru/projecting/chillers/HSS/ (дата обращения 15.12.2017).

5. ПОСТАНОВЛ НИЕ от 11 декабря 2015 г. Об установлении тарифов на тепловую энергию (мощность) на коллекторах источника тепловой энергии, поставляемую обществом с ограниченной ответственностью "Башкирская генерирующая компания" потребителям Республики Башкортостан. [Электронный ресурс]. -URL: http://sorvin.ru/=9e1 (дата обращения 15.12.2017).

© Имамова Л. М., Р. М. Саитов, 2017

УДК 621.9, 623.7

Л.А.Исмагилова

Студентка 1 курса магистратуры УГАТУ

г. Уфа, РФ

e-mail: liana.ismagilova 14@gmail. com

ПРИМЕНЕНИЕ МАХ-ФАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОКРЫТИЙ С ВЫСОКИМИ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ

Аннотация

Рассматриваются свойства, системы МАХ-фаз на примере создания покрытий. Приведен