Багатофункціональні сонячні системи тепло-холодопостачання і кондиціювання повітря - Диссертация

Одеська державна академія холоду Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Багатофункціональні сонячні системи тепло-холодопостачання і кондиціювання повітря Франко Ю.А. 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціювання Одеса 2010 Вступ Актуальність теми. Взаємозвязані проблеми енергетики і екології висувають нові вимоги до систем тепло-холодозабезпечення і кондиціювання повітря, насамперед, зниження енерговитрат і антропогенної дії на довкілля. До перспективного і довгострокового рішення в цьому напрямі відноситься створення альтернативних систем на основі методів випарного охолоджування середовища. Робота виконувалась за планом роботи аспірантів та тематикою, яка є складовою частиною наукової тематики ОДАХ, що відповідає енергетичній стратегії України. Для її досягнення вирішувалися наступні завдання: - розробка схемних рішень осушувально-випарних охолоджувачів з прямою (безпосередньою) регенерацією абсорбенту і вдосконалення тепломасообмінних апаратів осушувального і охолоджувального блоків ССКП; - розробка нового класу перетворювачів сонячної енергії газорідинного типу для безпосередньої регенерації абсорбенту, заснованих на гравітаційній течії рідинної плівки; - створення уніфікованої компактної тепломасообмінної апаратури (абсорбера-осушувача, сонячного десорбера-регенератора, випарного охолоджувача), що забезпечує мінімізацію енерговитрат; - моделювання робочих процесів з урахуванням особливостей плівкових течій в ТМА і проведенні експериментального дослідження альтернативних систем: сонячних регенераторів абсорбенту і випарних охолоджувачів; - одержання, на основі виконаного циклу теоретичних і експериментальних робіт, залежностей і рекомендацій, що забезпечують розрахунок і конструювання таких систем. Наукова новизна одержаних результатів: - Розроблені схемні вирішення багатофункціональних сонячних систем осушувально-випарного типу на основі абсорбції відкритого типу - з прямою (безпосередньою) регенерацією розчину абсорбенту і вперше показано, що пряма (безпосередня) регенерація абсорбенту знижує температурний рівень регенерації до температур не вище 70оС, що забезпечує можливість побудови ССКП на основі плоских сонячних колекторів-регенераторів і усуває необхідність в десорбері традиційного типу і сонячній водонагрівальній системі; - Вперше виконано теоретичне і експериментальне дослідження особливостей плівкових течій по похилих поверхнях (кут нахилу визначається широтою місцевості, де встановлена сонячна система), включаючи питання стійкості плівкових течій; вперше виконаний аналіз сумарних теплових втрат в сонячних газорідинних колекторах; з урахуванням одержаних результатів розроблені рекомендації по конструюванню сонячних колекторів нового покоління для абсорбційних систем з прямою (безпосередньою) регенерацією абсорбенту; - Отримані і узагальнені експериментальні дані по прямій сонячній регенерації абсорбенту (процеси десорбції) у колекторах-регенераторах із гравітаційним рухом рідинної плівки абсорбенту LiBr (H2O LiBr LiNO3) по похилій поверхні СК/Р; виявлена залежність процесу від інтенсивності сонячної радіації і початкового вологовмісту повітря; - Розроблені теоретичні основи аналізу фазових термічних опорів повітряного і водяного потоків, що грунтуються на уявленнях про аддитивність фазових опорів; розроблена методика (на основі методу ентальпійного потенціалу), призначена для обробки експериментальних даних, отриманих для політропічних процесів у системі вода-повітря; це забезпечує розрахунок кінетичних характеристик (рушійних сил і коефіцієнтів обміну у фазах), на основі яких можна конкретизувати вибір напряму інтенсифікації процесів при розробці структури поверхні і визначенні оптимальних режимних параметрів, виявити небезпеку повного насичення повітря вологою і розробити рекомендації для проектування охолоджувачів, що виключають небезпеку явища реконденсації; встановлено, що лінія зміни стану повітряного потоку hг = f (tГ) завжди криволінійна, причому її кривизна визначається початковими параметрами води і повітря на вході в охолоджувач і величиною співвідношення витрат контактуючих потоків; - Результати зіставлення осушувально-випарного кондиціонера з парокомпресійним кондиціонером, показали, що осушувально-випарна схема дозволяє істотно зменшити споживану потужність системи (на 35-40%); - Виконано екологічний аналіз альтернативних рішень з використанням методології і бази даних Повний життєвий цикл (міжнародні стандарти ISO (14040, 14041, 14042 і 14043, eco-indicator 99, база даних програми SimaPro-6); показано, що ССКП на основі осушувально-випарного циклу призводить до меншого виснаження природних ресурсів, ніж традиційна парокомпресійна СКП, вона менше впливає на глобальну зміну клімату; показано, що вибір ССКП за двома аналізованими критеріями (вплив на виснаження природних ресурсів і внесок на глобальне потепління) сприяє реалізації Закону України про енергозбереження і Кіотського протоколу щодо зниження емісії парникових