Енергозберігаючі системи на основі абсорбційних термотрансформаторів - Автореферат

Україна, як країна з потужним промисловим потенціалом і напруженою екологічною обстановкою, має у своєму розпорядженні велику кількість вторинних енергетичних ресурсів (ВЕР) у виді низькопотенційної теплоти, що відводиться від технологічних потоків у навколишнє середовище. Прийняті в техніці традиційні системи енергозабезпечення промислових підприємств і обєктів житлово-комунального господарства, незважаючи на саме широке їхнє поширення, не відповідають сучасним вимогам у відношенні ефективності використання теплових енергетичних ресурсів і якості енергопостачання. Вдосконалення абсорбційних перетворювачів теплоти відповідає завданням проведення енергозберігаючої політики і раціонального використання палива і енергії, а також здійснення природоохоронних заходів. Реалізація цього завдання на основі інтенсифікації процесів тепломасопереносу в основних апаратах абсорбційних перетворювачів теплоти дозволить створити пристрої, конкурентоздатні з іншими типами термотрансформаторів і з кращими зарубіжними зразками. Метою дисертаційної роботи є підвищення теплової ефективності і зниження металовитрат енергозберігаючих систем, що включають абсорбційні бромістолітієві перетворювачі теплоти, засноване на моделюванні систем і інтенсифікації процесів теплообміну при кипінні водних розчинів броміду літію за рахунок використання в генераторах затопленого типу оребрених поверхонь теплообміну.Оцінка ефективності енергозберігаючої системи повинна бути комплексною, звязувати між собою показники роботи підприємства, досліджуваного обєкта і власне термотрансформатора, характеризувати їх за різними напрямками - з термодинамічної й економічної точок зору. Авторами передбачається наявність функціональної залежності коефіцієнта тепловіддачі від щільності теплового потоку, щільності зрошення, зовнішнього діаметра зрошуваних труб і масової частки броміду літію в розчині. Підсумки аналізу наукових досягнень і публікацій, винаходів, нормативних і методичних документів з досліджуваної проблеми свідчать про те, що в умовах активного пошуку резервів економії паливно-енергетичних ресурсів і поліпшення екологічної обстановки перспективним напрямком рішення цієї науково-технічної задачі є розробка і використання розвинених теплообмінних поверхонь в апаратах АБПТ і, зокрема в генераторі затопленого типу. Однак даних по кипінню водних розчинів броміду літію у великому обємі на гладких горизонтальних трубах недостатньо, а існуючі результати часто суттєво розходяться між собою. Рішення концептуальних підходів ефективного використання абсорбційних термотрансформаторів в системах енергозбереження повинне базуватися на наступних принципах: розробка схеми енергозберігаючої системи, моделювання енергозберігаючих систем з абсорбційними термотрансформаторами, вибір базового термотрансформатора, аналіз циклів для умов енергозберігаючих систем цілорічної і сезонної дії, визначення напрямків модифікацій енергозберігаючих систем, оцінка ефективності енергозберігаючих систем.Для підвищення ефективності роботи енергозберігаючих систем, заснованих на використовуванні абсорбційних бромістолітієвих перетворювачів теплоти, розроблено системний підхід розкриттю механізму виявлення нових якостей, що складають установку апаратів затопленого типу, за рахунок використання в них оребрених поверхонь нагріву, що дозволяє: - підвищити коефіцієнт тепловіддачі зі сторони бромістого літію; Розроблено класифікацію абсорбційних термотрансформаторів, яка сприяє розкриттю звязків між обєктами на основі принципів, визначених умовами енергозбереження, і є доцільною для створення перспективних енергозберігаючих систем на базі запропонованої блокової моделі. Експериментальними дослідженнями теплообміну при кипінні в обємі водного розчину броміду літію встановлено, що при однакових значеннях щільності теплового потоку, тиску насичених пар і концентрації розчину теплообмін при використанні оребреної поверхні з боку розчину протікає на 28…30 % інтенсивніше, ніж при використанні гладкої поверхні труб. Вперше отримані з використанням методики планування експериментів емпіричні залежності, що дозволяють робити розрахунки коефіцієнта тепловіддачі при кипінні в обємі водного розчину броміду літію для гладких і оребрених труб у залежності від щільності теплового потоку, тиску насичених пар і концентрації розчину із шириною довірчого інтервалу ±13,9 Вт/м2К для середніх значень коефіцієнта тепловіддачі в межах 1200…1350 Вт/м2К. Економічний ефект від впровадження запропонованих технічних рішень за рахунок зменшення в апаратах труб з металонікелевих сплавів при інтенсифікації процесів теплообміну склав близько 179 тис. грн. на рік.

2. Основний зміст роботи

1. Для підвищення ефективності роботи енергозберігаючих систем, заснованих на використовуванні абсорбційних бромістолітієвих перетворювачів теплоти, розроблено системний підхід розкриттю механізму виявлення нових якостей, що складають установку апаратів затопленого типу, за рахунок використання в них оребрених поверхонь нагріву, що дозволяє: ? підвищити коефіцієнт тепловіддачі зі сторони бромістого літію;

? знизити металовитрати на виготовлення генераторів у 1,3 рази;

? знизити витрати бромістолітієвого розчину на 35 %.

2. Розроблено класифікацію абсорбційних термотрансформаторів, яка сприяє розкриттю звязків між обєктами на основі принципів, визначених умовами енергозбереження, і є доцільною для створення перспективних енергозберігаючих систем на базі запропонованої блокової моделі.

3. Експериментальними дослідженнями теплообміну при кипінні в обємі водного розчину броміду літію встановлено, що при однакових значеннях щільності теплового потоку, тиску насичених пар і концентрації розчину теплообмін при використанні оребреної поверхні з боку розчину протікає на 28…30 % інтенсивніше, ніж при використанні гладкої поверхні труб.

4. Встановлено, що інгібіторна композиція, що захищає при кипінні поверхню теплообміну, не впливає на коефіцієнт тепловіддачі.

5. Вперше отримані з використанням методики планування експериментів емпіричні залежності, що дозволяють робити розрахунки коефіцієнта тепловіддачі при кипінні в обємі водного розчину броміду літію для гладких і оребрених труб у залежності від щільності теплового потоку, тиску насичених пар і концентрації розчину із шириною довірчого інтервалу ±13,9 Вт/м2К для середніх значень коефіцієнта тепловіддачі в межах 1200…1350 Вт/м2К.

6. Розроблено і використовується у виробництві і навчальному процесі “Методика розрахунку генераторів затопленого типу абсорбційних бромістолітієвих термотрансформаторів”.

7. Результати досліджень використані на ВАТ “Сніжнянськхіммаш” при виготовленні генераторів затопленого типу для абсорбційних перетворювачів теплоти продуктивністю 600, 1000 і 1500 КВТ. Економічний ефект від впровадження запропонованих технічних рішень за рахунок зменшення в апаратах труб з металонікелевих сплавів при інтенсифікації процесів теплообміну склав близько 179 тис. грн. на рік.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах

1. Губарь В.Ф., Максимова Н.А. Моделирование энергосберегающих систем, включающих термотрансформаторы // “Східно-Європейський журнал передових технологій”. - Вип. 6/2 (18). - Харків, 2005. - С.137-139.

Здобувачем запропонована модель функціонування енергозберігаючої системи, побудована по блочному принципу.

2. Губарь В.Ф., Максимова Н.А., Удовиченко З.В. Характеристики пленочного течения жидкости понаружной поверхности вертикальных труб // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: “Технічні науки” № 55/78, 2005. - С.104-110.

Здобувачем виконано теоретичний аналіз характеристик плівкового руху рідини і теплообміну в стікаючій по поверхні труб плівці рідини та в пінному шарі

3. Максимова Н.А. Теплоотдача в бромистолитиевом преобразователе теплоты затопленного типа с использованием оребренных поверхностей теплообмена // Вісник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. “Інженерні системи та техногенна безпека в будівництві”. Вип.. 2006-2(58).- Макіївка, 2006. - С.40-45.

Здобувачем наведені результати експериментальних досліджень залежності коефіцієнту тепловіддачі від визначаючих факторів в бромістолітієвому перетворювачі теплоти затопленого типу із використанням гладких та ребристих труб.

4. Губарь В.Ф., Кричевский А.П., Максимова Н.А. Особенности работы градирен с полихлорвиниловыми оросителями // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. “Інженерні системи та техногенна безпека в будівництві”. Вип. 2004-4(46).- Макіївка, 2004. - С.110-112.

Здобувачем проведен аналіз теплової роботи градирень при установці поліхлорвінілових зрошувачів.

5. Губарь В.Ф., Максимова Н.А., Грачева В.С. Особенности теплообмена на внутренней поверхности газоходов // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. “Інженерні системи та техногенна безпека в будівництві”. Вип. 2003-4(41).- Макіївка, 2003. - С.23-25.

Здобувачем виконано аналіз процесів теплообміну між рухомими газами та стінкою труби.

Список робіт, що додатково відображають результати досліджень: 6. Лавданский А.М., Максимова Н.А., Качан В.Н. Аналитический расчет слоя пены при расчете пенных пылеуловителей // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. “Будівлі та споруди із застосуванням нових конструкцій та матеріалів”. Вип. 2002-3(34). Матеріали 28 міжнародної наукової конференції студентів, аспірантів і молодих вчених. - Макіївка, 2002. - С.71-73.

Здобувачеві належить формула для визначення висоти шару піни.

7. Лавданский А.М., Максимова Н.А., Качан В.Н. Влияние диффузионных сил на эффективность пылеулавливания в пенных аппаратах // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. Вип. 2001-3(28). - Матеріали 27 наукової конференції студентів. - Макіївка, 2001. - С.104-106.

Здобувачем розглянуто вплив теплової дифузії на ефективність пиловловлювання в пінних газоочисниках.