Збільшення енергетичної ефективності та безпеки експлуатації суднових систем мікроклімату шляхом теплогідродинамічного удосконалення випарниково-компресорних вузлів. Особливості роботи відокремлювача рідини та інжектора або регенеративного теплообмінника.
При низкой оригинальности работы "Підвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів суднових систем мікроклімату", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Сумісна робота випарника-повітроохолоджувача (В-ПО) і компресора багато в чому визначає енергетичні показники і надійність експлуатації холодильної машини (ХМ) і ССМ у цілому. Умови ж ефективної експлуатації кожного з цих звязаних по холодоагенту елементів випарниково-компресорного вузла висувають протилежні вимоги до параметрів холодоагенту. Таким чином, недостатньо висока ефективність існуючих технічних рішень випарниково-компресорних вузлів ССМ викликана відсутністю надійної теоретичної бази проектування повітроохолоджувачів, яка враховує їх спільну роботу з компресорами. Основні задачі наукового дослідження: - розробка основ теплогідродинамічного розрахунку і математичної моделі В-ПО, що враховують особливості їхньої сумісної роботи з компресорами у складі випарниково-компресорних вузлів ССМ; Наукове положення, що виноситься на захист: Багатоелементні випарниково-компресорні вузли ССМ, які включають випарник, компресор, відокремлювач рідини, регенеративний теплообмінник або інжектор, задовольняють протилежним вимогам з експлуатації випарників із вологою парою на виході, з одного боку, і компресорів сухим ходом, з іншого, й забезпечують підвищення густини теплових потоків у випарниках на 35...40 % або холодильних коефіцієнтів на 10...20 %.Вона дозволяла б визначати максимальні густини теплового потоку і відповідні їм оптимальні масові швидкості холодоагенту в змійовиках В-ПО. При цьому змінюються параметри холодоагенту на виході з В-ПО, від яких у свою чергу залежать безпека експлуатації компресора й енергетичні показники випарниково-компресорних вузлів ССМ. Методологічну основу теплового розрахунку і математичної моделі В-ПО у складі випарниково-компресорних вузлів ССМ складають положення, що базуються на залежності границі переходу від змочених до осушених ділянок змійовиків В-ПО від витрати холодоагенту (продуктивності компресора) і наявності перегріву пари ?tп щодо краплинної рідини в дисперсній суміші. Тому в розділі 3 були розроблені методика теплогідродинамічного розрахунку В-ПО, що забезпечує знаходження максимальної густини теплового потоку qmax (відповідно мінімальної поверхні), і математична модель В-ПО, який працює сумісно з компресором у складі випарниково-компресорного вузла ССМ. На відміну від існуючих розроблена методика включає два додаткових етапи: знаходження граничного паровмісту хгр, що відповідає осушенню стінки змійовиків В-ПО з переходом від дисперсно-кільцевої до дисперсної течії, та визначення оптимальної, якій відповідає qmax, масової швидкості холодоагенту (?w)opt у змійовиках В-ПО з урахуванням хгр і перегріву пари відносно диспергованої в ній рідини на ділянці поверхні В-ПО з х > хгр.У дисертації вирішено важливу для суднової енергетики науково-прикладну задачу підвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів ССМ шляхом раціонального проектування та теплогідродинамічного вдосконалення повітроохолоджувачів. Багатоелементні випарниково-компресорні вузли ССМ, які включають випарник, компресор, відокремлювач рідини, РТО або інжектор, забезпечують підвищення густини теплових потоків у В-ПО на 35...40 % або холодильних коефіцієнтів на 10...20 % у порівнянні з традиційною роботою В-ПО з перегрівом пари на виході, що дозволяє скоротити загальні витрати палива на суховантажних суднах на 0,2...0,4 %, а на пасажирських - на 3...6 %. Вперше встановлено, що з підвищенням теплового навантаження на В-ПО (зі збільшенням тиску кипіння і відповідно продуктивності компресора) небезпека гідравлічних ударів у компресорі зростає через збільшення вологовмісту дисперсних потоків, обумовленого більш раннім за паровмістом осушенням змійовиків В-ПО. На відміну від існуючих математична модель включає визначення оптимальної масової швидкості холодоагенту в змійовиках В-ПО і граничного паровмісту переходу від дисперсно-кільцевої до дисперсної течії, а також враховує перегрів пари відносно диспергованої в ній рідини.
План
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
Вывод
1. У дисертації вирішено важливу для суднової енергетики науково-прикладну задачу підвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів ССМ шляхом раціонального проектування та теплогідродинамічного вдосконалення повітроохолоджувачів.
2. Багатоелементні випарниково-компресорні вузли ССМ, які включають випарник, компресор, відокремлювач рідини, РТО або інжектор, забезпечують підвищення густини теплових потоків у В-ПО на 35...40 % або холодильних коефіцієнтів на 10...20 % у порівнянні з традиційною роботою В-ПО з перегрівом пари на виході, що дозволяє скоротити загальні витрати палива на суховантажних суднах на 0,2...0,4 %, а на пасажирських - на 3...6 %.
3. Вперше встановлено, що з підвищенням теплового навантаження на В-ПО (зі збільшенням тиску кипіння і відповідно продуктивності компресора) небезпека гідравлічних ударів у компресорі зростає через збільшення вологовмісту дисперсних потоків, обумовленого більш раннім за паровмістом осушенням змійовиків В-ПО.
4. Вперше розроблено основи раціонального проектування і математичну модель суднового В-ПО, що забезпечують досягнення максимальних густин теплового потоку. На відміну від існуючих математична модель включає визначення оптимальної масової швидкості холодоагенту в змійовиках В-ПО і граничного паровмісту переходу від дисперсно-кільцевої до дисперсної течії, а також враховує перегрів пари відносно диспергованої в ній рідини.
5. Встановлено, що для R22 оптимальні масові швидкості складають 150…200, а для холодоагентів R142В ? 100...150, R600 (н-бутан) ? 50...100 кг/(м2?с).
6. Вперше виявлено закономірності впливу режимних параметрів (перегріву пари відносно диспергованої рідини та пари на виході з В-ПО, продуктивності компресора, температури повітря), схемних рішень і конструктивних характеристик (степеня оребрення В-ПО, діаметра трубок) випарниково-компресорних вузлів ССМ на максимальні густини теплового потоку у В-ПО і відповідні їм оптимальні масові швидкості (?w)opt холодоагенту в його змійовиках. Встановлено, що при оптимальних значеннях масової швидкості В-ПО працює практично в зоні конвективного випаровування, а екстремуми густини теплового потоку мають пологий характер, який допускає 30...40 % відхилення масових швидкостей холодоагенту від оптимальних величин (?w)opt і дозволяє за останні приймати значення (?w)opt, розраховані для змочених рідиною ділянок змійовиків В-ПО.
7. На основі виявлених закономірностей розроблено і реалізовано в схемно-конструктивних рішеннях раціональні принципи організації теплогідродинамічних процесів у випарниково-компресорних вузлах ССМ. Встановлено, що глибока регенерація теплоти і рециркуляція рідини у В-ПО, які виключають осушення змійовиків, забезпечують підвищення густини теплового потоку у В-ПО на 35...40 % або холодильного коефіцієнта на 10...20 % у порівнянні з циклом без регенерації. Традиційна регенерація з перегрівом усмоктуваних компресором парів і роботою В-ПО у режимі "сухої стінки" недоцільна, оскільки зростання густини теплового потоку у В-ПО незначне і складає 10...15 %. Із збільшенням степеня оребрення, швидкості повітря і його температури ефективність глибокої регенерації та рециркуляції рідини у В-ПО зростає.
8. Результати роботи можуть бути використані крім суднових у системах мікроклімату на автомобільному й залізничному транспорті, на стаціонарних обєктах, у суднових морозильних апаратах, у тепловикористовуючих установках для суднової та стаціонарної енергетики.
Список литературы
1. Радченко А.Н. Повышение надежности работы герметичных компрессоров судовых систем кондиционирования воздуха // Зб. наук. праць УДМТУ. - Миколаїв: УДМТУ, 2002. - № 1 (379). - С. 52-60.
2. Ставинский А.А., Радченко А.Н. Повышение эффективности охлаждения герметичных компрессоров судовых кондиционеров со встроенными электродвигателями // Зб. наук. праць. - Миколаїв: НУК, 2004. - № 4 (397). - С. 85-91.
3. Радченко А.Н. Анализ эффективности испарительно-компрессорных узлов судовых систем микроклимата // Зб. наук. праць. - Миколаїв: НУК, 2004. - № 5 (398). - С. 92-99.
4. Радченко А.Н. Исследование условий эффективной работы воздухоохладителей судовых автономных кондиционеров // Холодильная техника и технология. ? Одесса: ОГАХ. ? 2004. ? №. 3. ? С. 27-31.
5. Радченко А.Н. Экспериментальные характеристики транспортного кондиционера повышенной надежности // Авіаційно-космічна техніка і технологія. Сер. Двигуни та енергоустановки: Зб. наук. праць. - Харків: ХАІ. - 2003. - Вип. 40/5. - С. 47?50.
6. Радченко А.Н. Рациональное проектирование охладителей газа с фазовым переходом холодильного агента // Промышленная теплотехника. - 2003. -Том 25. - № 4. - С. 57-59.
7. Радченко А.Н. Экспериментальное исследование эффективности регенеративного цикла холодильной машины кондиционера // Холодильная техника и технология. - 2003. - № 4. - С. 40-44.
9. Радченко А.Н., Сирота А.А. Прогнозирование условий снижения тепловой эффективности испарителей с внутритрубным кипением холодильного агента // Авіаційно-космічна техніка і технологія. Сер. Двигуни та енергоустановки: Зб. наук. праць. - Харків: ХАІ. - 2003. - Вип. 41/6.
10. Радченко А.Н., Сирота А.А. Особенности теплового расчета испарителей теплоиспользующих контуров на низкокипящих рабочих телах // Авіаційно-космічна техніка і технологія. Сер. Двигуни та енергоустановки: Зб. наук. праць. - Харків: ХАІ. - 2003. - Вип. 42/7. - С. 73?77.
11. Радченко А.Н., Андреев А.А. Использование теплоты дисперсных потоков в системах испарительного охлаждения // Холодильная техника и технология. ? Одесса: ОГАХ. - 2003. - № 6. - С. 11-14.
Основні публікації, в яких додатково викладено зміст дисертації: 12. Radchenko A. Experimental investigation of self container conditioner with increased reliability // Proceedings of the 10 International Symposium on Heat Transfer and Renewable Sources of Energy: HTRSE-2004. - Szczecin, Poland. - 2004. - P. 793-797.
13. Stavinsky A.A., Radchenko A.N., Radchenko N.I. Improvement of the motor for hermetic refrigeration compressor // Fifth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical systems. - Poland.- 2001.
14. Radchenko A.N., Skorodumov А.Р. Calculation of heat transfer during cooling the motor of hermetic refrigeration compressor // Fifth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical systems. - Poland. - 2001.
15. Радченко А.Н., Андреев А.А. Оптимальные массовые скорости НРТ в испарителях теплоиспользующих контуров // Холодильная техника и технология. - 2003. - № 4. - С. 5-9.
16. Радченко А.Н. Повышение эффективности совместной работы поршневого компрессора и воздухоохладителя системы судового микроклимата // Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении: Тезисы докладов 3-й междунар. науч.-техн. конф. - Николаев: УГМТУ. - 2002. ? С. 96-97.
17. Радченко А.Н. Некоторые пути сокращения потерь холодопроизводительности при охлаждении встроенного электродвигателя судового герметичного холодильного компрессора // Проблемы энергосбережения и экологии в судостроении: Тезисы докладов 3-й междунар. науч.-техн. конф. - Николаев: УГМТУ. - 2002. ? С. 95-96.
18. Радченко А.Н. Исследование условий совместной работы испарителя и компрессора системы судового микроклимата // Міжнар. конф. Кораблебудування: освіта, наука, виробництво. ? Миколаїв: УДМТУ. ? 2002. ? Том 2. - С. 199-200.
20. Радченко А.Н., Есин А.И. Экспериментальное исследование энергетической эффективности судового автономного кондиционера // Міжнародний енергоекологічний конгрес "Енергетика. Екологія. Людина": Тези доповідей. ? Київ. ? 2004. ? C. 34.
