Оптимизация режима работы устройств косвенно-испарительного охлаждения воздуха и их разработка

В принятых ХШ съездом КПСС «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года» предусмотрено значительное развитие агропромышленного комплекса в целях обеспечения страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем /I/.

Анализ наиболее актуальных проблем хозяйственного строительства и путей их решения был проведен на майском (1982 г) Пленуме ЦК КПСС. В числе главных задач выдвинуто выполнение Продовольственной программы, так как ее решение как в хозяйственном, так и в политическом плане является центральной проблемой всей пятилетки.

В пятилетнем плане определены конкретные меры по осуществлению безотходной технологии и экономии сырьевых, материальных и топливно-энергетических ресурсов, по дальнейшему улучшению качества выпускаемой продукции. Решение этой задачи является одним из важнейших условий повышения жизненного уровня и укрепления здоровья советского народа.

Важное место в технологических процессах производства мясной и молочной продукции занимает искусственный холод. В этой связи промышленность является крупным потребителем топливных и энергетических ресурсов. Предприятия отрасли расходуют 8,3 млн. тонн условного топлива в год, более 53,5 млн. Гкал теплоэнергии, 6,8 млрдлФт-ч электроэнергии. В одиннадцатой пятилетке необходимо снизить нормы расхода и достигнуть экономии топлива не менее чем на 3%, теплоэнергии — на 5%, электроэнергии — на 4,1 $.

Поэтому при решении Продовольственной программы, актуальное значение приобретает повышение эффективности применения искусственного холода для сохранения качества сельскохозяйственной продукции и доведения ее с минимальными потерями к потребителю.

В этой связи большое значение приобретает работа по совершенствованию систем охлаждения применительно к установкам комфортного и технологического кондиционирования воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности.

Специфика производства на этих предприятиях связана с большими тепловыделениями в зону рабочих мест, что влечет за собой снижение темпов роста производительности труда работающих. Кроме того, технология этих производств связана с поддержанием определенной температуры в производственных помещениях, с целью избежания порчи перерабатываемой продукции. Этими обстоятельствами обосновано компромиссное решение по созданию, например, в цехах переработки мяса температуры воздуха, колеблющейся в пределах I6. I8°C (т.е. ниже комфортной (20.22°С), но выше технологической (0°С) /30,32/).

Применение для целей кондиционирования воздуха в этих условиях традиционного парокомпрессионного холодильного оборудования приводит к значительным затратам энергии. В этой связи и на основании решений ХХУ1 съезда КПСС о мерах по экономии энергоресурсов большую роль при реконструкции предприятий играет поиск новых, менее энергоемких способов и холодильных устройств, позволяющих создавать в производственных помещениях кондиционные условия с меньшими затратами энергии.

Эту же проблему следует выделить при совершенствовании систем охлаждения для камер хранения продукции при положительных температурах. Применение в этих случаях, как уже было сказано, парокомпрессионного холодильного оборудования, рассчитанного на стандартные условия (+ = -15°С, ~Ь&bdquo-= 30°С), приводит к.

О л снижению экономического эффекта от их применения на 12.15% /65/.

Всем вышесказанным определяется актуальность поиска новых видов холодильных устройств, использующих для своего привода бросовую энергию или энергию неравновесных частей окружающей среды.

Разработка и применение таких устройств для целей комфортного и технологического кондиционирования воздуха должна быть теоретически и технически обоснована. При этом необходимо помнить, что не всякая энергия в одинаковой степени превратима в требуемый полезный продукт (в данном случае в холод). Без понимания этого во многих случаях нельзя правильно оценить используемое холодильное устройство, его экономичность и возможность применения его в конкретном технологическом процессе.

Только комплексное решение всех перечисленных технических, теоретических и экономических задач позволит успешно справиться с выполнением планов, поставленных ХХУ1 съездом КПСС!, и решениями майского (1982 г) Пленума.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Экоергия неравновеоноё термодинамической системы «водавоздух» является движущей силой процессов теплои массообмена в устройствах косвенно-испарительного охлаждения воздуха.

2. Холодильный эффект испарительного охлаждения определяется термической составляющей располагаемой эксергии неравновесной термодинамической системы «вода — воздух» .

3. В многоступенчатых устройствах КОВ возможно достижение температур, выше, чем точка росы атмосферного воздуха.

4. При заданных начальных параметрах атмосферного воздуха и соотношении массовых расходов основного и вспомогательного воздушных потоков предельная температура охлаждения одинакова для ступеней КОВ раздельного и совмещенного типов.

5. Соотношение массовых расходов воздушных потоков = 2 соответствует оптимальному режиму работы КОВ, установленному термодинамическим и экономическим анализами.

6. Используя, по методу Мартыновского B.C., вместо цены величину теплообменной поверхности, приходящейся на единицу хо-лодопроизводительности, с точностью ^10%, можно проводить экономический анализ вновь проектируемых устройств КОВ.

7. Для систем комфортного кондиционирования экономически целесообразно применение двухступенчатых смешанных устройств КОВ (вторая ступень адиабатического испарительного охлаждения).

8. Для систем технологического кондиционирования камер сушки колбас и созревания сыров, применение многоступенчатых регенеративных схем КОВ приводит к годовому экономическому эффекту.

9. В зависимости1 от климатических зон оптимальной является установка, состоящая из трех-, четырехступенчатого устройства КОВ.

10. Коэффициент эффективности по температуре циркулирующей воды в устройстве КОВ совмещенного типа является качественной характеристикой конструкции аппарата, определяемой газодинамическим режимом его работы.

11. Энергетические затраты в устройстве КОВ не превышают 1Ъ% суммарных экономических затрат.

12. Разработаны методики поверочного и конструктивного расчетов устройств КОВ, использованных при проектировании опытных образцов КОВ, внедренных в системах комфортного кондиционирования воздуха в зоне рабочих мест тегоюнапряженных участков производств. Методики реализованы на алгоритмическом языке Ф0РТРАН-1У для счета на ЭВМ EC-I022.

Полученные выводы позволили сделать заключение о целесообразности выполнения «влажных» каналов из алюминиевых гофрированных листов.

В соответствии с методикой на заключительном этапе иссле.

Рио.3.15. Процессы теплои массообмена в двухступенчатом КОВ с предварительным охлаждением вспомогательного потока воздуха в первой ступени.

25УС f 1 1— 1 1 < ' а 0' / /уГ-7Г, О.

— V // 7, У/,.

X/fkz.

Рис. 3.16. Процессы теплои массообмена в двухступенчатом КОВ без предварительного охлаждения вспомогательного потока воздуха. дования был проведен постановочный эксперимент на одноступенчатых устройствах КОВ без регенерации и с регенерацией тепла основного воздушного потока. В основе эксперимента лежало исследование процессов теплои массообмена в устройствах КОВ при изменении регулируемого параметра — соотношения массовых расходов основного и вспомогательного воздушных потоков для проверки основных теоретических зависимостей и положений, полученных во втором разделе. Результаты исследования представлены в таблице 3.2.

В дальнейшем, при анализе полученных экспериментальных данных будет проведено их сравнение с расчетными параметрами, определенными при помощи выведенных во втором разделе аналитических зависимостей. При этом в качестве конструктивных параметров устройства КОВ использовались параметры теплообменной поверхности, принятой для проектирования данных устройств, а также полученные для этой поверхности эмпирические зависимости гидравлического сопротивления (3.1) и коэффициента теплоотдачи (3.2).

Данные экспериментального и теоретического анализов будут положены в основу при проектировании опытно-промышленных образцов аппаратов КОВ.