WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Рис.1. Алгоритм определения Е и э

Проведенный анализ технической литературы показал, что в свободном доступе отсутствует методика расчета эффективности утилизаторов полной теплоты с паропроницамой насадкой, изготовленной из специальной бумаги. Поэтому в диссертации предлагается такая методика для двух типов утилизаторов : регенеративного роторного и рекуперативного пластинчатого перекрестного тока.

Регенеративный роторный утилизатор полной теплоты (УПТ): на рис.3 изображена модель смешения потоков наружного и удаляемого воздуха в утилизаторе; представлены размеры и фрагмент насадки.

(а) явная теплота

Рис.2. Совмещенные h-d и s-d диаграммы для влажного воздуха

Рис.3.Модель смешения потоков воздуха в насадке;размеры и фрагмент насадки

Согласно рассмотренным процессам, происходящим при режимах охлаждения, продувки и нагрева средние температуры потоков равны:

,, (3)

Тогда эффективность утилизатора по явной теплоте можно рассчитать по формуле:

(4)

Эффективность по влагообмену определена по формуле, предложенной английскими учеными Kloppers J C и Kroger D G:

(5)

Предварительные расчеты показали, что аэродинамические сопротивления со стороны воздушных потоков ничтожно малы по сравнению с сопротивлением насадки, поэтому ими можно пренебречь. Тогда аэродинамическое сопротивление ротора рассчитывается по формуле:

(6)

На основании предложенных теоретических рассуждений составлена математическая модель, которая представлена на рис. 4.

С целью определения работоспособности модели был рассчитан роторный утилизатор, характеристики которого выбраны из каталога «HOLТOP» (см.табл.3).

В результате расчетов получены зависимости, представленные на рисунках 5 и 6, которые показывают, что:

1. Чем больше ширина роторного колеса (L), тем выше эффективность переноса явной () и скрытой теплоты (), и одновременно, больше потери аэродинамического сопротивления ().

2. При увеличении величины зазора насадки ротора (B) с 3.2мм до 3.7мм, наблюдается слабое уменьшение эффективности переноса явной, скрытой теплоты (), и аэродинамического сопротивления ().

3. Чем лучше свойства материала (), тем выше эффективность переноса явной теплоты (). При достижении величины () значения 1000эффективность переноса явной теплоты () резко возрастает и стремится к максимуму.

Рис.4. Алгоритм расчета эффективности роторного утилизатора

Рис.5.Зависимость коэффициента эффективности явной теплоты от материала насадки

(а)

(б)

Рис.6. Зависимость эффективности явной теплоты, эффективности скрытой теплоты и аэродинамического сопротивления от:

(а) щирины роторного колеса L;

(б) зазора насадки ротора B.

Рекуперативный пластинчатый утилизатор полной теплоты перекрестного тока: на рис. 7 представлены структура и движение потоков в таком утилизаторе; на рис. 8 размеры насадки и канала

Рис.7. Структура утилизатора полной теплоты

Рис. 8. Поперечное сечение каналов

Непроницаемая упаковочная бумага, которая использовалась до сих пор в качестве насадки, практически не имеет пор, поэтому сопротивление переносу массы через воздух ничтожно мало по сравнению с сопротивлением в бумаге.

Однако, при использовании специальной бумаги, обеспечивающей легкую проницаемость водяного пара, необходимо проанализировать обмен потоков воздуха влагой. Базируясь на теоретических и экспериментальных данных японского ученого Осаму Танака, разработана методика расчета УПТ перекрестного тока, учитывающая перетечки воздуха или других газов.

При использовании УПТ в СК воздух, поступающий в помещение в теплый период года, предварительно охлаждается и осушается, а воздух, подаваемый в нагреваемое помещение в холодный период года, предварительно нагревается и увлажняется. Следовательно, воздух поступает в состоянии, близком к тому, которое преобладает в помещении в данный момент.

Тогда количество теплоты и холода, которое передает УПТ, т.е. уменьшение нагрузки на систему, рассчитывается следующим образом:

Интенсивность переноса явной теплоты:

(7)

Интенсивность переноса скрытой теплоты:

(8)

Интенсивность переноса полной теплоты:

(9)

Тогда коэффициенты эффективности теплообмена(),влагообмена () и энтальпийный ()можно определить :

(10) ; (11) ; (12).

На эффективность работы такого типа утилизаторов сильно влияют перетечки воздуха из канала удаляемого воздуха в канал приточного, что делает неоднозначным определение эффективности ()утилизаторов такого типа. Теоретическими расчетами определить эффективность по влагообмену () можно только без учета эффекта перетечек. Однако, если рассматривать энтальпийный утилизатор с влагопроницаемой насадкой, надо иметь в виду, что только в идеале специальная бумага является проницаемой для водяного пара и непроницаемой для воздуха, а в действительности перетечки воздуха будут существовать до тех пор, пока существует разница давлений или концентраций в каналах.

Для определения коэффициента перетечек и действительных значений использованы формулы 13 и 14, полученные японскими учеными:

(13)

(14)

А эффективность утилизации полной теплоты можно записать как:

; гдеи- мощность вентиляторов. (15)

На основании предложенных формул составлена математическая модель, представленная на рис. 9 и проведен расчет утилизатора с характеристиками см.табл.3.

Рис. 9.Алгоритм расчета пластинчатого УПТ

Экспериментальная часть работы выполнена на кафедре кондиционирования воздуха Тонцзийского Строительно-Проектного Университета в КНР на современном измерительном оборудовании. Экспериментальный стенд состоит из двух блоков: приточной и вытяжной линий с вентиляторами ; секции, в которой устанавливается либо роторный, либо пластинчатый теплообменники со своими элетродвигателями, и регулирующих заслонок. Измерительная часть представляет собой комплекс приборов высокого класса точности.

Экспериментальные данные обработаны методом математического анализа по проверенным методикам, используемым в российских научно-исследовательских организациях.

Объектом исследования являлись пластинчатый теплоутилизатор марки XHBH(Q)-D3TH и роторный – марки HRT-500-1DA-A2-E, выбранные по каталогу «HOLTOP». Основные геометрические характеристики исследуемых секций роторного и пластинчатого теплообменников – см.табл.3.

Полученные результаты использованы в сравнительных расчетах для проверки работоспособности составленных математических моделей по определению величины эффективностей t, d и h и построению зависимостей (см.рис.10 и табл.4).

Таблица 4.

пластинчатый XHBH(Q)-D3TH

роторный HRT-500-1DA-A2-E

,%

76

77

81

65

68

69

65

73

80

66

74

80

,%

46

49

50

39

40

41

56

65

70

40

45

49

,%

54

56

58

60

62

63

59

67

73

61

68

73

Рис.10.Зависимость эффективностей,, от коэффициента перетечек

Для определения возможности, целесообразности и получения экономического эффекта от использования утилизатора с паропроницаемой насадкой рассмотрено четыре варианта технологических схем обработки воздуха: прямоточная схема; схема с первой рециркуляцией; схемы с утилизацией термодинамического потенциала удаляемого воздуха в роторном и пластинчатом теплообменниках.

В качестве объекта выбрано помещение компьютерного клуба в г. Пекине.

Результаты расчетов годовых расходов теплоты, холода ( Q ) и изменений эксергий ( Е ) представлены на рис. 11.

1-Прямоточная схема;2- схема с рециркуляцией; 3- схема с утилизацией (пластинчатый теплообменник); 4-схема с утилизацией (роторный теплообменник)

Рис.11. Расходы теплоты, холода и эксергии в течение года

На примере СКВ, доукомплектованной утилизаторами с паропроницаемой поверхностью переноса теплоты и массы, функционирующей в помещении компьютерного клуба в городе Пекине (КНР), продемонстрирована возможность значительного снижения расходов теплоты до 37% и холода – до 50%, а в эксергетическом выражении соответственно до 27% и 64%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате теоретического анализа в качестве объекта исследования обоснованы теплоутилизаторы с проницаемой насадкой марок HRS, HRТ и марки ХНВН (серий Q и X).

2. Разработан метод эксергетического анализа и генерации энтропии в системах климатизации, укомплектованных регенеративными, либо рекуперативными утилизаторами с паропроницаемой насадкой.

3. Разработан экспресс-метод расчета технологических показателей утилизаторов с паропроницаемой насадкой на основе согласованных в масштабах совмещенных маcштабах диаграммы h-d и s-d.

4. Для выбранных марок блоков утилизации составлены и апробированы программы расчета и сопоставления технических характеристик.

5.Показано, что для варианта пластинчатого утилизатора ээкспериментальные исследования показали, что оптимальное значение скорости перетечек составляет до 12% от общей скорости массового потока пластинчатого Экономия энергии с учетом этого факта достигает 16%.

6. Показано, что для четырех вариантов схем СКВ: прямоточной; с рециркуляцией; с утилизацией в пластинчатом и роторном утилизаторах получена экономия соответственно теплоты до 37% и холода – до 50%, а в эксергетическом выражении - до 27% (теплый период года) и 64% (холодный период года).

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих пуликациях:

1. Цуй ЯньМэй, Ян СюйФэн. Совмещенные h-d и s-d диаграммы для влажного воздуха Текст/ ЯньМэй Цуй, СюйФэн Ян //Проблемы техники и технологии пищевых производств. СПбГУНиПТ. Деп. сб. ВИНИТИ ~833-В2006 - С.139142.

2. Цуй ЯньМэй, Ян СюйФэн. Расчет экономии энергии и эксергии от применения утилизатора—теплообменника пластинчатого типаТекст/ЯньМэй Цуй, СюйФэн Ян//СБОРНИК ТРУДОВ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ. СПбГУНиПТ.-2006. - С.34.

3. Ян СюйФэн, Цуй ЯньМэй. Оценка эффективности вариантов тепло- и холодоснабжения системы кондиционирования крупного объектаТекст/СюйФэн Ян, ЯньМэй Цуй//Проблемы техники и технологии пищевых производств. СПбГУНиПТ. Деп. сб. ВИНИТИ ~833-В2006.

4. Ян СюйФэн, Цуй ЯньМэй. Сопоставление вариантов систем тепло – холодообеспечения СКВ для многофункционального объектаТекст/СюйФэн Ян, ЯньМэй Цуй//СБОРНИК ТРУДОВ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ. СПбГУНиПТ.-2006. - С.56.

5. Цуй ЯньМэй, Ян СюйФэн. Особенности расчета теплообменников утилизаторов-систем кондиционирования воздухаТекст/ ЯньМэй Цуй, СюйФэн Ян //Проблемы техники и технологии пищевых производств. СПбГУНиПТ. Деп. сб. ВИНИТИ ~550-В2007. - С.6771.

6. Цуй ЯньМэй, Иванов О.П. Модель пластинчатого утилизатора (воздух-влажный воздух)/ Янь МэйЦуй, О.П. Иванов//Известия Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий.Межвузовский сборник научных трудов. -2007. -№2. -С.8-9.

7. Цуй ЯньМэй, Иванов О.П. Применение h-d и s-d диаграммы для расчета утилизаторовТекст/Янь МэйЦуй, О.П. Иванов; СПбГУНиПТ //Вестник Международной Академии Холода. -2007. –Выпуск 4. –С. 25-26. –ISSN 1606-4313.

8. Ян СюйФэн, Цуй ЯньМэй. Использование АБХМ в системах кондиционирования воздухаТекст/СюйФэн Ян, ЯньМэй Цуй//Проблемы техники и технологии пищевых производств. СПбГУНиПТ. Деп. сб. ВИНИТИ ~550-В2007.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»