- •Содержание
- •Введение
- •2.Гну «Институт тепло- и массообмена имени а.В. Лыкова нан Беларуси»
- •3. Лаборатория пористых сред
- •4. Энергосбережение в институте тепло- и массообмена
- •5. Проведение эксперимента с сорбционным охладителем
- •5.1 Принцип работы установки
- •5.2 Схема экспериментальной установки
- •5.3 Сорбент
- •5.4 Система терморегулирования
- •5.5 Система измерений
- •Характеристики сорберов:
- •5.6 Результаты собственных вычислений
- •6. Техника безопасности в итмо
- •Заключение
- •Список литературы
5.4 Система терморегулирования
Рис. 5.4.1. Схема внутреннего устройства сорберов.
На рис. 5.4.1. показано внутреннее устройство сорберов. На рисунке цифрами обозначены: 1 – корпус низкотемпературного сорбера, 2 – низкотемпературный сорбент, 3 – манометр, 4 – трубопровод для аммиака, 5 – теплообменник труба-в-трубе, 6 – вход-выход охлаждающей воды, 7 – заправочный вентиль, 8 – вход-выход U-образного теплообменника термосифона, 9 – электрический нагреватель термосифона, 10 – испаритель термосифона, 11 – конденсатор термосифона, 12 – ребра термосифона, 13 – высокотемпературный сорбент, 14 – корпус высокотемпературного сорбера, 15, 16 – вентили между сорберами.
Вдоль оси высокотемпературного сорбера установлен паро-динамический термосифон. Он служит для равномерного нагрева сорбента по всей длине сорбера.
Для лучшего нагрева-охлаждения сорбента поверхность теплообмена увеличена за счёт напрессованных стальных рёбер, которые дополнительно были зажаты металлическими кольцами.
Пародинамический термосифон передаёт тепло от своего испарителя, в который тепло может поступать любым образом, например от солнечного концентратора или газовой горелки (в установке для удобства проведения экспериментальных измерений применён электронагреватель).
Для охлаждения сорбента в высокотемпературном сорбере используется U-образный теплообменник, который находится внутри конденсатора термосифона. Таким образом, мы имеем внутри высокотемпературного сорбера систему, состоящую из пародинамического термосифона и U-образного теплообменника, которая способна полностью управлять состоянием сорбента, как нагревая его до очень высоких температур (около 220 C), так и охлаждая в нужное время.
В низкотемпературном сорбере для нагрева/охлаждения сорбента используется жидкостной теплообменник типа труба-в-трубе, по которому циркулирует вода.
5.5 Система измерений
Система измерения температуры включает в себя медь-константановые и хромель-алюмелевые термопары, показания которых снимаются при помощи прибора Agilent 34940A.
Количество подведённого тепла к системе определялось по потребляемой электрической мощности нагревателя. Она варьировалась при помощи реостата и измерялась измерительным комплектом К50.
Внутри сорбера в качестве сорбата используется аммиак. Количество заправляемого аммиака варьировалось в зависимости от целей проводимых экспериментов.
Характеристики сорберов:
Низкотемпературный сорбер:
масса BaCl2 270 г,
масса углеволокна «Бусофит» 340 г,
масса стального корпуса 1220 г.
Высокотемпературный сорбер:
масса MnCl2 230 г,
масса углеволокна «Бусофит» 250 г,
масса стального корпуса 1220 г,
масса термосифона 900 г.
5.6 Результаты собственных вычислений
Для начала эксперимента нужно подготовить измерительное оборудование; Измерить массовый расход подачи воды через теплообменник; Проверить правильность расположение и крепление всех термопар.
Положение термопар | |
110 |
Поверхность высокотемпературного сорбера |
109 111 |
Вход и выход жидкостного теплообменника высокотемпературного сорбера |
105 |
Бачок пародинамического термосифона |
104 106 |
Паровой и жидкостной канал пародинамического термосифона |
119 120 |
Теплообменник низкотемпературного сорбера |
115 |
Начало низкотемпературного сорбера |
116 |
Конец низкотемпературного сорбера |
Вычисление потока воды через низкотемпературный сорбер:
1м16с.71 – 370см3 воды. Объёмный расход – 4,82 см3/с
Режим работы установки | |
10:58 |
Включение нагрева высокотемпературного сорбера при 480Вт |
11:05 |
Уменьшаем расход воды Имеем: 6м08с44 – 280см3. Объемный расход подачи воды уменьшился до 0,75 см3/с |
11:22 |
Разность температур в низкотемпературном сорбере достигла: 28,23-24,07=4,16 |
11:36 |
Уменьшаем мощность до 300Вт; Давление газообразного аммиака в системе составляет 6,5атм |
12:12 |
Отключение электрического нагрева; Перекрытие крана между сорберами |
12:14 |
Включение потока жидкости через высокотемпературный сорбер для его охлаждения |
13:35 |
Включение потока жидкости через низкотемпературный сорбер |
13:51 |
Открытие крана между сорберами. Начало процесса получения холода. |
14:02 |
Получили около 28Вт холода. КПД установки составил около 10% |
Температуры на поверхности низкотемпературного адсорбера (T1, T2), средняя температура (T3) рабочей жидкости (вода) в кольцевом теплообменнике и тепловой поток из теплообменника в сорбер показаны на графиках рис. 5.6.1. Температура окружающей среды во время эксперимента – 28°C, поверхность сорбера покрыта теплоизоляцией.
Рис. 5.6.1. Температура начального (Т1) и конечного (Т2) участков низ-котемпературного сорбера, средней температуры жидкости в теплообменнике (Т3) и теплового потока от сорбента к теплообменнику (q) во время производства холода.
Вывод: При сравнение энергозатрат на проведение эксперимента и КПД, можно увидеть, что при нагревании электричеством установка не выгодная для экономии электроэнергии. Однако, если заменить электричество на тепло, получаемое от возобновляемого источника энергии, например солнца, то КПД машины значительный, а затраты минимальные. Разработанный холодильник может быть использован в системах кондиционирования транспортных средств, гостиничном хозяйстве и в солнечных установках для производства холода.