Повышение эффективности гелиоэнергетических термотрансформаторов на твердых сорбентах

• Автор: Чивиленко (Коноплева), Юлия Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 214 с. : ил.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ПРОБЛЕМАХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРОВ НА ТВЕРДЫХ СОРБЕНТАХ

1.1. Обзор научно-исследовательских работ и патентных исследований по данной проблеме
1.2. Термодинамические и теплофизические особенности процессов (нагрева, охлаждения, «сухой» абсорбции, десорбции, кипения, конденсации и т.д.), протекающие в гелиоэнергетических установках на твердых сорбентах
1.3. Анализ и сопоставление теплофизических и термодинамических характеристик и свойств рабочих пар веществ для гелиоэнергетических термотрансформаторов «сухой» абсорбции

1.4. Структурная схема настоящего исследования

Глава 2. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРА «СУХОЙ» АБСОРБЦИИ

2.1. Термодинамические и теплофизические основы работы

термотрансформатора «сухой» абсорбции

2.2. Исследование и расчет плоских концентраторов солнечной

энергии на различные виды поверхности

2.3. Разработка эффективных солнцепоглощающих покрытий
2.4. Исследование коэффициентов теплопроводности, теплоемкости, температуропроводности солей
щелочноземельных металлов с примесями компонентов графита

Глава 3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРА «СУХОЙ» АБСОРБЦИИ И ЕЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Описание экспериментальной установки и методики
исследования
3.2. Результат экспериментальных исследований. Оценка
погрешности измерений
3.3. Разработка конструкции нового генератора
Глава 4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРА «СУХОЙ» АБСОРБЦИИ
4.1. Моделирование теплофизических процессов в
гелиоэнергетических термотрансформаторах
4.2. Способы оценки эффективности работы
гелиоэнергетических термотрансформаторов
4.3. Математическая модель и алгоритм расчетной программы
4.4. Анализ эффективности работы гелиоэнергетического
термотрансформатора «сухой абсорбции»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. Повышение эффективности рабочих процессов
в термотрансформаторах сорбционного типа циклического действия.

работающих с использованием энергии солнечной радиации, является актуальной проблемой развития современной энергетической техники. Интенсифицировать теплофизические и термодинамические процессы, протекающие в гелиоэнергетических термотрансформаторах, позволяет улучшение теплофизических свойств рабочих веществ, использование энергетически эффективных концентраторов солнечной энергии, применение новых солнцепоглощающих покрытий.
Гелиоэнергетические термотрансформаторы можно использовать в качестве источников горячего теплоснабжения, отопления, охлаждения, замораживания и кондиционирования. Поэтому повышение эффективности их работы, способствующее их повсеместному распространению, позволит существенно экономить традиционные энергоносители и внести значительный вклад в потребление и сохранение экологической чистоты окружающей среды за счет работы на дешевых, озонобезопасных веществах.
Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы является повышение и оценка эффективности работы гелиоэнергетических термотрансформаторов за счет интенсификации физико-химических сорбционных процессов, протекающих в аппаратах, исследование новых рабочих веществ с улучшенными теплофизическими свойствами отдельных' компонентов, энергетически-эффективных солнцепоглощающих покрытий и совершенствования конструкций аппаратов.
Данная цель была достигнута решением следующих задач:
1. Проведением анализа научной и научно-технической литературы по изучению рабочих процессов гелиоэнергетических термотрансформаторов на твердых сорбентах «сухой» абсорбции и адсорбционного типа; сопоставлением сравнительных термодинамических характеристик рабочих веществ, используемых в термотрансформаторах циклического действия.
2. Изучением особенностей термодинамических и физико-химических
Рабочая пара ЫНз/БгСЬ вызывала интерес таких ученых — исследователей, как Бильц в 1923, Буффингтон в 1933, Хюттихь в 1937, Нибергаль в 1949, Агарваль в 1985, Хане в 1993. [11, 92, 95, 82].
Возможности применения рабочей пары материала аммиак - хлористый стронций для хранения энергии указывались Алефельдом в 1975 и 1976 годах. Применение этой рабочей пары в периодически работающем тепловом насосе исследовалось от Полем в 1986 году.
Подтверждение эффективности использования хлористого стронция в гелиоэнергетических термотрансформаторах получено в работах [81]. Ими были изучены процессы десорбции октоаммиакатов хлористого стронция и кальция. Процесс десорбции аммиака из хлористого стронция 8г2С12-8МНз более длителен, но и более активен, чем из СаС12-8ЫНз и при температуре 65-115°С эта интенсивность достигает (0,038-0,0136) *10'6 кг/с. Однако, авторы не указывают тип, вид и чистоту сорбентов.
Эрхард А. утверждал, что хлористый стронций обладает лучшими абсорбционными свойствами по сравнению с другими сорбентами, и рекомендовал его к применению в ректорах генератора-абсорбера [81]. Им были получены обобщенные данные для рабочей пары хлорид стронция -аммиак 8гС12/ИНз с металлическими включениями, данные которых приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что температуропроводность октоаммиаката по сравнению с моноаммиакатом возрастает в 2,5 раза; теплопроводность — уменьшается в 1,4 раза; теплоемкость октоаммиаката выше теплоемкости моноаммиаката в 3,4 раза; тогда как коэффициент теплопередачи практически не изменяется.
На единицу объема абсорбента произведенное количество холода у 8гС12 на 15 % выше, чем у СаС12. В конце десорбции при применении БгСБ остается более незначительное количество аммиака, удерживаемое абсорбентом. Разбухание 8гС12 при абсорбции М-13 более незначительно, чем