Повышение энергетической эффективности комбинированных циклов совместной выработки теплоты и холода

• Автор: Лунин, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА.

1.1. Принцип совместного производства теплоты и холода

1.1.1. Классификация комбинированных установок совместного производства теплоты и холода
1.1.2. Области применения комбинированных установок совместного производства теплоты и холода
1.2. Рабочие тела комбинированных установок совместного производства теплоты и холода

1.3. Задачи исследования.

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА И СРАВНЕНИЕ С ДРУГИМИ ВАРИАНТАМИ ПРОИЗВОДСТВА ПРИ РАБОТЕ НА РАЗЛИЧНЫХ РАБОЧИХ ТЕЛАХ
2.1. Определение термодинамических показателей комбинированной установки при работе на различных рабочих телах.
2.1.1. Влияние степени регенерации на термодинамические показатели комбинированной установки.
2.2. Термодинамическое сравнение комбинированного производства теплоты и холода с альтернативными вариантами теплохладоснабжения
2.3. Термодинамическое сравнение различных вариантов теплохладоснабжен ия по экономии первичной энергии.
3. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА
3.1. Эксергетический баланс комбинированного производства теплоты и холода.
3.2. Распределение энергетических затрат в комбинированном производстве теплоты и холода пропорционально эксергии выходящих продуктов
4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕРМЕТИЧНОГО ХОЛОДИЛЬНОГО КОМПРЕССОРА КОМБИНИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ СОВМЕСТНОЙ ВЫРАБОТКИ ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА
4.1. Метод прогнозирования объемных и энергетических характеристик герметичного компрессора
4.2. Экспериментальная модель установки комбинированной выработки теплоты и холода
4.2.1. Описание стенда.
4.2.2. Методика проведения испытаний.
4.2.2.1. Параметры, измеряемые в эксперименте
4.2.2.2. Последовательность проведения измерений.
4.2.2.3. Автоматизированная система сбора и обработки информации.
4.3. Результаты экспериментальных исследований объемных и энергетических характеристик холодильного компрессора.
4.4. Определение погрешности экспериментальных исследований объемных и энергетических характеристик холодильного компрессора.
5. ОЦЕНКА ФИНАНСОВОЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНВЕСТИЦИЙ ПО ВАРИАНТАМ ТЕПЛО ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТА
5.1. Расчет комбинированной установки для тепло хладоснабжения производственного комплекса
5.1.1. Определение расчетной тепловой нагрузки охлаждаемого помещения.
5.2. Оценка эффективности инвестиций при комбинированном и раздельном тепло хладоснабжении объекта.
5.3. Расчет показателей финансовоэкономической эффективности инвестиций в комбинированную установку совместного производства
теплоты и холода по регионам России
ВЫВОДЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Целью настоящей работы являются расчетные и экспериментальные исследования основных термодинамических и техникоэкономических показателей КУ с целью повышения энергетической эффективности комбинированных циклов совместной выработки теплоты и холода. Научная новизна результатов На базе термодинамического анализа парокомпрессионных циклов совместной выработки теплоты и холода, с учетом специфики основных параметров степени повышения давления в компрессоре КУ, температурных уровней получения теплоты и холода, температуры перегретых паров рабочего тела за компрессором получены термодинамические соотношения ге ГТи,Ткд яь АТюТи Т км ТиГад Икм Ати,тад, позволяющие сформировать требования к рабочим телам КУ и сделать рекомендации по конкретной реализации схем и установок совместного производства теплоты и холода. Определены зоны максимума эксергетической эффективности парокомпрессионного цикла совместной выработки теплоты и холода. Эксергетический КПД цс достигает своего наибольшего значения . С и м С. Минимальное значение максимума . С и и С. Для прогнозирования характеристик герметичных холодильных компрессоров при работе на различных рабочих телах в широком диапазоне температур кипения и конденсации предложены коэффициенты апроксимационных функций, полученные в результате анализа экспериментальных исследований комбинированной установки при работе на 8 рабочих телах. Рекомендовано в качестве рабочего тела комбинированных установок применять фреон И. Разработана методика исследования комбинированных циклов совместной выработки теплоты и холода. Создан экспериментальный стенд для получения теплотехнических характеристик комбинированных установок. Полученные в ходе проведения экспериментальных исследований герметичного холодильного поршневого компрессора результаты могут быть использованы для прогнозирования коэффициента подачи Я и адиабатного КПД 7, герметичного холодильного компрессора при работе на различных рабочих телах. Результаты техникоэкономического сравнения комбинированного производства с альтернативными вариантами раздельного производства теплоты и холода для различных регионов России, с учетом реальных тарифов на тепловую и электрическую энергии, использованы при разработке программы энергосбережения Магаданской области. Основные научные результаты работы доложены и обсуждены на VI X Международной научнотехнической конференции студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Москва, МЭИ ТУ, гг. II и III Всероссийской научнопрактической конференции Ресурсосбережение и экологическая безопасность Смоленск, , гг. Принцип совместного производства теплоты и холода Принцип совместного производства и потребления различных видов энергии известен и широко используется в промышленных установках и аппаратах, , . Это дает ряд технических и экономических преимуществ по сравнению с раздельным производством, но в то же время ставит ряд новых проблем. Одним из примеров такого совместного производства являются комбинированные установки КУ, одновременно вырабатывающие теплоту и холод различных температурных уровней . В основе схемы комбинированной установки рис. Рис. Принципиальная схема комбинированной установки В отличие от обычного цикла парокомпрессионной холодильной установки, в КУ теплота отбирается в конденсаторе при существенно более высокой температуре, чем температура окружающей среды. Рис. Процессы парокомпрессионных циклов в Тэ диаграмме. В отдельных случаях может оказаться эффективным отдельное использование перегретого пара рабочего тела за компрессором. Для этого необходимо после компрессора установить перед конденсатором дополнительный теплообменный аппарат охладитель пара ОП, охлаждающий рабочее тело . Однако та часть теплоты, которая может отбираться в охладителе пара, в большинстве случаев мала по сравнению с теплотой конденсации . Только для высоких температур рабочего тела на выходе из компрессора и низких температур испарения эта величина теплоты перегретого пара соразмерна с величиной теплоты, отбираемой в конденсаторе.