Теплотехника. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Статья научная
Широкое распространение в мире для кондиционирования помещений получили парокомпрессионные установки, работающие от электрической энергии. У данного типа установок имеется ряд недостатков, в связи с чем была предложена новая установка для кондиционирования помещений. Абсорбционный трансформатор теплоты - установка для кондиционирования помещений и горячего водоснабжения, работающая по принципу абсорбционного теплового насоса, а также установка может применяться для отопления. В качестве источников теплоты установка способна использовать возобновляемые источники энергии или утилизировать теплоту уходящих газов, например, исходящих от отопительного котла температурой до 115 °C. Практическая значимость установки заключается в ресурсосбережении и экологичности. Использование данной установки в конечном итоге позволит сократить потребление первичного топлива и снизить негативное влияние на окружающую среду. В работе рассмотрена возможность использования бромисто-литиевого раствора в абсорбционном трансформаторе теплоты для жилых помещений. Для этого был проведен ряд расчетов, выполненных по методике расчета абсорбционных холодильных бромисто-литиевых машин. В результате проведенных расчетов было выявлено, что использование бромисто-литиевого раствора удовлетворительно для использования в бытовом абсорбционном трансформаторе теплоты, однако для достижения большей эффективности работы установки необходимо дорабатывать схему установки.
Бесплатно
Теплообмен в топках котельных агрегатов с асимметрией - парадигма-2
Статья научная
На основе рассмотрения пяти схем газовых потоков в топках котельных агрегатов (КА) - фронтальной, встречной, встречно-смещенной, тангенциальной и подовой - анализу подвергнуты первые три, применяемые на КА с призматической формой топки. При расположении горелочных устройств на фронтальной и задней стенках рассмотрены процессы с формой начальной относительной температурой при x = 0 постоянной и переменной. Для удовлетворения корректности требований начальных условий вначале рассматриваются постоянная температура, равная средней по сечению канала при x = 0, далее для определения температуры ограждения tw определяется средний радиационный тепловой поток в направлении горизонтальной координаты.Температурный скачок определен как разность радиационных температур газового потока и ограждения. Уравнение теплового баланса приведено к каноническому виду линейного двухпараметрического дифференциального уравнения, которое исследуется при постоянной и переменной по сечению канала температуре. Это уравнение решено при уточнении констант интегрирования, и полученное решение позволяет определитьчисло Нуссельта в функции его аргументов.
Бесплатно
Статья научная
В статье проводится технико-экономический анализ применения энергокомплекса, базирующегося на «новом трансформаторе теплоты», для нужд теплоснабжения и сравнение основных показателей с конкурирующими технологиями - парокомпрессионным и абсорбционным тепловым насосом, газовым котлом. Энергокомплекс рассматривается как установка для теплоснабжения, работающая с использованием возобновляемых источников энергии и состоящая из нового трансформатора, который в одном рабочем контуре имеет систему концентраторов теплоты, включая компрессор механический и «тепловой» (совокупность абсорбер-генератор пара), что, в отличие от существующих трансформаторов теплоты, позволяет более полно использовать для своей работы различные виды энергии, как по отдельности, так и комплексно, а также регулировать параметры трансформации теплоты под конкретные условия применения. Комбинирование различных технологий позволяет повысить эффективность использования первичной энергии. Оценка энергетической эффективности выполнена для тепловой мощности 30 кВт. Технико-экономический анализ показал, что применение энергокомплекса позволяет существенно сократить расход органического топлива (природного газа) по сравнению с конкурирующими технологиями и снизить срок окупаемости энергокомплекса по сравнению с конкурентами. В частности, результаты расчетов показывают, что расход топлива энергокомплекса (принимался природный газ) в 1,5 раза ниже, чем у АБТН, в 2,5 раза ниже, чем у газового котла (ГК) и в 3,3 раза ниже, чем у ПКТН. Снижение эксплуатационных расходов позволяет сократить срок окупаемости предлагаемого решения по сравнению с ПКТН на 1,2 года, с АБТН - на 5,2 года, с ГК - на 9,6 года. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности разработки энергокомплекса в качестве теплогенерирующего устройства и его конкурентоспособности.
Бесплатно
Численное моделирование газификации твёрдых отходов
Статья научная
Приведены результаты исследования процесса газификации твердых бытовых и сельскохозяйственных отходов двух видов, в целом схожих по содержанию основных элементов: лузга подсолнечника и отходы малоценной древесины (хворост, валежник). Численное моделирование процесса производилось по равновесной модели газификации исходя из критерия минимального значения изобарно-изотермического потенциала - энергии Гиббса. При расчете параметров процесса газификации использовалась модель Пенга - Робинсона для неидеальных (реальных) газовых компонентов. Получены данные по температурному диапазону процесса газификации при полной конверсии углерода. Как показало численное моделирование, поведение выбранных отходов в большей степени зависит от температуры процесса (оптимальная выявленная температура 800-900 °С), коэффициента избытка окислителя (наилучший показатель - 0,2), самого газифицирующего агента, чем от вида отхода. Полученные результаты моделирования согласуются с работами мирового уровня и результатами опытного исследования на реальном объекте.
Бесплатно
Статья научная
Предметом работы является численное исследование термогидродинамических процессов в потоке метановой парокапельной смеси в одном из элементов устройства подогрева смесей газов и жидкостей. Темой исследования является изучение физических процессов, протекающих в аппаратах регазификации сжиженного природного газа. Цель работы - выявление закономерностей динамики полидисперсной парокапельной смеси в трубе с нагретыми стенками. Динамика несущей среды описывается системой уравнений Навье - Стокса для сжимаемой теплопроводной среды с учетом обмена массой, импульсом и энергией с дисперсной фазой. Дисперсная фаза включала в себя несколько фракций, отличающихся размерами. Каждая фракция описывается системой уравнений, состоящей из уравнения неразрывности для средней плотности, уравнений сохранения составляющих импульса и уравнения сохранения тепловой энергии с учетом взаимодействия многофракционной дисперсной фазы с несущей средой. Математическая модель учитывала закрутку потока посредством учета тангенциальных составляющих векторов скоростей несущей фазы и фракций дисперсной фазы. Системы уравнений движения несущей среды и фракций дисперсной фазы решаются явным конечно-разностным методом Мак-Кормака второго порядка. Для преодоления численных осцилляций используется схема нелинейной коррекции сеточной функции. На каждом временном шаге основная часть вычислительного алгоритма дополняется моделью испарения капель с последующей коррекцией гидро- и термодинамических параметров смеси. В результате расчетов выявлено существенное отличие в интенсивности испарения фракций жидкой метановой фазы смеси, имеющих различные размеры дисперсных включений, также было определено, что в процессе движения испаряющейся смеси наибольшее давление паровой фазы наблюдается вблизи отверстия втекания метановой смеси в трубу с подогретыми стенками. Выявленные закономерности возможно применить в устройствах, работающих с газожидкостными средами.
Бесплатно
Статья научная
Разработан способ работы энерготехнологического комплекса, включающего тепловой насос, фотоэлектрическую панель и опреснительную установку. В методике, описывающей функционирование комплекса в целом, особое внимание уделяется конструкциям отдельных элементов технологической схемы, энергетическому балансу и эксергетическому методу. Методика расчета позволяет встраивать дополнительные компоненты, такие как турбодетандер для реализации органического цикла Ренкина, а также ветроустановку и солнечный концентратор. Авторы представляют разработки как научный подход к проектированию и эксплуатации энерготехнологического комплекса - единую методологию. Комбинация энергобалансовых методов термодинамического анализа и эксергетического метода использовалась для определения потерь энергии в установке, а также для расчета энергоэффективности системы. Расчет эксергий производился в характерных точках цикла. Методология позволяет интегрировать в энергокомплексы различные виды возобновляемых источников энергии и совершенствовать технологические системы на базе тепловых насосов и испарительных установок. В энергокомплекс включена схема испарительной установки. Методология и расчет эксергий воды и водяного пара будут представлены авторами во второй части экспериментального исследования.
Бесплатно
Статья научная
Разработана схема работы и конструкция опреснительной установки в составе энерготехнологического комплекса, включающего тепловой насос, фотоэлектрическую панель. Проведен анализ литературных источников на тему возобновляемых источников энергии в составе энергокомплексов. Представлена методика определения эксергетических потерь потоков воды и пара. Испарительная установка получает подогретую воду из теплового насоса, который подробно рассмотрен в первой части исследования. Показаны варианты вскипания воды под атмосферным давлением и под разряжением. Однако принцип работы опреснительной установки не меняется, поэтому разработанная методология подходит для любых типов термического и вакуумного испарения воды. Полученный дистиллят охлаждается и может использоваться в технологических нуждах промышленных предприятий или сельского хозяйства.
Бесплатно
