Отзыв оппонента 2 (Совершенствование характеристик и разработка метода расчета солнечной адсорбционной холодильной установки периодического действия)

отзыв официального оппонента к,т,н., Тюхова И. И. на диссертацию САМСОН ИННЫ ФЕДОРОВНЫ «Совершенствование характеристик и разработка метода расчета солнечной адсорбционной холодильной установки периодического действия», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.03 - Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения.

Алтуальиость темы исследования В последнее время растет потребность в получении холода при помощи недорогих и надежных автономных холодильных установок, не требующих для работы электрической энергии. Наиболее сильно в них нуждаются предприятия, в том числе малые, производящие сельскохозяйственную продукцию, которые удалены от централизованных источников энергии. Развитие в солнечной энергетике фотоэлектрических/тепловых (ФЭ(Т) (на английском РЧ(Т технологий), особенно концентраторного типа, также вызывает потребности в использовании тепла, получаемого после охлаждения солнечных элементов Диссертационная работа Самсон И.Ф.

посвящена исследованию, разработке и практическому применению солнечных автономных холодильных установок адсорбционного типа (СХАТ), использующих рабочую пару «активированный уголь- метанол». Аки1упльносшь диссертационной работы Самсон И.Ф. определяется: - необходимостью совершенствования характеристик солнечных автономных холодильных установок адсорбционного типа„в том числе, для концентраторных ФЭ(Т систем; — недостаточной изученностью физических процессов, протекающих в их элементах; — недостаточными данными по приходящей солнечной радиации, во многих местах потенциального использования таких установок; — необходимостью разработки более точных моделей и методов расчета подобных установок.

В диссертации сочетаются экспериментальный и расчетно-теоретический метод исследования. При этом экспериментальный метод используется как самостоятельно, так и для определения исходных данных для разработанной автором математической модели и ее дальнейшей верификации, Содержание работы Диссертация состоит из введения, четырех глав„заключения, списка литературы, включающего 79 источников. Во введении автором обоснована актуальность темы работы, сформулированы цели исследования, научная новизна, практическая значимость и полозкения, выносимые на защиту; обоснована достоверность полученных результатов и выводов по работе, указан личный вклад автора, приведены сведения о научных публикациях и об апробации результатов диссертации.

В первой главе диссертации производится обзор работ по избранному направлению исследований и отмечается, что при большом количестве выполненных исследований работы установок и представленных математических моделей, отсутствуют методы расчета СХАТ. В результате проведенного анализа обоснованы цель диссертации и поставленные в ней задачи.

Во второй главе описаны конструкции и представлены результаты проведенных исследований на двух экспериментальных прототипах СХАТ, отличающихся конструктивными характеристиками, климатическими условиями проведения экспериментов и используемыми марками сорбентов. Международной исследовательской группе удалось добиться длительной устойчивой работы установок. В третьей главе приводится разработанная математическая модель процессов, происходящих в адсорбере, и производится ее верификация путем сопоставления расчетных и экспериментальных результатов. Основным результатом расчета по программе, построенной на основе разработанной математической модели. является распределение температур и концентраций метанола в кольцевом слое сорбента для различных моментов времени, что позволяет в свою очередь найти количество адсорбированного и десорбированного метанола в течение цикла, и вычислить удельную холодопроизводительность установки.

В четвертой главе приводятся результаты численных экспериментов, в которых исследовано влияние различных параметров на работу СХАТ. На основе равновесной модели адсорбции автором проведено исследование влияния климатических условий на работу СХАТ, таких как интенсивность солнечной радиации, влияющей на температуру поверхности солнечного коллектора и температуры окружающей среды, влияющей на условия теплообмена в конденсаторе и в солнечном коллекторе. Показано, что во всех случаях одинаковое снизкение температуры в конденсаторе и адсорбере в дневное время увеличивает количество десорбированного метанола, для разных марок углей это увеличение несколько отличается.

Приведен анализ влияния сорбционных свойств угля на характеристики установки как на основе равновесной модели, так и с учетом динамических состояний рабочей пары "активнрованный уголь — метанол". Проведены численные исследования работы СХАТ в зависимости от толщины слоя угля в солнечном коллекторе при постоянном внешнем радиусе адсорбера и при переменном радиусе внутреннего канала адсорбера. В пятой главе изложен разработанный автором метод проектного расчета СХАТ и произведен пример расчета.

Цель расчета — найти требуемые конструктивные характеристики адсорбера и других элементов установки при ее использовании в определенной местности, расчет производится для доступных марок угля и исходными данными является необходимая потребителю холодопроизводнтельность. Метод основан на математической модели, представленной в главе 3. Иаучыаи новизна Автором диссертации получен ряд результатов.

обладающих научной новизной. Им была исследована работа установки с использованием различных видов активированных углей. Было показано, что сорбционная способность активированных углей относительно метанола является одним из важнейших факторов, определяющих работу холодильной установки. На основании численных экспериментов показано, что холодопроизводнтельность установки может изменяться в несколько раз в зависимости от вида угля. Предложенная и использованная в работе математическая модель также обладает элементами научной новизны, как в части описания процессов, протекающих в адсорбере, так и в части постановки граничного условия. В работе впервые получены данные о влиянии толщины слоя активированного угля на холодопроизводительность установки.

В процессе проведенных экспериментов показано, что адсорбцнонная способность всех испытанных в экспериментах марок активированного угля относительно метанола может бьп ь описана уравнением Дубинина — Астахова на большей части изотермы адсарбции с соответствующими параметрами, которые были также определены автором. Также автором впервые получены характеристики почасовой солнечной радиации в г. Санто-Доминго. А~тор участ~о~ала в разработке оригинального прибора для измерения солнечной радиации ~солориметр).

Таким образом, мо кно утверждать, что результаты диссертации обладают научной новизной. Практическая ценность работы. Положительной чертой диссертации является проведение большого количества экспериментальных исследований, касающихся как определения полной и удельной холодопроизводительности установки в различных условиях работы, температур в ее отдельных элементах, падающей солнечной радиации, а также сорбционных свойств актнвированных углей относительно метанола.

Данные результаты могут быть использованы для разработки новых математических моделей установок, их проверки, а также при их проектировании. Автором показаны пути повышения удельной холодопроизводительности рассматриваемых установок, такие как выбор типа активированного угля с наилучшими характеристиками„ правильный выбор толщины слоя сорбента соответствующего типу угля и климатическим условиям местности. Автором разработан и представлен в диссертационной работе метод расчета адсорбционных холодильных установок, который может быть использован для определения ее конструктивных характеристик для достижения заданной холодопроизводительности.

Перечисленные результаты свидетельствуют о практической ценности диссертационной работы. Достоверность результатов диссертации Достоверность полученных в работе результатов подтверждается удовлетворительным результатами сопоставления расчетных и экспериментальных данных, полученных автором, а также многократной воспроизводимостью экспериментальных данных. Апробация работы Основные идеи, выводы и рекомендации диссертации были доложены и обсуждены на многочисленных научных конференциях„как в России, так и за рубежом„а также опубликованы в открытой печати.

Всего по результатам работы были опубликованы тринадцать научных трудов, два из которых в журналах, входящих в перечень, рекомендованный ВАК РФ, и один зарубежный журнал, индексируемый в базе данных %ЕВ об Яс1епсе и 8сорцз. Автореферат полностью соответствует содер>нацию работы. Текст диссертации написан достаточно четко, приведенный графический материал хорошо иллюстрирует изложение. По диссертации имеются замечания: Представляется, что в работе„посвященной разработке солнечной холодильной установки должно было больше внимания уделяться и солнечно-энергетическим аспектам.

Это важно т.к. работу можно отнести по характеру к междисциплинарной. Так, практически не приводятся сведения о солнечном концентраторе (кроме его площади и описания приемной части солнечного коллектора). Следовало бы больше внимания уделить солнечной метрологии т.к. в работе использовался солориметр, собственной конструкции, а не какой-либо из обычно применяемых приборов в солнечной энергетике. Не ясно, что представляла собой солориметрическая установка, упоминаемая на стр.!0. Какова чувствительность солориметра? Правда, разработка простого и дешевого прибора для собственных нужд следует отнести и к достоинствам работы, тем более, эта часть работы отражена в публикации авторитетного журнала Во!аг Епегяу 160~.