Диссертация (1025184), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В них содержится обобщенная информация изранее описанных источников, зачастую в очень сжатой форме.1.3 Альтернативные способы охлаждения оборотной водыВпубликации[57]описываетсяприменениеиспарительногоохлаждение воздуха для кондиционирования помещений с использованиемпористой керамики. В самом начале описана ограниченность примененияохладителей данного типа в летних условиях, а именно возможность работыпри малом теплосодержании атмосферного воздуха (работа для районов ссухим и жарким климатом). Насадка – многослойная многоканальнаяструктура, боковые поверхности каналов которой выполнены из пористойкерамики.
Насадка исследовалась в двух режимах: пленочный режим, когдавода стекает по стенкам канала; канальный режим, когда вода полностьюзаполняет канал. Проведено сравнение двух режимов и установлено, чтопленочный режим более эффективен. Авторы приводят вывод по работе:«Испарительные охладители могут обеспечить получение комфортныхпараметров воздуха, при влагосодержании воздуха не более 12,5 г/кг, неприбегая к парокомпрессионному охлаждению. Это позволяет снизить32энергозатраты в среднем на 25-35%».Использование данного типа насадки для охлаждения воды неописано. Модель расчета не приведена. Статья несет ознакомительныйхарактер.Авторами публикации [89] представлены исследования по разработкеспособа охлаждения воды в градирне с пределом охлаждения равным точкеросыатмосферногореализуетсявоздуха.авторамиТакоеглубокоепредварительнымподохлажденияохлаждениемводывоздухавкомбинированном устройстве прямоточного и регенеративного непрямогоиспарительного охлаждения.
Данный вариант актуален для регионов сжарким климатом.С целью улучшения охлаждающей способности атмосферного воздухав системах охлаждения проведено исследование способов непрямогоиспарительногоохлаждениявоздуха.Конструктивнойособенностьюнепрямого испарительного охлаждения является использование двух типовчередующихся каналов – сухих и влажных, где воздух по-разному изменяетсвои параметры. Каналы выполняются из специального пористого материала–мипласта.Авторыописываютспособпрямоточногонепрямогоиспарительного охлаждения воздуха [58, 59], пределом охлаждения вкотором является температура мокрого термометра, и регенеративногонепрямого испарительного охлаждения, который обеспечивает предельнуютемпературу охлаждения воздуха до температуры точки росы [90, 91].
Встатье дается анализ двух описанных способов, где выявляются ихпреимущества и недостатки, и предлагается комбинированный вариант.Применениекосвенногонепрямогоиспарительногоохлаждениявоздуха предлагается использовать для предварительного измененияпараметров атмосферного воздуха перед подачей его в градирню, что, помнению авторов, понизит предел охлаждения воды до точки росы. Статьянесет ознакомительный характер, так как в ней отсутствуют математическиерасчеты, нет экспериментальных данных.33Авторы статьи в журнале «Промышленная энергетика» [3] описываютустановку для охлаждения оборотной воды с использованием вихревойкамеры.
Приводится описание схемы установки и принципа действиявихревой камеры. Охлаждение воды происходит путем прямого контактаводы с воздухом, который движется в виде вихря и дробит капли,вылетающие из форсунки. По мнению авторов, разработанная установкаотличается простотой конструкции, не требует сложных в производстведеталей с высокой точностью изготовления. Создание закрученного потокавоздухапозволяетуменьшитьуноскапельнойвлагииувеличитькоэффициенты тепло- и массоотдачи. В статье не приведены данные,которые позволяют оценить эффективность предлагаемой конструкции, ноавторы делают вывод, что использование вихревых камер являетсяперспективным направлением.
По мнению авторов, внедрение вихревыхкамер позволяет сократить энергозатраты ни охлаждение оборотной воды,предотвращает выбросы вредных веществ в атмосферу и сводит к минимумуподпитку системы свежей водой.1.4 Вакуумно-испарительное охлаждение водыДоклад [60] посвящен математическому моделированию работывакуумной градирни. Сама модель расчета градирни не представлена,описано только то, что модель представляет собой систему обыкновенныхуравнений. Авторы приводят эскиз вакуумной градирни. На эскизеотсутствует важнейшая составляющая любой градирни – входные окна дляподачи воздуха. В результате чего можно сделать вывод, что это невакуумная градирня, а вакуумно-испарительная установка, в которой сверхувниз разбрызгивается вода, а воздух предварительно откачан из герметичнойемкости вакуумным насосом.
Испытания проводились на уровне давлений в10-100 торр. Нет обоснования почему был выбран именно этот интервалдавлений: «ниже мы предполагаем, что давление находится в интервале 10-34100 торр». Данное давление соответствует высоте примерно 20000-14000метров. Исследования при слабом разрежении воздуха, на уровне 750-500торр, которые имеют практическую значимость (соответствует высоте до3000 метров над уровнем моря) не рассмотрены.В работе [61] рассматривается использование воды как холодильногоагента в системах охлаждения.
Применение воды как холодильного объектаимеет ряд преимуществ по сравнению с парокомпрессионным циклом нафреоне, но его реализация на существующем парке компрессоров неосуществима.Рассматриваетсяохлаждениеводыдооколонулевойтемпературы с возможным замораживанием. Для реализации процессанеобходимо использовать скоростные вакуумные насосы, центробежные иосевые компрессоры. В работе разработано аналитическое описаниепроцесса вакуумно-испарительного охлаждения воды с помощью вакуумноиспарительных холодильных машин.Работа [62] посвящена получению водного льда за счет его послойногонамораживания в условиях вакуумирования рабочего пространства аппарата.Данныйметодявляетсяальтернативойтрадиционномуспособусиспользованием парокомпрессионных холодильных машин, работающих нахладагентахиаммиаке,углеводородах.Использованиехладагентовотрицательно сказывается на состояние озонового слоя земли, приводит котеплению окружающей среды. Существует ряд веществ, которые болеебезопасны для окружающей среды, например R161, R32, но они дороги.Разработанный в работе метод получения льда является наиболее простым ибезопасным.1.5 Выводы по главе 1На основе анализа литературы по тепло- и массообмену междупотоками вода-воздух можно сделать выводы:1.Несмотря на наличие в литературе достаточного количества35методик расчета градирен, большинство из них базируются на определениикоэффициентов массообмена по уравнению Меркеля (1.3), которое приводитк привязке к конкретному типу оросителя и внешним условиям.
Применениеполученных данных зачастую приводит к серьезным отклонениям в работеградирен и перерасходу энергии.2.Большоеколичествоработсвязанысразработкамииисследованиями оросителей градирен. Авторы концентрируют внимание нагидродинамическихявлениях,упускаяизвидафакторытепло-имассопереноса, которые определяют эффективность водоохлаждающегоустройства.3.Анализ литературы показал, что в существующей научнойтехническойлитературеотсутствуетописаниепроцессатепло-имассообмена при охлаждении воды в условиях разреженного воздуха.4.Разработка аналитической модели расчета градирни с учетомразреженного давления воздуха является перспективным и актуальнымнаправлением развития способов охлаждения воды в связи с возрастающимиэнергетическими требованиями.5.Практическивовсехсуществующихпубликацияхпорассматриваемой тематике отсутствует анализ внутреннего теплообмена вводоиспарительной среде.В соответствии с выводами сформулированы основные задачиисследования, которые приведены во введении к диссертационной работе.36Глава 2.
Аналитическое описание процесса охлажденияводы в безнасадочной вакуумной градирне2.1 Описание модели взаимодействия потоков воды и воздуха впроточной зоне безнасадочной градирниРасчет процесса тепло и массообмена между водой и воздухом долженучитывать два механизма: конвективную теплоотдачу от нагретой воды квоздуху, проходящему в проточной части охладителя и теплообмен за счетмассопереноса испаряющейся воды в поток воздуха.
Процесс охлажденияявляется сложным в описании, так как параметры подаваемой (распыляемой)воды и встречного потока воздуха меняются от сечения к сечению по высотеи во времени в начальный период развития процесса.Анализ процесса тепло-массообмена предполагает расчет по среднимпараметрам, которые устанавливаются в аппарате при стационарномрежиме. При этом исходными допущениями являются:1. Теплофизические свойства воды и воздуха постоянны;2. Распределение капель по всему объему считать равномерным;3. Между каплями отсутствует взаимодействие;4.
Отсутствует распределение значений параметров воздуха по радиусуградирни;5. Процесс стационарный с постоянной поверхностью теплообмена;6. Соблюдается аналогия между процессами тепло- и массопереноса;7. Воздух на выходе из градирни полностью насыщается влагой;8. Отсутствует механический унос капель.Основными исходными параметрами для математической моделиявляются: давление воздуха Ратм, остаточное давление воздуха в аппарате Р0,расход воздуха Gв, теплоемкость Cpв, температура воздуха на входе в аппаратTвн , плотность ρв, влагосодержание dв и, соответственно, относительнаявлажность воздуха υ. Задание значений по воздуху будет недостаточным для37начала работы по описываемой модели, необходимо знать температуру водына входе в рабочую зону Т wн и расход воды Gw, помимо этого нужно учестьразмер разбрызгиваемых капель d, и их скорость wк. К начальнымпараметрам также относятся и геометрические размеры рабочей зоныградирни (диаметр Dг, высота Hг).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
