Диссертация (1095009), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Верхнее оптимальноезначение температуры кипения определяется в первую очередь характеристикаминасоса, которые нуждаются в экспериментальном подтверждении.Общий характер изменения удельной потребляемой энергии ДВН68В итоге после необходимых преобразований получим искомое выражениедля определения зависимости изменения температуры кипения воды в гермокамереВТД от времени с учетом приведенных выше допущений:кипвкипкип ,искип1 ∙∙ркипкип ,кон∙∙конкип ,мкипкип ,∙кипм∙кипкип ,конконкипкипкип ,кипмкип ,кип ,кон∙кипкип∙кипкипкип ,кип ,кон∙кипкип∙и∙кип500 Дж⁄ кг ∙ K ,различных значенийиисКИ(2.25)ДВНРешение уравнения (2.25) при постоянных величинах50кг,конисв50кг,м1м при использовании формулы (2.7) дляприведено на рисунке 30 и рисунке 31.Изменение температуры кипения воды в гермокамерев процессе выхода ВТД на установившийся режим работы приис2069Изменение температуры кипения воды в гермокамерев процессе выхода ВТД на установившийся режим работы при0,5Характер кривой изменения температуры кипения по времени указывает нато, что в момент запуска установки теплота перегретых паров дистиллятапревышает теплоту, необходимую на нагрев исходной воды, что теоретическиподтверждает предположение о возможности работы ВТД без предпусковогоподогревателя и рекуперативного теплообменника.
С ростом температуры кипенияводы в гермокамере наступает тепловой баланс между подводимой и отводимойэнергией, установка выходит на установившийся режим работы, соответствующийпринятым начальным условиям.С повышением степени извлечения дистиллята время выхода ВТД на режимувеличивается, что объясняется снижением доли тепла, отводимой из установки срассолом. С повышением температуры окружающей среды время выходаустановкинарежимуменьшается,чтообусловленоособенностямитеплофизических свойств воды и характеристикой работы ДВН.Как следует из приведенных выше данных, средняя продолжительностьвремени выхода ВТД на установившийся режим работы составляет порядка 20 ч.70(соответствует0,5,ис20 ). Изменение удельной потребляемой мощностиДВН по времени в начальный момент запуска ВТД показано на рисунке 32.Общий характер изменения удельной потребляемой энергии ДВНв процессе выхода ВТД на режим712.5 Выводы по главе 21.
Предложены схемные решение мобильного ВТД, функционирующего припониженных температурах кипения в диапазоне 20…40 ºС, и мобильнойавтономной вакуумной энергоустановки, отличающейся возможностью работы какв режиме опреснения с потреблением электроэнергии из сети, так и одновременнойвыработке пресной воды и электроэнергии за счет использования тепла солнечнойрадиации.2. Обоснована возможность использования двухротного вакуумного насоскомпрессоратипаРУТСввакуумныхдистилляционныхустановкахсмеханической компрессией пара в качестве основного средства перемещения парови опреснительных энергоустановках с выработкой электроэнергии в качестведетандера.3. Дано математическое описание нестационарного тепломассобменногопроцессаодноступенчатойдистилляционнойустановкисмеханическойкомпрессией пара.
Полученные расчетные формулы позволяют определитьпараметры работы и время выхода установки на режим.4. Теоретическиобоснованвыборзависимостейдляопределениякоэффициентов теплоотдачи при выпаривании и конденсации воды в условияхсильного разрежения парового пространства.5. Получена упрощенная формула для оценки удельных затрат энергии вдистилляционных установках без рекуператеративных теплообменников.6. Показана взаимосвязь между параметрами работы ВТД и мощностью,потребляемой ДВН типа РУТС.72ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование3.1 Разработка и создание экспериментального стендаС целью проверки работоспособности технического решения ВТД иподтверждения выводов теоретического исследования была проведена серияэкспериментов на созданном для этого стенде [49]. Для обеспечения необходимогоуровняфункциональностиэкспериментальногостендаивозможностиосуществления всех технологических операций по его изготовлению ипусконаладке с учетом возможностей лаборатории кафедры «Техника низкихтемператур» им.
П.Л. Капицы Московского политехнического университета быларазработана принципиальная схема, представленная на рисунке 33.В качестве основного вакуумного насоса-компрессора III был использовандвухроторныйнасос-компрессорНВД-600производстваказанскогоАО«Вакууммаш» c номинальной скоростью откачки 150 л/с и мощностьюэлектродвигателя 1,1 кВт.Поддержание требуемого уровня вакуума в системе обеспечивалосьпосредствомвспомогательногопластинчато-роторногомаслозаполненноговакуумного насоса предварительной откачки IV модели RA 0025 F 5A3 (пригоднойдля работы с водяными парами) производства немецкой компании Busch. Скоростьоткачки – 7 л/с, остаточное давление – 10 Па, номинальная мощностьэлектродвигателя 0,75 кВт. Вакуумный насос IV подключен по газобалластнойсхемедляпредотвращенияповерхностях камеры сжатия.возможнойконденсациивлагинарабочих73Принципиальная схема экспериментального стенда ВТД:І – герметичная камера, ІІ – КИ, ІІІ – ДВН,ІV – вспомогательный вакуумный насос, V – сборник дистиллята;PI – механический вакуумметр; LI – индикатор уровня; EI –мультиметры;TE – температурные датчики; TIRC – электронный измеритель температуры;ПК – персональный компьютер; 1–8 – точки замера температуры термопарамиГермокамера I представляет собой алюминиевый бак диаметром 400 мм сверхней прозрачной крышкой из оргстекла (рисунок 34).
Для наблюдения зарежимом теплообмена в корпусе гермокамеры предусмотрены два смотровыхстекла.Внутригермокамерырасположенвертикальнотрубныйконденсатор-испаритель (рисунок 35), выполненный из тонкостенных нержавеющих трубвнешним диаметром 40 мм и высотой 800 мм. Площадь теплообменного аппаратаКИ1,5м .74Фотография гермокамеры экспериментального стенда ВТДФотография КИ экспериментального стенда ВТД75На стенде ВТД предусмотрена фиксация основных параметров работы, аименно:производительностьподистилляту;потребляемаяэлектрическаямощность; значения температур воды и водяного пара. Показания температурырегистрируются в 8 точках с помощью измерительного прибора модели ТРМ138(включен в Госреестр СИ) производства фирмы «ОВЕН» и предварительнооткалиброванных чувствительных элементов типа термометров сопротивленияДТС014-100П и термопар ДТПL011 [64].
Чувствительные элементы расположеныв объеме воды, на внешней стенке КИ и на расстоянии 0,5 мм от внутренней стенки,в соответствии с приведенным выше рисунком 33. Мощность фиксируетсяэлектронным ваттметром «ОВЕН» ИМС-Ф1. Производительность по дистиллятуопределяется визуально с помощью уровнемера.Общий вид спроектированного экспериментального стенда показан нарисунке 36. Конструкционные особенности вакуумных систем подробно описаныв [34, 74] и в данной работе не приводятся.Общий вид экспериментального стенда ВТД76В принятых условиях работы ВТД температурные уровни процессов фазовыхпревращений и окружающей среды практически равны. Однако для минимизациивлияния разницы температур окружающей среды и рабочего тела все элементыустановки были теплоизолированы, что можно видеть на фотографии стенда,прошедшего пусконаладку (рисунок 37).Общий вид экспериментального стенда ВТД в готовности к работе773.2 Методика проведения экспериментаСерия экспериментов по определению удельной производительности ВТД набазе ДВН и параметров режима теплоотдачи и выхода установки наустановившийся режим работы проводился в соответствии со следующейметодикой.В герметичный сосуд I выше уровня КИ, предварительно заливается водаобъемом 120 литров.
Выдерживается необходимое время для стабилизациитемпературы системы. Затем включается вакуумный насос предварительнойоткачки IV для удаления воздуха из системы.При создании требуемого уровня разрежения насос ІV выключается изапускается основной насос-компрессор ДВН ІІІ, который откачивает водяныепары из гермососуда І и нагнетает их в трубы КИ.В течение эксперимента в гермососуде І поддерживается уровень воды путемдискретной подачи исходной воды с известной температурой через вакуумныйкран при одновременном кратковременном запуске насоса ІV для удалениярастворенных в воде газов. Время работы вспомогательного насоса равняется 30секундам с периодичностью включения 600 секунд, что составляет 5% от общеговремени работы основного насос-компрессора. Отвод рассола из установки неосуществляется, во всех экспериментах степень извлечения дистиллята равняется1.Показания температуры кипения и конденсации воды, производительностиустановки и потребляемой мощности фиксируются в реальном времени.
На ихосновании определяется усредненное значение удельной производительности сшагом температуры кипения воды в 1 °С.Отвод дистиллята осуществляется в сборник конденсата объемом 22 л. Поокончанииэкспериментадополнительноопределяетсяусредненнаяпроизводительность установки при опустошении сборника дистиллята.78По завершению испытания выключаются вакуумные насосы. Открываетсявакуумный кран для выравнивания давления в системе до атмосферного. Стендприводится в первоначальное состояние.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
