Алі Гарбіль Набіль. Альтернативні системи кондиціонування повітря з прямою сонячною регенерацією абсорбенту

brief description

Алі Гарбіль Набіль. Альтернативні системи кондиціонування повітря з прямою сонячною регенерацією абсорбенту : Дис... канд. наук: 05.05.14 2006

Аль Гарбі Набіль. «Альтернативні системи кондиціонування повітря з прямою сонячною регенерацією абсорбенту». Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.05.14 «Холодильна та кріогенна техніка, системи кондиціонування». Одеська державна академія холоду, Одеса, 2006.
Розглянуто сучасний стан в області сонячних систем охолодження середовищ і кондиціонування повітря, основаних на використанні відкритого абсорбційного циклу. Визначено фактори, які негативно відбиваються на розвитку АСКП, в першу чергу високі температури регенерації абсорбентів і велика кількість ТМА, що входять у системи (абсорбери-осушувачі, випарні охолодники, градирня, десорбер-регенератор, теплообмінники). Схеми АСКП побудовані на використанні прямої регенерації абсорбенту. Розроблено конструктивне оформлення плівкових поперечноточних ТМА на основі багатоканальних полікарбонатных плит. Це рішення уніфіковано для всіх ТМА і для сонячного колектора-регенератора, де така плита служить прозорою ізоляцією СК-Р.
Виконано експериментальне дослідження ТМА в режимах випарного охолодження і осушування повітря і одержані розрахункові залежності ступеню випарного охолодження Eж= f (L), і ступеню використання повітря Eг= f (L), а також ступеня осушування повітря в абсорбері ЕАБГ= f (L) і ступеню використання абсорбенту ЕАБf (L), де l = GГ/GЖ(GГ/GАБ), L = l/lИД. Уточнено межі протікання процесів, що розглядаються, з урахуванням реальних значень відносної витрати повітря: l = GГ/GЖ. Для сонячних колекторів-регенераторів одержано залежності стандартного виду h = f[0.5(tf1+ tf2) t0]/J, тобто, ККД від приведеної температури. Розроблена АСКП, включаючи основний блок охолодження, і виконано аналіз її можливостей. АСКП здатна забезпечити одержання комфортних параметрів повітря для будь-яких кліматичних умов земної кулі (у межах вологовмісту зовнішнього повітря до 25г/кг і температури зовнішнього повітря до 450С). Порівняно із парокомпресійними системами, АСКП забезпечує значне зниження енерговитрат (до 40%), що підтверджується малочисленними даними експлуатації аналогічних установок. На основі методології «Повний життєвий цикл» показано, що час повернення енергії для різних типів СК-Р суттєво залежить від матеріалів, які використовуються в конструкції СК. Полімерний сонячний колектор-регенератор СК-Р має суттєву перевагу у величині впливу на довкілля при перерахунку на 1 ГДж енергії, що виробляється, перед повітряними СК традиційного типу.

Для створення сонячних холодильних систем перспективний відкритий абсорбційний цикл, оснований на використанні сонячної енергії для регенерації абсорбенту; перспективно сонячне кондиціонування повітря, що обумовлено кореляцією між інсоляцією і рівнем охолодження, що потрібно (комплексом термовологісних параметрів повітря для АСКП); пряма регенерація абсорбенту найбільш перспективна для районів земної кулі з високим рівнем сонячної активності (Україна, країни північнофриканського регіону) і дозволяє істотно спростити конструкцію регенератора (десорбера), а також скоротити габарити і вартість сонячної системи в цілому;
Для АСКП найбільш явно виражена залежність ефективності від температури охолоджуючої води, тобто від роботи градирні, що обслуговує абсорбер. Це пов’язано із зростанням ізотермічності процесу абсорбції і зниженням температури осушеного повітряного потоку, що залишає абсорбер;
Із двох варіантів полімерних повітряних СК, з полімерним повітряним СК і СК-регенератором сполучуваного типу (СК-Р), останній є більш перспективним, оскільки в першому випадку потрібна ще і організація руху регенераційного повітряного потоку через десорбер, що є достатньо проблематичним; із двох розроблених варіантів СК-Р перспективним є тип СК-Р2;
В АСКП доцільно використовувати розчин H2O+LiBr+ZnCl2+CaBr2, який є переважним з точки зору тепло- і масообмінних характеристик, а також надійності експлуатації (висока розчинність і відносно низька корозійна активність); орієнтовний робочий інтервал концентрацій складає 70-75%;
В якості насадки ТМА для основних процесів, абсорбції і випарного охолодження, - використані полімерні багатоканальні плити із полікарбонату, що забезпечує безфорсуночний розподіл рідини; у всіх ТМА прийнята поперечноточна схема контактування газу і рідини;
Показано, що умови експлуатації випарного охолодника (абсорбера) визначаються характеристичним числом L = l/lИД, де l і lИДвідносна витрата повітряного потоку (GГ/GЖ), для реального ТМА і його ідеальної моделі, що характеризується умовами термодинамічної рівноваги на обох кінцях апарату;
Проведено експериментальні дослідження процесу випарного охолодження при адіабатичному і політропічному процесах і одержані залежності у вигляді EЖ= f(L), EГ= f(L) і E = f(L), що забезпечують розрахунок цих процесів; для ефективності процесу абсорбції, тобто, ступеню осушування повітря в абсорбері ЕАБГі ступеню використання абсорбенту ЕАБ, були одержані залежності від характеристичного числа L, где l = GГ/GАБ;
Проведено випробування розробленого повітряного сонячного колектора модифікації СК-Р2, які показали його працездатність у складі АСКП і одержана залежність ЮСК= ТПР, що забезпечує розрахунок СК-Р;
Одержані залежності зміни вологовмісту повітря в абсорбері (Dx) і температури десорбції (tD) від приведеної концентрації розчину зростання концентрації приводить до зростання ефективності процесу осушування повітря, але при цьому росте температура десорбції; у робочому діапазоні концентрацій розчину (о* = 0.8 0.85) температура регенерації (десорбції) не перевищує 800С, що забезпечується розробленим сонячним колектором-регенератором СК-Р2.

Розроблена АСКП здатна забезпечити одержання комфортних параметрів повітря для будь-яких кліматичних умов земної кулі (в межах вологовмісту зовнішнього повітря до 25г/кг і у межах температури зовнішнього повітря до 450С); порівняно із традиційними парокомпресійними системами кондиціонування повітря альтернативна система АСКП забезпечує значне зниження енерговитрат (до 40%), що підтверджується мало чисельними даними експлуатації аналогічних установок.
На основі методології «Повний життєвий цикл» (Life Cycle Assessment - LCA) показано, що час повернення енергії для різних типів СК-Р суттєво залежить від матеріалів, які використовуються в конструкції СК; полімерний сонячний колектор-регенератор СК-Р має суттєву перевагу у величині впливу на довкілля при перерахунку на 1 ГДж енергії, що виробляється, перед СК традиційного типу.