Радченко Андрій Миколайович. Підвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів суднових систем мікроклімату

brief description

Радченко Андрій Миколайович. Підвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів суднових систем мікроклімату : дис... канд. техн. наук: 05.08.05 / Національний ун-т кораблебудування ім. адмірала Макарова. - Миколаїв, 2005

Радченко А.М. Підвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів суднових систем мікроклімату. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.05 суднові енергетичні установки. Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2005.
Дисертація присвячена підвищенню енергетичної ефективності та безпеки експлуатації суднових систем мікроклімату шляхом теплогідродинамічного удосконалення випарниково-компресорних вузлів. В основу вирішення поставленої задачі покладено гіпотезу, згідно з якою включення до складу випарниково-компресорних вузлів відокремлювача рідини та інжектора або регенеративного теплообмінника забезпечує експлуатацію випарника-повітроохолоджувача з вологою парою на виході, а компресора із сухою парою на вході. Для обгрунтування цієї гіпотези та вибору раціональних схемно-конструктивних рішень випарниково-компресорних вузлів виконано аналіз їхньої енергетичної ефективності при максимальних для кожного варіанта густинах теплового потоку в повітроохолоджувачах і відповідних оптимальних масових щвидкостях холодоагенту в змійовиках з урахуванням сумісної роботи повітроохолоджувача та компресора. Встановлено, що багатоелементні випарниково-компресорні вузли ССМ, які включають випарник-повітроохолоджувач, компресор, відокремлювач рідини, регенеративний теплообмінник або інжектор, забезпечують підвищення густини теплових потоків у випарниках-повітроохолоджувачах на 35...40 % або холодильних коефіцієнтів на 10...20 %.

1. У дисертації вирішено важливу для суднової енергетикинауково-прикладну задачупідвищення ефективності сумісної роботи повітроохолоджувачів і компресорів ССМ шляхом раціонального проектування та теплогідродинамічного вдосконалення повітроохолоджувачів.
2. Багатоелементні випарниково-компресорні вузли ССМ, які включають випарник, компресор, відокремлювач рідини, РТО або інжектор, забезпечують підвищення густини теплових потоків у В-ПО на 35...40 % або холодильних коефіцієнтів на 10...20 % у порівнянні з традиційною роботою В-ПО з перегрівом пари на виході, що дозволяє скоротити загальні витрати палива на суховантажних суднах на 0,2...0,4 %, а на пасажирських на 3...6 %.
3. Вперше встановлено, що з підвищенням теплового навантаження на В-ПО (зі збільшенням тиску кипіння і відповідно продуктивності компресора) небезпека гідравлічних ударів у компресорі зростає через збільшення вологовмісту дисперсних потоків, обумовленого більш раннім за паровмістом осушенням змійовиків В-ПО.
4. Вперше розроблено основи раціонального проектування і математичну модель суднового В-ПО, що забезпечують досягнення максимальних густин теплового потоку. На відміну від існуючих математична модель включає визначення оптимальної масової швидкості холодоагенту в змійовиках В-ПО і граничного паровмісту переходу від дисперсно-кільцевої до дисперсної течії, а також враховує перегрів пари відносно диспергованої в ній рідини.
5. Встановлено, що дляR22 оптимальні масові швидкості складають 150200, а для холодоагентівR142В 100...150,R600 (н-бутан) 50...100 кг/(м2с).
6. Вперше виявлено закономірності впливу режимних параметрів (перегріву пари відносно диспергованої рідини та пари на виході з В-ПО, продуктивності компресора, температури повітря), схемних рішень і конструктивних характеристик (степеня оребрення В-ПО, діаметра трубок) випарниково-компресорних вузлів ССМ на максимальні густини теплового потоку у В-ПО і відповідні їм оптимальні масові швидкості (w)optхолодоагенту в його змійовиках. Встановлено, що при оптимальних значеннях масової швидкості В-ПО працює практично в зоні конвективного випаровування, а екстремуми густини теплового потоку мають пологий характер, який допускає 30...40 % відхилення масових швидкостей холодоагенту від оптимальних величин (w)optі дозволяє за останні приймати значення (w)opt, розраховані для змочених рідиною ділянок змійовиків В-ПО.
7. На основі виявлених закономірностей розроблено і реалізовано в схемно-конструктивних рішеннях раціональні принципи організації теплогідродинамічних процесів у випарниково-компресорних вузлах ССМ. Встановлено, що глибока регенерація теплоти і рециркуляція рідини у В-ПО, які виключають осушення змійовиків, забезпечують підвищення густини теплового потоку у В-ПО на 35...40 % або холодильного коефіцієнта на 10...20 % у порівнянні з циклом без регенерації. Традиційна регенерація з перегрівом усмоктуваних компресором парів і роботою В-ПО у режимі "сухої стінки" недоцільна, оскільки зростання густини теплового потоку у В-ПО незначне і складає 10...15 %. Із збільшенням степеня оребрення, швидкості повітря і його температури ефективність глибокої регенерації та рециркуляції рідини у В-ПО зростає.
8. Результати роботи можуть бути використані крім суднових у системах мікроклімату на автомобільному й залізничному транспорті, на стаціонарних об'єктах, у суднових морозильних апаратах, у тепловикористовуючих установках для суднової та стаціонарної енергетики.