Динаміка кристалізації льоду на вертикальних охолоджуваних трубах в елементах акумуляторів теплової енергії систем охолодження та кондиціювання повітря
eNUFTIR
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Динаміка кристалізації льоду на вертикальних охолоджуваних трубах в елементах акумуляторів теплової енергії систем охолодження та кондиціювання повітря
Динамика кристаллизации льда на вертикальных охлаждаемых трубах в элементах аккумуляторов тепловой энергии систем охлаждения и кондиционирования воздуха Dynamics of ice crystallization on vertical cooled down pipes in elements of thermal energy accumulators within refrigeration and air-conditioning systems |
|
| Creator |
Пилипенко, О. Ю.
Пилипенко, А. Ю. Pilipenko, O. |
|
| Subject |
математична модель
математическая модель mathematical model кристалізація лід дослід акумулятор теплової енергії теплообмін кореляція валідація льодоакумулятор кристаллизация лёд эксперимент аккумулятор тепловой энергии теплообмен корреляция валидация льдоаккумулятор crystallization ice experiment thermal energy accumulator hit-transfer correlation validation ice generator |
|
| Description |
Обґрунтовано можливість зменшення електроспоживання підприємствами молочної промисловості, а також офісно-розважальними центрами за рахунок суттєвого зниження споживання холоду в години пікового енергоспоживання шляхом акумуляції холоду в нічні години з подальшим його використанням в години максимального енергоспоживання Компенсація пікового холодоспоживання реалізовувалася безпосередньо використанням накопиченого холоду на зниження температури холодоносія або шляхом зниження температури конденсації в циклі холодильної установки. Розроблено математичну модель намороження льоду на циліндричній теплообмінній поверхні, яка охолоджується безпосередньо киплячим холодильним агентом або однофазним теплоносієм. Адекватність моделі підтверджено власними дослідними даними та даними, що містяться в літературі. Показано, що за умови реалізації охолодження льодогенеруючої поверхні однофазним теплоносієм, тобто за умови сталого теплового потоку від охолоджуваної поверхні, модель узагальнює експериментальні дані з точністю ±6 %, і безпосередньо може використовуватись для розрахунку та проектування акумуляторів холоду такого типу. Для випадку охолодження льодогенеруючої поверхні киплячим холодильним агентом розроблено напівемпіричну методику узагальнення дослідних даних та отримано систему коригуючих співвідношень. Розроблено методики розрахунку миттєвої товщини льоду на будь-який час циклу намороження у межах від 0 до 15000 с, а також побудови графіків зміни товщини льоду в часі. Розроблено методики та програми розрахунку акумуляторів теплової енергії з накопиченням льоду на теплообмінній поверхні з безпосереднім охолодженням льодогенеруючої поверхні. Разработаны варианты оптимизации реальных графиков электропотребления ООО «Шосткинский гормолкомбинат». Представлены варианты оптимизации с использованием накопленного холода на нужды технологического процесса и на снижение температуры конденсации. Разработана математическая модель процесса льдообразования на вертикальной цилиндрической поверхности.24 Уравнение скорости льдообразования решено численными методами при варьировании режимных параметров процесса, что позволило оценить степень влияния основных режимных параметров процесса на динамику кристаллизации льда. Выполнена валидация предложенной математической модели путем сопоставления с имеющимися в литературе данными, полученными в условиях, отражающих частные случаи предложенной модели. Показано, что для условий охлаждения льдогенерирующей поверхности однофазным хладоносителем модель описывает имеющиеся в литературе данные с максимальной погрешностью 6 % и может быть непосредственно рекомендована к расчетам. Разработана экспериментальная установка для изучения процесса намораживания льда на вертикальной трубе, охлаждаемой непосредственным кипением холодильного агента. Для непрерывного измерения изменяющейся толщины льда во времени использовался оптический метод измерений. Проводилась одновременная фото- и видеосъѐмка с помощью цифровой техники, которая управлялась с помощью компьютера. Синхронизация осуществлялась путем подачи лазерного маркера, который фиксировался фото- и видеокамерой. Измерение толщины льда на фото- и видеографических файлах проводилось с помощью программ PixelRuler 2 и AutoCad 2008. По результатам калибровки точность измерения толщины льда составила 0,1 мм. Результаты расчетов по предложенной математической модели сопоставлены с полученными таким образом экспериментальными данными. Величины коэффициентов теплоотдачи к кипящему внутри льдогенерирующей трубы холодильному агенту, которые использовались в математической модели, определялись в рамках допущения о преобладающем механизме пузырькового кипения. При этом снижение интенсивности теплоотдачи, как следствие падения теплового потока в результате роста толщины льда, учитывалось путем применения пошагового расчета. При таком подходе на выделенных участках временного интервала льдообразования определялись дискретнолокальные коэффициенты теплоотдачи в зависимости от осредненной на і-том интервале толщины льда. Прирост толщины льда на каждом і-том интервале рассчитывался на основании допущения о постоянстве значения коэффициента теплоотдачи на текущем интервале. Достигнутая толщина льда на і-1 интервале принималась как граничные условия для і-го интервала. Результаты расчетов, выполненных таким образом, при надлежащем выборе интервалов существенно приблизились к экспериментальным данным. На основе предложенной математической модели разработаны корреляционные соотношения, позволяющие определить мгновенную толщину льда при льдообразовании на непосредственно охлаждаемых льдогенерирующих поверхностях в широком диапазоне изменений температур воды, подводимой к теплообменной поверхности, и кипящего холодильного агента. Соотношения рекомендовано использовать при расчете и проектировании аккумуляторов тепловой энергии периодического действия с 25 накоплением льда на теплообменной поверхности при еѐ непосредственном охлаждении кипящим холодильным агентом. На основании предлагаемой модели и корреляционных соотношений разработана методика подбора аккумуляторов тепловой энергии периодического действия с накоплением льда на теплообменной поверхности с еѐ охлаждением однофазным теплоносителем или кипящим холодильным агентом. Указанная методика позволяет определить максимально возможную толщину льда при конкретных условиях работы холодильной машины. Благодаря учету условий работы, определяется оптимальная толщина льда соответствующая конкретным условиям производства, что в свою очередь оптимизирует график холодопотребления. Разработан пакет программ для оперативного подбора аккумуляторов холода и расчета основных энергетических и экономических показателей. The possibility of the reduction of power consumption at dairy plans and business centers has been proven. This reduction can be achieved due to a significant decrease in cold consumption during the peak consumption periods by means of the cold accumulation at night time with its further realization during the periods of cold maximum consumption. Compensation in peak cold consumption may be realized by the use of cold previously accumulated directed towards the reduction of cooling agent’s temperature or by means of the reduction of condensation temperature within the cycle of the refrigeration unit. A mathematical model has been developed which accounts for ice growth rate over the cylindrical heat transfer surface which is being directly cooled down by the evaporating refrigerants or by means of convective one phase cooling agent. The model has been validated by the experimental data obtained by the author as well as by the data available in literature. It has been shown that under the conditions of the ice generated surface cooling by one phase cooling agent i.e. under the condition of the constant heat flux from the cooling surface, the model generalizes experimental data with an accuracy ±6 % and thus may be used directly for the design calculations of cold accumulators of the said type. Under the condition of the ice generating surface cooling directly by means of the evaporating refrigerant, a semi-empirical method of the experimental data correlation has been obtained. The developed method allows calculating the immediate ice thickness for any time within 26 a cycle of icing at a range of 0…15000s. It also allows drawing the graphs of ice thickness growth in time. The method and software program for the design calculations of thermal accumulations with ice generations on the heat transfer surface with a direct cooling have been presented. |
|
| Publisher |
НУХТ
|
|
| Date |
2013-01-28T09:49:44Z
2013-01-28T09:49:44Z 2012 |
|
| Type |
Other
|
|
| Identifier |
Пилипенко, Олексій Юрійович
Динаміка кристалізації льоду на вертикальних охолоджуваних трубах в елементах акумуляторів теплової енергії систем охолодження та кондиціювання повітря: автореф. дис... канд. тех. наук : 05.14.06 / НУХТ. - К., 2012. - 26 с.
http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/5666 |
|
| Language |
uk_UK
|
|