Водоаміачні термотрансформатори

На дійсному етапі розглянемо термоекономічну ефективність використання понижуючого чи підвищувального АТТ. Видно, що при малих різницях температур (Т_ГОР-Т_СР) необхідно використовувати підвищувальні АТТ, при великих різницях температур - понижуючі АТТ.

Таким чином використання підвищувальних чи понижуючих АТТ у складі енергетичних систем не є альтернативою. Маса устаткування різного типу АТТ змінюється незначно при зміні режиму роботи і у середньому складає: для підвищувальних АТТ - 150 кг/кВт; для понижуючих АТТ - 50 кг/кВт.

Використання комплексних систем теплохолодоелектропостачання збільшує виробництво електроенергії і теплоти за рахунок зниження нижнього температурного рівня в прямому циклі і подальшій його трансформації (у зворотному циклі) на рівень виробництва корисної теплоти. На закінчення необхідно вказати, що застосування розглянутих автором комплексних систем малої енергетики здатно забезпечити суттєвий економічний і екологічний ефект.

Глава 7. Основи термоекономічних розрахунків, апробація математичних моделей елементів і систем водоаміачних термотрансформаторів

У завершення роботи розглянуті результати термоекономічних розрахунків, що дають уявлення про кількісні і якісні характеристики роботи різних типів водоаміачних термотрансформаторів, підтверджують термодинамічні теорії, висловлені автором. Результати розрахунків апробовано на експериментальному матеріалі різних авторів.

Раніше було показано, що схемно-циклові рішення з послідовною абсорбцією дуже перспективні, отже задача визначення ₄ актуальна, тому що впливає відночас на капітальні та експлуатаційні витрати АТТ.

Автор розглядає основи проектування абсорберів у термінах термоекономіки з використанням мінімально достатнього експериментального матеріалу.

Традиційне уявлення про пряму і пропорційну залежність між ростом ₄ і Р_А при обчислюванні винятково теплообміну не дотримується, отже на етапі побудови циклу необхідно водночас враховувати наявність тепло- і масообмінних процесів, як _А =(Т_ж, _ж).

На проведених досліджень по вивченню тепло- і масообміну в рідкій фазі водоаміачного розчину можна констатувати, що в розглянутому режимі роботи абсорберів АТТ (0,1...0,5 МПа) величина _ж =0,028кг/кг, що при обчислювальні тепло-масообміну складає _А = 5..6С, а винятково теплообміну - ₄ = 10...15^о. Математична модель (через громіздкість не приведена) апробована на експерименті проф. Б.А.Мінкуса.

Методика створення термоекономічних розрахунків для ректифікатора-дефлегматора йде від експерименту до теорії, що дозволяє перекладати її на теорію зверненого ректифікатора по шляху “теорія-практика”. В аналізі використано експеримент проф. В.А.Мінкуса: концентрація міцного розчину в змінювалася в діапазоні 0,246…0,446 кг/кг, при цьому концентрація пари на виході з дефлегматора підтримувалася 0,998 кг/кг. Аналіз експериментальних залежностей величини ККД ректифікатора (рис.25,а) показав, що низькі значення _R спостерігалися в двох випадках:

при охолодженні дефлегматора всім міцним розчином;

при охолодженні дефлегматора міцним розчином з низьким значенням _R.

Якісне порівняння ефективності застосування зверненої ректифікації автор демонструє на експерименті проф. G.Alefeld, у якому звернена ректифікація обмежувалася лише зоною адіабатної стабілізації: при зниженні Р_О ефективність використання зверненого ректифікатора зростає, тому що зона адіабатної стабілізації збільшується; при підвищенні Р_О ефективність використання зверненого ректифікатора знижується аж до можливості відмовлення від нього, тому що зона адіабатної стабілізації зменшується.

Таким чином, автор довів ефективність використання системи “ректифікація-дефлегмація”-“абсорбція зі зверненою ректифікацією”.

Розглянемо результати термоекономічних розрахунків цієї та альтернативний для неї систем. Розрахунок проводився в широкому діапазоні =25...55 і гріючого джерела, Т_ГОР=Т₂=…140С.

В аналогічних режимах для порівняння був розрахований дійсний термотрансформатор (без зверненого ректифікатора і додаткового абсорбера), запропонований E.Altenkirch (дані, що відповідають цьому схемному рішенню приймалися за 100%).

З класифікації бачимо, що досить велика кількість схемних рішень належить гібридним і компресорним тепловикористовуючим термотрансформаторам, тобто супроводжується використанням блоку “турбіна-компресор”. Створена математична модель завершується розрахунком безрозмірної величини яка показує, що функцією роботи турбіни і компресора є одночасно термодинамічні і конструктивні параметри.

Експериментальні дані вказали, що для одноступеневих агрегатів значення змінюється в межах від 0,08 до 1,65. Для демонстрації ефективності роботи агрегату “турбіна-компресор” на водоаміачному розчині автор наводить розрахунково-експериментальні дані (експеримент проводився в ОТІХП (ОДАХ) під керівництвом проф. Баренбойма А.Б.). Отримані результати є справедливими для будь-якого режиму роботи, при цьому експериментальне підтвердження вже не буде потрібним.

Представимо результати термоекономічних розрахунків різних типів водоаміачних термотрансформаторів. Розрахунки проводилися в режимі роботи холодильної машини в широкому температурному діапазоні =25...55…55 при Т_ГОР=120С.

Тариф на гріючий теплоносій (димові гази як вторинні енергоресурси) прийнятий 58,62 DM/ГДж. Тариф на воду - 0,1 DM/м³, усереднена вартість 1м² теплообмінної поверхні усіх теплообмінних апаратів - 500DM. Конструкція усіх апаратів - пластинкові компактні теплообмінники: абсорбер - k=2100 Вт/м²К; генератор k=2300 Вт/м²К; конденсатор і випарник - k=1000 Вт/м²К; РТО - k=1300 Вт/м²К. Час роботи - 5000 годин у рік (10 років), дисконтування - 1% у рік.

Проаналізуємо отримані результати.

Ексергетична ефективність.

Функція _ЕХ має максимум у досить вузькому діапазоні значень =30...35. Для АКТТ при значенні =25 величина _ЕХ відсутня, тому що створення схемно-циклового рішення цього типу термотрансформаторів при малій різниці Т_КАМ і Т_СР недоцільно. При збільшенні ексергетична ефективність АТТ і АКТТ зрівнюється. Традиційно високу ексергетичну ефективність демонструє К(Т)ТТ з блоком “турбіна-компресор”.

Термоекономічна ефективність.

Функція у розглянутому діапазоні роботи аналогічно _ЕХ має максимум. При фіксованому значенні Т_ГОР=120С максимуми збігаються, тому що збігаються тарифи на гріючий теплоносій.

Цікаво відзначити, що тільки результати термоекономічного аналізу показують, що АКТТ при малих значеннях є малоефективним у порівнянні з АТТ і К(Т)ТТ, а при збільшенні явно випереджає їх.

Висока термоекономічна ефективність К(Т)ТТ спостерігається при невеликих значеннях , коли Т_ГОР>>Т_СР. При збільшенні Т_СР (а, отже, і ) ефективність роботи прямого циклу в складі К(Т)ТТ різко зменшується, викликаючи зменшення величини .

Задача оптимізації проміжного тиску в двоступеневому КТТ. Аналіз та оптимізацію було зроблено для схемно-циклового рішення при умовах роботи в інтервалі концентрацій _t=0,75...0,9. Для порівняння виконано розрахунок аміачної машини (_t=1). Вихідні дані: Q_o=50кВт; T_O^min= -30C; T_O^max= -10C; T_К^min= 65C.

Проаналізуємо отримані результати : максимальні значення СОР спостерігаються при використанні в машині водоаміачного розчину з концентрацією _t=0,9. При цьому максимум відповідає Р_пр=6 МПа. З погляду термоекономіки функція V_h - капітальні витрати на компресорне устаткування. Характер поверхні рішень Ne обернено пропорційний СОР, отже, найменші експлуатаційні витрати мають машини, що використовують водоаміачний розчин з концентрацією _t=0,9.

Спільне рішення часткових задач оптимізації формує термоекономічну модель системи в цілому.

Тільки багатокритеріальний аналіз “СОР-N_e-V_h” дозволяє провести глобальну оптимізацію по спільному виборі проміжного тиску і концентрації робочої речовини. Відзначимо, що результати є справедливими винятково для обраного схемного рішення в заданому режимі роботи.

У зв'язку з тим, що задача оптимізації різниць температур в АТТ виконується вперше та у термінах задачі про найкоротший шлях у графі точок зчленування різниць температур, для зменшення розмірності задачі було зроблено припущення - оптимізації підлягає тільки термохімічний компресор (₆=0; _СР=0).

Об'єктом проведення оптимизаційних розрахунків був прийнятий дійсний АТТ (Q_O=10кВт). Умови проведення аналізу аналогічні вищевказаним, Т_хол= -10^оС; Т_ср=+29^оС.

Функцією оптимізації прийнято розрахункові витрати за 10 років експлуатації.

Вершини графа призначені евристично:

₂{Х₁=4 Х₂=6 Х₃=8 Х₄=10 Х₅=12 Х₆=14}; ₃{Х₇=2 Х₈=3 Х₉=4 Х₁₀=5};₄{Х₁₁=2 Х₁₂=3 Х₁₃=4 Х₁₄=5 Х₁₅=6}.

Поетапні результати оптимізаційних розрахунків показали, що Z=(₃, ₄) - монотонно підіймані поверхні з мінімальним значенням функції оптимізації, що збігає з Z_min=(₃^max, ₄^max), у розглянутому випадку ₃=5 і ₄=6. Оптимальне значення ₂ визначалося за умови ₂=var. Результат оптимізації - ^opt₂=6.

Таким чином, у графі точок зчленування різниць температур оптимальний шлях ухвалення рішення Х₀ Х₃ Х₁₀ Х₁₅ Х₁₆, що буде відповідати Z_opt = Z_min = 12366,58 DM/10 років.

Задачу оптимізації режиму роботи АТТ автор представляє в термінах С-кривих як графічної інтерпретації термоекономіки.

Проаналізуємо отримані результати. З аналізу сімейства С-кривих бачимо, що максимальне значення _ЕХ досягається при роботі АТТ з =40...50.

Максимально можливу ексергетичну ефективність _ЕХ=0,42 (одноступеневого АТТ) можна одержати при сполученні Т_О і Т_К, що відповідають значенню температурного фактора =45.

Величина =25 характеризує АТТ з малими питомими витратами на i-ий рік експлуатації, але і низькою ексергетичною ефективністю.

При режимі роботи =55 ексергетична ефективність також невисока, але питомі витрати зростають у 1,5...2 рази. Відповідно до теорії аналізу С-криві капіталовкладення, пов'язані з необхідністю використання гріючого джерела, з ⁱ<^opt (не суттєво відрізняються у різних режимах роботи.

ВИСНОВКИ

1. Абсолютна більшість робіт з застосуванням методів сучасної прикладної термодинаміки в аналізі та оптимізації присвячено дослідженню енергетичних систем, що працюють по прямих термодинамічних циклах і окремих елементах термотрансформаторів (частіше - теплообмінних апаратів).

Методи сучасної прикладної термодинаміки для аналізу та оптимізації абсорбційних і гібридних термотрансформаторів описані лише фрагментарно, а роботи з оптимального синтезу АТТ у літературі відсутні.

Наслідок цього - відсутність термодинамічної теорії АТТ для застосування методів сучасної прикладної термодинаміки до різних задач оптимізації АТТ будь-якого ступеня складності.

Методи сучасної прикладної термодинаміки, основним з яких є термоекономіка (ексергоекономіка), дозволяють проводити аналіз, синтез і оптимізацію на новому якісному рівні.

2. Розроблена автором узагальнена класифікація описує усі відомі на сьогодні типи водоаміачних термотрансформаторів і дозволяє:

дати огляд можливих варіантів схемних рішень;

упорядкувати аналіз схемних рішень;

намітити шляхи наукового і патентного пошуку.

3. Термодинамічні дослідження тепло-масообмінних процесів в елементах складних і гібридних АТТ водночас з визначенням схемно-циклових рішень дозволяє створювати термотрансформатори з високим ступенем термодинамічної досконалості, тобто наблизити дійсний цикл до циклу-зразка.

4. Термодинамічний аналіз водоаміачних термотрансформаторів, заснований на запропонованому В.С.Мартиновським і Л.З.Мельцером “методі циклів” (для компресорних термотрансформаторов) може бути розширений для водоаміачних термотрансформаторів на початковому етапі шляхом вибору оборотного циклу-зразка. Використання узагальненого циклу Карно, узагальненого циклу Лоренца з наступної його “карнотизацією” (методом відповідних і еквівалентних циклів) дозволяє на рівні термодинамічного аналізу одержати основи термодинамічної теорії по скороченню внутрішньої необоротності в процесах регенерації теплоти, а також на підставі термоекономіки проводити оптимізацію зовнішньої необоротності по АТТ у цілому.

5. Адіабатність процесу зверненої ректифікації є функцією від орієнтації циклів у складі АТТ, тобто використання зверненого ректифікатора в складі підвищувального чи понижуючого АТТ. Процес зверненої ректифікації в понижуючому АТТ проходить:

адіабатно, якщо не існує зв'язку “абсорбер-дефлегматор”;

зі значним відводом теплоти при температурах нижче навколишнього середовища, якщо охолодження дефлегматора здійснюється холодним міцним розчином (існує зв'язок “абсорбер-дефлегматор”).

6. Використання водоаміачного розчину як робочої речовини компресорних термотрансформаторів дозволяє розглядати його як альтернативу нині застосовуваним речовинам CFC-и HCFC-типу при роботі термотрансформатора в режимі “високотемпературний тепловий насос”.

7. Розроблена теорія структурного аналізу, синтезу та оптимізації АТТ будь-якого ступеня складності спирається на ациклічні графи - граф точок зчленування, граф-дерево і двочастковий тепловий граф. Застосування теорії ациклічних графів у теорії термотрансформаторів, що працюють по змішаних циклах, є оригінальним і аналогів не має.

8. Уведення комбінованих термотрансформаторів у системи малої енергетики збільшує коло розв'язуваних нею задач і значно розширює області застосування за рахунок використання поновлюваних і нетрадиційних джерел енергії як гріючого джерела.

9. Результати термоекономічних розрахунків, виконаних автором чи при його участі та порівняння їх з розрахунково-експериментальними даними різних авторів підтверджують адекватність розробленої термодинамічної теорії, створених математичних моделей, тому можуть бути використаними в інженерній практиці.

термотрансформатор водоаміачний енергія

УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ

F - площина [м²];

- кратність циркуляції [кг/кг];

h - питома ентальпія [Дж/кг];

L, l - робота, питома робота [Дж (Дж/кг)];

P- тиск [Па]; Q - тепловий поток [Вт];

q - питома теплота, q_t - теплота змішання [Дж/кг];

r - теплота фазового переходу [Дж/кг];

S, s - ентропія, питома ентропія [Дж/К (Дж/кгК)];

Т, t - температура [К, ^оС]; W - потужність [Вт];

Z - витрати, [г.о.];

- ККД; П - втрати ексергії [Дж];

- полюс ректифікації;

- різниця температур [град];

- температурний фактор Карно;

- масова концентрація [кг/кг];

- термоекономічний фактор;

- температурний фактор, =(Т_О, Т_К)

індекси - насичена рідина;

- насичена пара;

min - мінімальний;

max - максимальний;

opt - оптимальний;

А - слабкий розчин;

гор - гріюче джерело;

D, п - пара;

ж - рідина;

к - конденсація;

о - кипіння;

пр - проміжний;

ср - середовище, що охолоджує;

хол - холодне джерело;

i, j - елемент;

R - міцний розчин;

t - загальний

Скорочення: АТТ - абсорбційний термотрансформатор;

КТТ - компресійний термотрансформа-тор;

КТ(Т)Т - компресорний тепловикористуючий термотрансформатор;

АКТТ - абсорбційно-компресорний термотрансформатор;

СОР - коефіцієнт перетворення (Coefficient of Performance)

Позначки на схемах (індекси): А - абсорбер;

Г - генератор;

Д - дефлегматор;

ДА - додатковий абсорбер;

ДВ - дросельний вентиль;

И - випарник;

КД - конденсатор;

КМ - компресор;

Н - насос;

ОЖ - віддільник рідини;

ОР - звернутий ректифікатор;

ПО - проміжний охолоджувач;

Р - ректифікатор;

РТО - регенеративний теплообмінник;

Т - турбіна;

ТО - теплообмінник;

ФКД - фор-конденсатор.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

Патент 12614 А Украина, МКИ F25B29/00. Теплосилова холодильна установка / Минкус Б.А., Морозюк Т.В., Чумак И.Г. - № 94117789; Заявл. 30.11.94; Опубл. 28.02.1997; Бюл. № 1. - Перший відрізняючий признак - зміна компресорної холодильної машини - абсорбційною.

Никульшин Р.К., Морозюк Т.В. Термодинамические основы и методы получения низких температур в холодильной и криогенной технике. Учебное пособие / под ред. И.Г. Чумака.- Одесса: ХТиТ, 1999.- 140с. - автори мають рівні права на весь матеріал.

Никульшин Р.К., Морозюк Т.В. Теоретико-графовые методы в термодинамическом анализе, синтезе и оптимизации холодильных машин (учебное пособие) / Одес. гос. акад.холода. - Киев, 1995.- 152 с.- Рус.- Деп. в ГНТБ Украины 16.02.95, № 598-Ук95. - автори мають рівні права на весь матеріал.

Morosuk T.V., Minkus B.A., Morosuk L.I., Nikulchin R.K. Absorption technique application perspective in the technology of fruits and vegetables storage // Science et technique du froid - Refrigeration science and technology.- 1994.- Vol. 3, P.165-172. - Схемне рішення, аналіз традиційних систем та пропонованої.

Драганов Б.Х., Морозюк Т.В., Гулько Т.В. Аккумулирование энергии в сельскохозяйственных системах теплохладоснабжения // Международный сельскохозяйственный журнал.-1996.-№ 2.- С.46-47. - Математичне моделювання акумулятора теплоти як трьохтечієвого теплообмінника.

Минкус Б.А., Морозюк Т.В. Абсорбционные термотрансформаторы с расширенной зоной дегазации // Химическое и нефтяное машиностроение.- 1996.- № 5.- С.40-42. - Вся робота автора (Мінкус Б.А. - наукові консультації).

Morosuk T.V., Morosuk L.I , Diassana B. Water-ammonia solution as a refrigerant for compressor refrigeration machines// Science et technique du froid - Refrigeration science and technology.- 1996.- Vol. 3.- P.375-382.- Термодинамічний аналіз, схемно-циклові рішення.

Никульшин Р.К., Морозюк Т.В., Морозюк Л.И. Метод расчета оптимального числа ступеней термодинамического цикла холодильных машин // Химическое и нефтехимическое машиностроение.- 1997.- №6.- С.28-29. - Узагальнена теорія математичного моделювання на графах, що має метод переноса на інші типи машин.

Morosuk L., Morosuk T., Diassana B., Tchaikovski V. Analyse thermodynamique des processus dans une machine frigorifique avec une variable chaleur specifique de la vapeur humide / Editors H.Auracher, M.Feidt, G.Tsatsaronis “Thermodynamics, heat and mass transfer of refrigeration machines and heat pumps”.- France, Nancy: Institut National Polytechnique de Lorraine, 1998, P. 99-105. - термодинамічний аналіз, схемно-циклові решення.

Morosuk T.V. Thermodynamic and economic analysis of the efficiency of absorption thermotransformers / Editor K.Fikiin “Advances in the refrigeration systems, food thechnologies and cold chan”.- Bulgaria, Sofia: Technical University of Sofia, 1998, P. 203-209.

Barenboim A., Morosuk T., Morosuk L. Heat-using refrigeration machines for agriculture // Science et technique du froid - Refrigeration science and technology.- 1998, Vol. 6, p.216-220. - термодинамічний аналіз, схемно-циклові рішення.

Морозюк Т.В. Модель выбора теплового насоса в составе энергетической установки // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 1999.- № 3.- С. 30-32.

Драганов Б.Х., Морозюк Т.В., Войтюк Д.Г. Анализ и теоретические основы использования геотермальных источников энергии в теплоиспользующих тепловых насосах // Вісник Державного університету “Львівська політехніка”, Серія “Проблеми економії енергії”.- 1999.- №2.- С. 69-73. Теоретичні основи, ексергетичний аналіз.

Никульшин Р.К., Морозюк Т.В. Выбор оптимального числа ступеней в термодинамических циклах холодильных машин // Холодильная техника и технология.- 1999.- № 61.- С. 30-35. - Теорія графа, постановка задачі оптимізації.

Морозюк Л.И., Морозюк Т.В. Сорбционные термотрансформаторы вчера-сегодня-завтра // Холодильная техника и технология.- 1999.- № 62.- С.120-125. - Обзор по водоаміачним термотрансформаторам - компресорним, гібридним.

Морозюк Т.В. Ректификация в водоаммиачных абсорбционных термотрансформаторах // Холодильная техника и технология.- 1999.- № 63.- С.13-17.

Морозюк Т.В. Анализ абсорберов в терминах термоэкономики // Холодильная техника и технология.- 1999.- № 64.- С. 5-11.

Никульшин Р.К., Морозюк Т.В., Морозюк Е.К. Математическая модель синтеза системы регенерации тепла в цикле холодильной машины теоретико-графовым методом // Холодильная техника и технология.- 1999.- № 64.- С. 19-25. - Узагальнена теорія математичечного моделювання на графах, що має метод переноса на інші типи машин.

Морозюк Т.В., Бородаев И.Е. Вопросы выбора холодильных машин для гипотермических установок // Вестник морской медицины.- 1999.- №4.- С. 98-100. - Технічная частина статті.

Морозюк Т.В., Морозюк Л.И. Водоаммиачные двухступенчатые термотрансформаторы // Вестник Международной Академии Холода.- 2000.- №1.- С. 9-11. - термодинамічний аналіз, схемно-циклові рішення.

Морозюк Т.В. Современные вопросы оптимизации термотрансформаторов // Вестник Харьковского госуд. политехн. унив.- 200.- № 95.- С. 76-84.

Морозюк Т.В., Морозюк Е.В., Лозовский С.В. Исследование эксергетической эффективности абсорбционных водоаміачних термотрансформаторів // Холодильная техника и технология.- 2000.- № 65.- С. 72-75. - Керівник роботи. Термодинамічний аналіз - вперше запропоновано цикл “Карно с РТО” для анализу цикла АТТ.

Morosuk T.V., Morosuk L.I. Analysis of the Real Thermodynamic Cycles of Compressor Thermotransformers working with mixture / Editor G.G.Hirs “From thermo-economics to sustainability”.- Nederland, Twente: Universiteit Twente, 2000.- Part II.- P.911-918. - Метод циклів в анализі компресорних водоаміачних термотрансформаторів.

Морозюк Л.И., Морозюк Т.В. Применение водоаммиачной смеси в современных холодильных машинах и тепловых насосах // Вестник Международной Академии Холода.- 2000.- №2.- С. 18-21. - термодинамічний аналіз, схемно-циклові решення.

Морозюк Т.В. Обращенная ректификация как метод повышения эффективности абсорб-ционных термотрансформаторов // Холодильная техника и технология.- 2000.- № 66.- С. 26-30.

Морозюк Т.В., Харковенко С.А. Термодинамический анализ традиционных и теплонасосных систем теплоснабжения // Научные труды Кременчугского госуд. политехн. инст. “Проблемы создания новых машин и технологий”.- 2000.- № 1(8).- С. 206-210. - Керівник роботи (публикація зі студентом). Автору належить ідея роботи, її теоретичні основи.

Morosuk T.V. Metoda entropijno-cyklowa w analizie termoekonomicznej absorpcyjnych przemiennikow ciepla// Chlodnictwo.- 2000.- No.7.- P.6-10.

Морозюк Т.В., Калиберда Б.В. Анализ характеристик двухступенчатых компрессорных водоаміачних термотрансформаторів // Холодильная техника и технология.- 2000.- № 67.- С. 29-34. - Керівник роботи (публикація зі студентом). Автору належить ідея роботи, її теоретичні основи.

Баренбойм А.Б., Морозюк Т.В., Минкус Б.А., Морозюк Л.И. Абсорбционно-компрессорные термотрансформаторы. Блок “турбина-компрессор” // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2000.- № 8.- С. 34-35. - Математичне моделювання, включення блока “турбина-компрессор” у склад гібридних АТТ.

Морозюк Т.В. Методы эксергоэкономики в оптимизации абсорбционных термотрансформаторов // Промышленная теплотехника.- 2000.- №4.- Том 22.- С. 15-19.

Морозюк Т.В. Обобщенная классификация водоаміачних термотрансформаторів // Холодильная техника и технология.- 2000.- № 68.- С. 16-22.

Войтюк Д.Г., Драганов Б.Х., Морозюк Т.В. Елементи термодинаміки нерівноважних процесів в дослідженні абсорбційних термотрансформаторів // Зб. наук. пр. Національного аграрного університету “Механізація сільскогосподарського виробницства”.- 2000.- Том VIII.- С. 159-165. - Використання методів термодинаміки нерівноважних процесів до аналізу процесса ректифікації-дефлегмації.

Морозюк Л.И., Морозюк Т.В. Высокотемпературный водоаммиачный тепловой насос // Вестник Международной Академии Холода.- 2000.- №3.- С. 24-26. - термодинамічний аналіз, схемно-циклові рішення.

Драганов Б.Х., Морозюк Т.В., Никульшин Р.К., Гулько Т.В. Теплонасосные системы с подземными аккумуляторами тепла // Промышленная теплотехника.- 2000.- №5-6.- Том 22.- С. 46-50. - Включення АТТ до складу систем тепло-холодопостачання.

Морозюк Т.В. Теория информации в термоэкономической оптимизации термотрансформаторов // Холодильная техника и технология.- 2000.- № 69.- С. 43-46.

Коханский А.И., Никульшин Р.К., Морозюк Т.В., Никульшина В.В. Термодинамический анализ необратимых потерь в действительных теплонасосных циклах // Судовые энергетические установки.- Вып.5.- 2000.- с.57-61. - Узагальнена теорія “ентропійно-циклового метода” термодинамічного аналізу.

Никульшин Р.К., Драганов Б.Х., Морозюк Т.В. Анализ теплонасосных систем теплохладоснабжения на основе эксерго-топологического представления математической модели // Сборник докладов IV съезда АВОК.- Москва (Россия).- 1995.- С.213-218.

Morosuk T.V., Minkus B.A., Morosuk L.I. L'intensification des processus dans les thermotransformers d'absorption par la saturation du melange riche // Proceedings of 19-th Congress IIR/IIF.- The Haag (Netherlands).- vol.III a.- P. 161-168.

Morosuk T.V. Morosuk L.I., Nikulchin R.K. Le moulage mathematique des schemas de machines frigorifiques par la methode de comte-theorie // Proceedings of Conference Comission IIR/IIF B1, B2, E1, E2.- Bucharest (Romania).- 1996.- P.260-267.

Morosuk T.V., Minkus B.A., Nikulshin R.K., Morosuk L.I. Absorption heat pumps builtin small power aggregated // Proceedings of “Conference International sur les pompes a chaleur a ba-sorption”.- Montreal (Canada).- 1996.- P.747-751.

Morosuk T.V., Morosuk L.I., Diassana B. Les schemas et les cycles des pompes a chaleur a compression // Proceedings of “5-th International Energy Conference”.- Toronto (Canada).- 1996.- vol.II.- P.231-236.

Морозюк Т.В., Морозюк Л.И. Применение абсорбционной теплонасосной техники для целей отопления и горячего водоснабжения при использовании нетрадиционных и возобновляемых источников энергии // Сборник докладов V съезда АВОК.- Москва (Россия).- 1996.- С.111-116.

Draganov B., Morosuk T., Nikulshin R., Fara L. Geothermal heat supply system applying heat pumps // 10-th International Conference on thermal engineering and thermogrammetry.-Budapest (Hungary).-1997.-P.214-218.

Draganov B., Morosuk T., Gulko T. Analysis and optimization of the solar heat and cold supply system by means of the graph theory // Proceedings of 7-th International Conference on Solar Energy at High Latitudes (“NORTH SUN'97”).- Espoo-Otaniemi (Finland).- 1997.- P.83-90.

Morosuk T.V., Morosuk L.I., Barenboim A.B., Tchaikovski V.F., Meroian A.A. Turbine-compressor heat using refrigeration machines for the air-conditioning plants // International Simposium “Air Conditioning in high rise buildings'97”.- Shanghai (China).- 1997.- vol.II.- P.511-516.

Morosuk T., Nikulshin R., Draganov B., Gulko T. Analysis of underground heat accumulators in heat pump systems // Proceedings of 1-sr International Conference on Energy and the Environment.- Limassol (Cyprus).- 1997.- P.630-636.

Morosuk T.V. Une mйthod de calcul du nombre optimal de degrйs dans le cycle thermodinamique des machine frigorifiques а absorption. // Proceedings of the Sйminar “EUROTHERM-53” “Advanced concepts and thechniques in thermal modelling”.- Mons (Belgium).- 1997, P.865-871.

Morosuk T.V., Nikulshin R.K., Morosuk C.V. Synthese de la regeneration de chaleur dans le cycle par la methode de comte-theorie//Proceedings of Seminaire “EUROTHERM N.59”.-Nancy (France).-1998.-P.299-305.

Morosuk T., Morosuk L., Diassana B., Tchaikovski V. Water-ammonia two-stage thermotransformers // Preprint of the 3-rd G.Lorentzen Conference “Natural working fluids'98”.- Oslo (Norway).- 1998.- P. 513-520.

Morosuk T.V. Choice of the optimal temperature drop in apparatus of the absorption water-ammonia thermotransformers // CD-ROM of full texts of the 13-th International Congress of Chemical and Process Engineering (“CHISA-98”).- Praha (Czech Republic).- 1998.- Fail 1.138.

Minkus B., Morosuk T., .Morosuk C., Butolina R. Heat and mass transfer in the “rectificator-dephlegmator” system of absorption thermotransformers // CD-ROM of full texts of the 13-th International Congress of Chemical and Process Engineering (“CHISA-98”).- Praha (Czech Republic).- 1998.- File P-1.139.

Morosuk T.V. The questions of the heat and mass transfer to the scheme selection of the absorption thermotransformer // Proceedings of 11-th International Conference on thermal engineering and thermogrammetry (THERMO).- Budapest (Hungary).- 1999.- P.224-228.

Morosuk T.V., Nikulshin R.K. Exergo-topological model at the analysis and optimization of the water-ammonia absorption thermotransformers // CD-ROM of full text of 2-nd Conference on Process Integration, Modelling and Optimization for Energy Saving and Pollution Reduction.- Budapest (Hungary).- 1999.- File 421.

Barenboym A., Morosuk T., Minkus B., Morosuk L. Combined heat-using refrigeration machines // CD-ROM of full texts of the 20-th International Congress of Refrigeration.- Sidney (Australia).- 1999.- File 319.

Nikulshin R., Morosuk T., Morosuk C. Le systese doptimal de machines frigorifique a la bas temperature // CD-ROM of full texts of the 20-th International Congress of Refrigeration.- Sidney (Australia).- 1999.- File 320.

Morosuk T., Morosuk C. The problems of design of the regenerative heat-exchanger with the water-ammonia mixture // CD-ROOM of 14-th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA'2000).- Praha (Czech Republic).- 2000.- File 1017.

Draganov B., Morosuk T., Gulko T. Sorption processes at an energy accumulation // CD-ROOM of 14-th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA'2000).-Praha (Czech Republic).-2000.-File 1016.

Минкус Б.А., Морозюк Т.В. Адаптация сложных абсорбционных термотрансформаторов к работе с нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии // Тез.докладов 60-ой учебно-метод. и науч-техн.конфер. ОГАХ “Теория и практика вузовской науки”.- Одесса (Украина).- 1995.- С.43.

Драганов Б.Х., Морозюк Т.В. Эксергетический анализ неравновесных процессов в системах хладоснабжения // Тез.докл.конф. ОГАХ “Экология-95”.- Одесса (Украина).- 1995.- С. 54.

Морозюк Т.В. Теория автоматизированного расчета абсорбционных термотрансформаторов // Тез.докл. II Междун. теплофизической школы “Повышение эффективности теплофи-зических исследований теплофизических исследований технологических процессов промышленного производства и их методологическое обеспечение”.- Тамбов (Россия).- 1995.- С.217.

Морозюк Т.В. Автоматизированный расчет энергетических характеристик теплохладоэлектроцентралей // там же, С.227.

Минкус Б.А., Морозюк Т.В. Абсорбционно-компрессорные водоаммиачные тепловые насосы // Тез.докл. Междун. науч-техн.конференции С-ПАХПТ “Холод и пищевые производства”.- С.-Петербург (Россия).- 1996.- С.27.

Никульшин Р.К., Морозюк Т.В. Эколого-топологическое моделирование в анализе и синтезе теплонасосных систем // там же, 405.

Morosuk T., Morosuk L., Shamrai A., Diassana B. The two-phase flow of the water-ammonia mixture in the regenerative heat-exchanger of the compression heat pumps // Book of Abstracts of International Symposium on Advances in computational heat transfer.- Cesme (Turkey).- 1997.- P.205-207.

Minkus B.A., Morosuk T.V., Morosuk L.I., Barenboim A.B., Water-ammonia transport refrigerating machines and heat pumps // Book of Abstracts of International Conference of IIF/IIR “Refrigeration utilization for transportation in hot climate areas”.- Astrakhan (Russia).- 1997.- P.20.

Nikulshin R., Morosuk T., Petuchenko S., Morosuk C. Morosuk L. Une analyse structurelle et l'optimisation des machines frigorifiaues biotechnologiaues et alimentaires // Abstract book of International Conference IIR/IIF, Commission B2, C2,D1,D2/3.- Sofia (Bulgaria).- 1998.- P. 23.

Barenboim A., Morosuk T., Morosuk C. Renewable sources of energy in the heat using compressor refrigeration machines // Abstracts Book of The 2-nd ISES - Europe Solar Congress “EuroSun'98”.- Portoroz (Slovenia).- 1998.- P. III.2.32.

Морозюк Т.В. Оптимизация абсорбционных термотрансформаторов в терминах эксергоэкономики // Тез. Международной конференции АТГУ “Холодильная техника. Проблемы и решения”.- Астрахань (Россия).- 1999.- С. 85-87.

Морозюк Т.В., Морозюк Л.И. Двухфазный поток водоаммиачной смеси в регенеративном теплообменнике компрессорного теплового насоса // там же, С. 87-88.

Драганов Б.Х., Морозюк Т.В., Гулько Т.В. Подземные аккумуляторы тепла в составе периферийного оборудования теплонасосных систем // там же, С. 80-81.

Морозюк Т.В. Системы для совместного производства электроэнергии, тепла, холода и уменьшение энергозатрат в них // Сб.докладов Междун.науч.-практич. конференции “Региональные проблемы энергосбережения в производстве и потреблении энергии”.- Киев (Украина).- 1999.- С.145-146.

АНОТАЦІЯ

Морозюк Т.В. Водоаміачні термотрансформатори (теорія, аналіз, синтез, оптимізація) - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук. Спеціальність: 05.14.06 - Технічна теплофізика і промислова теплоенергетика.- Одеський державний політехнічний університет, Одеса, 2001.

Дисертацію присвячено дослідженню термотрансформаторів, що працюють по зворотних і змішаних термодинамічних циклах з водоаміачним розчином як робочою речовиною. Автором розглянуті й адаптовані для аналізу водоаміачних термотрансформаторів різні напрямки сучасної прикладної термодинаміки.

Створено узагальнену класифікацію, що описує всі типи водоаміачних термотрансформаторів, на її основі продемонстровані основні напрямки в створенні та удосконалюванні схемно-циклових рішень.

Розроблено розширений “метод циклів” термодинамічного аналізу (вибір коректного циклу-зразка), що на ранніх стадіях термодинамічного аналізу дає можливість одержати висновки, раніше невідомі чи отримані винятково експериментальним шляхом.

Розроблено нові методи ексергетичного аналізу термотрансформаторів. У роботі теоретико-графовий метод лежить в основі математичних моделей елементів і систем водоаміачніх термотрансформаторів.

Для задач синтезу й оптимізації елементного складу водоаміачних термотрансформаторів уперше використані ациклічні графи. У дисертації розглянуті альтернативні системи малої енергетики з водоаміачними термотрансформаторами будь-яких типів.

Термодинамічна теорія, розроблена автором, і створені математичні моделі мають розрахунково-експериментальне підтвердження. У роботі показано, що всі результати досліджень можуть бути поширені на будь-які типи термотрансформаторів і робочи речовини в них, як однокомпонентні, так і різні суміші.

Ключові слова: енергетична система, термотрансформатор, термодинамічний аналіз, цикл, схема, математичне моделювання, оптимізація, водоаміачний розчин.

АННОТАЦИЯ

Морозюк Т.В. Водоаммиачные термотрансформаторы (теория, анализ, синтез, оптимизация) - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность: 05.14.06 - Техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. - Одесский государственный политехнический университет, Одесса, 2001.

Диссертация посвящена исследованию термотрансформаторов, работающих по обратным и смешанным термодинамическим циклам, с водоаммиачным раствором в качестве рабочего вещества.

Автором рассмотрены и адаптированы для анализа водоаммиачных термотрансформаторов, работающих по обратным и смешанным циклам только те направления современной прикладной термодинамики, которые способны наиболее ярко и четко представить результаты анализа (оптимизации) при решении практических задач, в частности термоэкономика (эксергоэкономика). Показано, что современная оптимизация на макроуровне является трехкритериальной - термодинамика-экономика-экология. Концепция эксергоэкономического (как двухкритериального) анализа, выполненная автором для АТТ полностью корректна при переносе ее на другие виды комплексных анализов в терминах современной прикладной термодинамики, а также на различные виды термотрансформаторов, работающих по прямым, обратным, смешанным и гибридным термодинамическим циклам.

В работе создана обобщенная классификация, описывающая все типы водоаммиачных термотрансформаторов, на ее основе продемонстрированы основные направления в создании и совершенствовании схемно-цикловых решений. Показано, что абсолютное большинство схемно-цикловых решений принадлежит теплоиспользующим термотрансформаторам.

Разработана теория обращенной ректификации (нового процесса в АТТ) для любого типа абсорбционных термотрансформаторов. Показано ее позитивное влияние на систему “абсорбция-ректификация-дефлегмация”. Доказано, что наличие или отсутствие внешнего охлаждения аппарата обращенной ректификации есть функция от ориентации термодинамических циклов в составе АТТ.

Разработана концепция гибридных абсорбционно-компрессорных АТТ как частный случай систем с расширенной зоной дегазации.

Предложены и рассмотрены компрессорные водоаммиачные термотрансформаторы. Дан их термодинамический и термоэкономический анализ, сформулированы принципы синтеза схемных решений однаступенчатых КТТ, выполнена термоэкономическая оптимизация промежуточного давления для двухступенчатых КТТ. Рассмотрен частный случай КТТ - теплоиспользующие компрессорные водоаммиачные термотрансформаторы.

Разработан “метод циклов” термодинамического анализа для любого типа термотрансформаторов. Расширен первый этап “метода циклов” - выбор корректного цикла-образца. Впервые предложено использовать обобщенные циклы Карно и Лоренца для анализа компрессорных и абсорбционных термотрансформаторов. Автор показал, как на ранних стадиях термодинамического анализа стало возможным получение выводов, ранее неизвестных или полученных исключительно экспериментальным путем. Показано использование “метода циклов” для проведения анализа в терминах термоэкономики. Разработаны и расширены новые методы термодинамического анализа термотрансформаторов: энтропийно-цикловой метод и графический метод эксергетических балансов.

В работе теоретико-графовый метод лежит в основе создания математических моделей элементов и систем водоаммиачных термотрансформаторов. Для задач синтеза и оптимизации элементного состава водоаммиачных термотрансформаторов впервые использованы ациклические графы: граф точек сочленений термодинамических циклов, граф-дерево. Метод графов используется для постановки и практической реализации оптимизационных задач, в частности задачи оптимизации температурных напоров в аппаратах АТТ (граф точек сочленений температурных напоров).

В работе рассмотрены альтернативные системы малой энергетики с водоаммиачными термотрансформаторами любых типов: компрессорными, абсорбционными повышающими и понижающими. Показаны рациональные сферы применения каждого типа водоаммиачных термотрансформаторов в сравнении: с традиционными системами теплоснабжения; с теплонасосными, работающими на однокомпонентных рабочих веществах; между собой. Рассмотрено различное периферийное оборудование (солнечные коллекторы, аккумуляторы теплоты и т.д.) для работы в комплексе с тепловыми насосами на базе водоаммиачных термотрансфомраторов любых типов.

Термодинамическая теория, разработанная автором, и созданные математические модели имеют расчетно-экспериментальное подтверждение. Термоэкономические расчеты и оптимизация проведены с привлечением минимально необходимого экспериментального материала.

В работе показано, что все результаты исследований могут быть расширены на любые виды термотрансформаторов и рабочих веществ в них, в том числе однокомпонентные рабочие вещества и растворимые смеси.

Ключевые слова: энергетическая система, термотрансформатор, термодинамический анализ, цикл, схема, математическое моделирование, оптимизация, водоаммиачный раствор.

ABSTRACT

Morosuk T.V. Water-ammonia thermotransformers (theory, analysis, synthesis, optimization) - Manuscript.

Dissertation of scientific degree of the Doctor's of engineering science. Speciality: 05.14.06 - Technical thermophysic and industrial heat energetic.- Odessa State Polytechnic University, Odessa, 2001.

The dissertation is devoted to researches of thermotransformers working by return and mixed thermodynamic cycles with water ammonia solution as a working fluid. The author considered and adapted for the analysis of water-ammonia thermotransformers various directions of modern applied thermodynamics. The generalized classification is created describing all types of water-ammonia thermotransformers and the basis directions of creation and perfection of scheme-cycles solutions are shown on its basis. The “cycle method” of the thermodynamic analysis (choice of a correct cycle-model) is developed extended that having enabled to receive conclusions, earlier unknown or received by experimentally only at early stages of the thermodynamic analysis. The new methods of exergetic analysis of thermotransformers are developed. The theoretical-graph method is used for the mathematical models of elements and systems of water-ammonia thermotransformers. For the first time the acyclic graph is used for problems of synthesis and optimization of element of water-ammonia thermotransformers. The alternative systems of small power plant with water-ammonia thermotransformers of any types are considered in this dissertation. The thermodynamic theory and mathematical models developed by author had calculation-experimental confirmation. In work is shown that all results of researches can by applied for any kinds of thermotransformers and working fluids, including one-components and any mixtures.

Key words: power system, thermotransformers, thermodynamic analysis, cycle, scheme, mathematical modeling, optimization, water-ammonia solution.

Размещено на Allbest.ru