Метод формирования структуры. определения основных проектных параметров и анализа эффективности парокомпрессионных холодильных систем

Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2012 в 18:50, курсовая работа

Описание работы

Цель работы Совершенствование метода проектирования холодильных систем с целью повышения их эффективности.
Задачи работы
1. На основании системного подхода разработать иерархию холодильных систем и их элементов для рационального построения математических моделей, описывающих их характеристики и повышения обоснованности выбора рабочих параметров.
2. Определить множество независимых переменных и управляющих воздействий, и распределить их по уровням систем согласно разработанной иерархии.
3. Математически описать формирование облика и определения характеристик систем каждого уровня, позволяющее охватить различное их схемное решение, применение любого холодильного агента, включая смеси, а также всех актуальных типов компрессоров и теплообменных аппаратов.
4. Описать характеристики элементов холодильных систем (компрессоров, теплообменных аппаратов и др.) с использованием универсальных математических подходов.
5. Провести экспериментальное исследование холодильной системы и получить ее внешние характеристики с целью верификации расчетной модели.
6. Провести анализ экспериментальных характеристик созданных и испытанных холодильных систем.

Работа содержит 1 файл

Автореферат.doc

— 1.79 Мб (Скачать)

В процессе численного эксперимента были рассчитаны характеристики более десяти испытанных машин разного назначения. Некоторые результаты приведены в данной работе:

Морская водоохлаждающая машина МХМВ-175 с винтовым компрессором: холодильный агент R134a. Спецификационный режим: холодопроизводительность 175 кВт; потребляемая мощность 46 кВт; ts2 = 7°С; tw1 = 32°С; расход воды 11,1 кг/с; расход хладоносителя 9,8 кг/с.

Максимальное расхождение расчётных и замеренных значений характеристик составило 10%. Удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных данных подтверждается как на уровне элементов, так и на уровне систем. Достаточно высокая сходимость экспериментальных и расчетных данных позволяет сделать вывод о достоверности разработанного метода.

 

 

Рис. 6. Результаты эксперимента

Расчет:

           Gs = 0,4 кг/с;

           Gs = 0,28 кг/с.

Эксперимент:

● Gs = 0,4 кг/с,

■ Gs = 0,28 кг/с

 

Рис. 7. Результаты расчета машины МХМВ-175

Расчет                                          Эксперимент

В шестой главе представлено применение разработанного метода.

Универсальный метод проектирования и комплекс программ (рис. 8) позволяет решать множество практических задач, направленных на повышение эффективности разрабатываемых холодильных систем.

Рис. 8 Структура программного комплекса для расчета
характеристик холодильных систем

Расчет параметров термодинамических циклов холодильных машин с соответствующих произвольным схемным решениям, с использованием любого холодильного агента, включая смеси, сопоставление эффективности различных схемных решений и холодильных агентов.

Проектирование широкой гаммы холодильных машин, работающих на экологически безопасных холодильных агентах, в том числе на базе новейших конструкций компрессоров и теплообменных аппаратов.

Расчет оптимальных соотношений объемных производительностей ступеней компрессоров в двухступенчатых системах первого уровня для разных сочетаний t0, tк.

Расчет характеристик создаваемых холодильных машин по нескольким экспериментальным реперным точкам с целью сокращения объема теплотехнических испытаний.

С применением универсального метода в ОАО «ВНИИХОЛОДМАШ-ХОЛДИНГ» разработан модельный ряд высокоэффективных малоаммиакоемких холодильных машин. В качестве примера приведены данные для холодильной машины: Q0 = 590 кВт, ts2 = 0…–7°С (спецификационный режим ts2 = –5°С), tw1 = 25°С

Показатели качества

Базовые

значения

Достигнутые значения

Удельная аммиакоемкость

0,150

0,1

Холодильный коэффициент

3,2

3,5

Удельная металлоемкость

11,0

9,0

Удельная площадь

0,020

0,015

Удельная установленная мощность

0,325

0,315


Основные результаты и выводы работы

1. Разработан универсальный метод расчета характеристик парокомпрессионных холодильных систем для любого рабочего вещества, схемного решения, состава элементов как в спецификационном режиме, так и в диапазоне изменения рабочих температур.

2. Показано, что для разработки универсальной модели необходимо применение системного подхода, который предусматривает деление системы на элементарные уровни, описание их характеристик, а затем синтез их в целое.

3. Получены обобщенные характеристики рабочих коэффициентов компрессоров объемного принципа действия в зависимости от обоснованного в работе набора определяющих параметров с применением нейронной сети.

4. Установлены определяющие параметры теплообменных аппаратов в рамках проектного расчета системы, достаточные для расчета характеристик систем и последующего конструирования аппаратов.

5. Предложено деление теплообменных аппаратов по типу организации потоков и обосновано применение дифференциального или интегрального метода теплового и гидравлического расчетов в зависимости от типа.

6. Использован математический аппарат на основе функции влияния для оценки допустимых значений невязки в итерационных процедурах и оценки допустимости потерь давления в аппаратах холодильных систем.

7. Получено подтверждение достоверности расчетной модели на основе верификации результатов в сравнении экспериментальными характеристиками холодильных машин.

8. Разработаны рекомендации по применению универсального метода расчета и комплекса программ при проектировании, исследовании и оценки эффективности холодильных систем. Выполнены расчеты для реально создаваемых холодильных машин.

 

Условные обозначения:

— температуры кипения и конденсации, К, — плотность рабочей среды на входе и выходе соответственно, кг/м3, — средняя плотность рабочей среды, кг/м3; — массовый расход на входе в контрольный объем, кг/с; — массовый расход на выходе из контрольного объема, кг/с, — массовая теплоемкость, кДж/(кг К); — коэффициент теплоотдачи, усредненный по поверхности, Вт/(м2 К); — площадь теплопередающей поверхности; — усредненная по площади температура рабочей среды, К; — усредненная по площади температура стенки, К; — теплота, отводимая в окружающую среду, кВт, — падение давления в аппарате; — длина канала, м; — коэффициент гидросопротивления; П — смоченный периметр, м; z — координата поверхности изменения температуры, м; p — давление рабочей среды, Па; w — скорость рабочей среды, м/с; M — массовая скорость рабочей среды, кг/(м2 с); — гидравлический диаметр проходного сечения канала, м; — плотности насыщенной жидкости и пара соответственно, кг/м3; x — степень сухости пара; — истинное паросодержание; — поправка на трение при двухфазном потоке.

 

Основные положения диссертации опубликованы

в следующих работах:

1.     Калнинь И.М., Поляков П.С. Разработка автоматизированного метода расчета парокомпрессионных холодильных систем // «Холодильная техника». 2010, № 9.

2.     Калнинь И.М., Поляков П.С. Математическая модель расчета параметров теплообменных аппаратов в составе холодильных систем // «Холодильная техника». 2011, № 5, №6

3.     Калнинь И.М., Поляков П.С. Применение универсального метода расчета характеристик для повышения эффективности создаваемых холодильных систем // «Химическое и нефтегазовое машиностроение». 2011, №8

4.     Система автоматизированного проектирования парокомпрессионных холодильных установок / Поляков П.С., Мищенко Л.В. — Сборник тезисов докладов международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационные разработки в области техники и физики низких температур», М.: МГУИЭ, 2010, с. 213—215.

5.     Методика построения математической модели холодильной системы / Калнинь И.М., Поляков П.С. — Тезисы докладов научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ, М.: МГУИЭ, 2009, с. 102—103.

6.     Исследование характеристик холодильного поршневого герметичного компрессора с целью формирования алгоритма оптимального регулирования параметров холодильной системы / Калнинь И.М., Поляков П.С. — Тезисы докладов VIII международной конференции молодых специалистов «Исследование, конструирование и технология изготовления компрессорных машин», Казань: «Слово», 2009, с. 55—56

 

 

 

 

 

Подписано в печать «       » сентября 2011 г.

Печать офсетная, Бумага 80 гр/м2

Формат 60×90/16. Объем 1,0 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ №

Оригинал подготовлен автором

Отпечатано на множительной технике МГУИЭ

105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4

 

14

 



Информация о работе Метод формирования структуры. определения основных проектных параметров и анализа эффективности парокомпрессионных холодильных систем