Досліджено термотрансформатори, що працюють за зворотніми та змішаними термодинамічними циклами з водоаміачним розчином як робочою речовиною. Розглянуто й адаптовано до аналізу водоаміачних термотрансформаторів різні напрямки сучасної прикладної термодинаміки. Створено узагальнену класифікацію, що описує всі типи водоаміачних термотрансформаторів, на її основі продемонстровано основні напрямки з питань створення та удосконалення 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 або отримані винятково експериментальним шляхом. Розроблено нові методи ексергетичного аналізу термотрансформаторів. Теоретико-графовий метод використано у математичних моделях елементів і систем водоаміачних термотрансформаторів. Для задач синтезу й оптимізації елементного складу водоаміачних термотрансформаторів уперше використано ациклічні графи. Розглянуто альтернативні системи малої енергетики з водоаміачними термотрансформаторами різних типів. Розроблену термодинамічну теорію та створені математичні моделі підтверджено експериментально. Показано, що всі результати досліджень можуть бути поширені на будь-які типи термотрансформаторів і робочі речовини - однокомпонетні або різні суміші.

  Скачати повний текст

Шляхом комплексного математичного моделювання з послідовною експериментальною перевіркою одержаних результатів знайдено узагальнену залежність ефективності парокомпресійних холодильних маших (ХМ), теплових насосів (ТН) від ступеня термогідравлічної незворотності процесів в основних блоках і елементах трубної обв'язки за різних ступенів складності схемних рішень і використання різних холодоагентів. З використанням запропонованого нового ентропійного методу визначення теплопродуктивності ТН і холодопродуктивності ХМ за неізобарних фазових перетворень одержано узагальнене кореляційне співвідношення, яке відображає взаємозв'язки ступенів впливу практично всіх незалежних режимно-геометричних чинників, від яких залежить рівень термодинамічної ефективності ХМ і ТН. Запропоновано методику, яка дозволяє на стадії передпроектних конструкторських розробок проаналізувати вплив гідравлічного опору вздовж тракту циркуляції холодоагенту на значення холодильного коефіцієнта залежно від критерію структурної сладності схеми. Для різних холодоагентів одержано відповідне узагальнювальне кореляційне рівняння. На підставі результатів енергоаудиту експлуатації ХМ у складі сучасного підприємства харчової промисловості запропоновано перспективні схемні рішення для комбінованого виробництва холоду та тепла за рахунок переведення застарілого холодильного обладнання в режим роботи ТН з використанням теплоти конденсації працюючих ХМ. Для технологічних схем, у яких ХМ і ТН працюють у єдиному комплексі тепло- та холодопостачання, запропоновано методику визначення зони робочих температур конденсації та випаровування, у межах якої застосування ТН є економічно доцільним. Виконано випробування натурного промислового фрагмента холодильної станції, що дозволило встановити адекватність запропонованої розрахункової методики визначення впливу термогідравлічної незворотності процесів, яка з достатньою точністю може використовуватися під час розв'язання прямих та зворотніх задач проектування холодильної техніки.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні засади оптимізації та метод розрахунку енергоекологічно ефективних джерел теплоти для систем опалення, гарячого водопостачання та кондиціювання повітря. Створено узагальнену математичну модель установок з термотрансформаторами, що діють за циклом Стірлінга. Кількісно оцінено параметри установок, складових втрат енергії. Зазначено, що розрахункова схема дає змогу розшири кількість обчислених параметрів, та знаходити між ними залежності. Розроблено метод замкнутої оптимізації для визначення раціональних значень параметрів на етапі проектування. Запропоновано нові схеми машин Стірлінга, які підвищують їх потужність і коефіцієнт корисної дії. Досліджено параметри термотрансформаторів з урахуванням типу їх привода, конструктивних особливостей, виявлено шляхи підвищення ефективності. Досліджено параметри теплових насосів з тепловою потужністю до 400 кВт, ефективним ККД до 0,6, виявлено межі їх практичного застосування для цілей теплохолодопостачання. Надано практичні рекомендації з вибору оптимальних параметрів установок для систем теплопостачання та кондиціювання повітря будинків і споруд.

  Скачати повний текст

Наведено метод діагностики холодильних і теплонасосних систем, що дозволяє за заданих умов та обсягах виробництва ідентифікувати відхилення штатних режимів роботи від еталонних методом визначення внутрішньокомпонентних і структурних необоротностей в окремих підсистемах та установці у цілому, а також визначити можливі заходи для підвищення ефективності. Для діючої аміачної холодильної установки на основі здійснення діагностики встановлено збільшення ексергоекономічної вартості виробництва холоду на 6,75 %, витрати електроенергії на 4,97 %, амортизаційної складової на 7,29 % і зниження холодильного коефіцієнта на 8,28 % у штатному режимі у порівнянні з еталонним. Виявлено такі можливі коректування експлуатаційних характеристик установки, врахування яких дає зниження ексергоекономічної вартості виробництва холоду на 2,28 % і витрати електроенергії на 10,93 %, у разі чого електричний холодильний коефіцієнт підвищується у 1,16 рази у порівнянні зі штатним режимом. Зазначено, що у своїй основі діагностика ефективності використовує спеціально створену моделюючу багаторівневу модульну систему TT-RH, що забезпечує формування комп'ютерно-орієнтованих моделей термотрансформаторів, які працюють за схемами R, H і RH. Доведено, що дана система дозволяє проводити параметричний та структурний аналіз на етапі передпроектних розробок, визначити термодинамічну ефективність окремих процесів у заданому діапазоні змін параметрів, формувати довільні запити типових проектних процедур.

  Скачати повний текст

Досліджено проблеми експериментального і математичного моделювання теплонасосних установок на основі реконструйованих побутових кондиціонерів типу ПК (ПК-1500, ПК-2500 тощо) і рідинних систем теплопостачання, в тому числі традиційних систем опалення. В математичних моделях температурних режимів і енергетичної ефективності ТНУ, на відміну від славетних методик, ураховуються статичні характеристики теплообмінних апаратів і парокомпресійних машин. Розглядаються різні альтернативні щодо застосування ТНУ варіанти усунення дефіциту теплопостачання та встановлюються зони й умови кращого застосування ТНУ. Безпосереднє зіставлення результатів експериментального математичного моделювання підтвердило адекватність теоретичного аналізу. Експериментально й теоретично доведено ефективність реконструкції побутових кондиціонерів типу ПК та їх трансформацій в індивідуальні ТНУ. Визначено найкращі технологічні рішення такої реконструкції.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано можливість підвищення енергоефективності джерел теплопостачання шляхом використання парокомпресійних теплонасосних установок (ТНУ) у системах теплопостачання з урахуванням комплексного впливу типу приводу компресора ТНУ, схемних рішень і режимів роботи. Визначено умови раціонального комбінування джерел теплопостачання та теплонасосних установок у системах теплопостачання. Розроблено методичні засади синтезу джерел теплопостачання з тепловими насосами. Здійснено систематизацію існуючої інформації щодо розробки, дослідження та впровадження теплонасосних установок в системах теплопостачання. Розроблено узагальнену теплотехнологічну систему з ТНУ, наведено математичний опис джерела теплопостачання з ТНУ. Проведено дослідження ефективності джерела теплопостачання з ТНУ з різними схемними рішеннями, видом приводу та режимами роботи. Узагальнено результати досліджень ТНУ з різними зовнішніми умовами та схемними рішеннями. Виконано числові експерименти на математичних моделях, проведено аналіз одержаних результататів. Здійснено експериментальне вивчення реальних режимів роботи систем теплопостачання.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розрахунковому дослідженню взаємопов'язаних процесів термодинаміки, теплообміну та гідродинаміки, які в своїй сукупності створюють теоретичну базу проектування спеціалізованих теплонасосних установок (ТНУ) для теплопостачання за умов використання різних низькопотенціальних джерел теплоти. Проведено експериментальне дослідження роботи конденсаторів у разі використання різних схем нагріву води, запропоновано нове схемне рішення для бака-конденсатора, яке підвищує ефективність ТНУ за рахунок управління стратифікацією температури води в баку-конденсаторі. Розроблено методику розрахунку теплообміну в системі грунт - випарник, в якій враховано динаміку змінення температури грунту на різних глибинах протягом року.

  Скачати повний текст