6355785975

Doktoranckie Seminarium Rozliczeniowe Wydziału Mechaniczno-Energetycznego, 3-5 Lutego 2014, Szklarska Poręba-Wroclaw

BADANIE PROCESU WRZENIA ZIĘBNIKA W NISKOCIŚNIENIOWYM ADSORPCYJNYM SYSTEMIE TRIGENERACYJNYM.

STUDY ON BOILING OF REFRIGERANT IN LOW PRESSURE ADSORPTION TRIGENERATION SYSTEM.

Tomasz Halon

Zakład Chłodnictwa i Pomp Ciepła, 7-20 Promotor: Prof Zbigniew Królidd Promotor pomocniczy : Dr inż. B. Zajączkowski

Streszczenie

Parowacze podciśnieniowe mają zastosowanie w systemach ziębniczych, w których zachodzi konieczność odparowania czynnika w temperaturze niższej od temperatury' równowagowej dla ciśnienia atmosferycznego. Przykładem zastosowania takich parowaczy są sorpcyjne systemy chłodnicze współpracujące z systemem kogeneracji, tzw. trigeneracja. Dla układów absorpcy jnych przykładem mogą być systemy używające roztworu LiBr/H20, zaś dla układów adsorpcyjnych- używające wody i silikażelu jako pary roboczej. Systemy sorpcyjne wykorzystujące wodę mogą być również wykorzystywane w połączeniu z kolektorami słonecznymi, w których istnieje możliwość, neutralnego dla środowiska, generowania chłodu. Parowacze podciśnieniowe stosowane są również w systemach odsalania wody morskiej.

Zakres temperatur wrzenia czynnika dla układów klimatyzacyjnych stosowanych np. w systemach trigeneracji mieści się między 6oC, a 12oC. Jeśli przyjmie się że efekt chłodniczy uzyskiwany będzie w chłodziarce adsorpcyjnej wykorzy stującej parę robocza silikażel/woda, to ciśnienie nasy cenia będzie się znajdować w przedziale 0,93 kPa - 1.4 kPa. Wymiana ciepła przy wrzeniu w tych warunkach jest ograniczona.

Wzrost wartości współczynnika wy miany ciepła ma bezpośredni wpływ na uzyskaną moc chłodniczą, oraz na efektywność procesu. W przypadku zastosowania w¹ systemach adsorpcyjnych zmniejsza również czas trwania cyklu i przekłada się na sprawność całego układu.

Większość badań nad w rżeniem w dużej objętości przeprowadzone zostało dla ciśnień atmosferycznych lub ciśnień zredukow anych nie niższy ch niż 0,01 (pod czas gdy dla wody przy ciśnieniu 1 kPa, ciśnienie zredukowane wynosi 4,5 ■ 10^-5) [1], Pierwsze badania wrzenia przy tak obniżonych ciśnieniach przeprowadzili Raben i inni [2], Mitrovic [1], McGillis i inni [3] oraz na początku XXI wieku Pioro i inni. Raben i inni [2] przeprow adzili badania nad w rżeniem wody w cylindrycznym naczyniu o średnicy 3,81 cm pod ciśnieniami od 1,3 kPado 101 kPa. Uznali oni że najważniejszymi mechanizmami przenoszenia energii w trakcie w rzenia w dużej objętości jest konwekcja naturalna, ciepło parowania oraz lokalnie wymuszona konwekcja związana z ruchem pęcherzy' gazowych. Przy niskich ciśnieniach wpływ ciepła parowania zmniejsza się na rzecz konwekcji wymuszonej.

McGillis i inni [3] zauważyli znaczne przesunięcie krzywej wrzenia w kierunku wyższych temperatur przegrzania oraz obniżenie się krytycznego punktu w rzenia. Wyjaśnili, że wymagane większe przegrzanie spowodowane jest nagłym wzrostem objętości właściwej i napięcia powierzchniowego wody w ciśnieniach niższych niż 10 kPa.

Schnabel i inni fl] badali rodzaje wymiany ciepła w parówaczach systemów adsorpcyjnych. Zauważy li, że obróbka powierzchni grzejnej ma istotne znaczenie na zmianę rodzaju wrzenia. Zwiększenie chropowatości powierzchni poprzez piaskowanie powoduje obniżenie przegrzania wymaganego do rozpoczęcia wrzenia rozwiniętego o 5 K. Ponadto niskie ciśnienia charakteryzują się zwiększeniem wpływu napełnienia zbiornika na wymianę ciepła. Wpływ ten jest pomijany przy ciśnieniu atmosferycznym.