No title

 

Лаборатория Гигротермических Процессов

ИТТФ НАН Украины

 

+(38044) 424-13-96

+(38044) 424-98-86

 

НА ГЛАВНУЮ    О ЛАБОРАТОРИИ    ТЕХНОЛОГИИ   ПРОЕКТЫ    СТАТЬИ    ВНЕДРЕНИЯ    КОНТАКТЫ

 

 

 

Оборудование для косметической отрасли и фармацииОборудование для ветеринарииОборудование для пищевой промышленностиоборудование для производства топлив, масел, ГСМ 

 

 

Статьи:

 English

Оборудование для:

 

Оборудование для:

 • Фармации и косметической отрасли

 • Пищевой промышленности

 • Ветеринарии

 • Производства топлив, масел, ГСМ

 

Рекламные проспекты:

reclama-01.JPG

reclama-02.JPG

 

УДК 621.574

ДОСЛІЖЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ МОДЕЛІ АДСОРБЦІЙНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ТЕПЛОТИ

І.О. Данько

А.В. Бучма

Д.М. Чалаєв

_____________________________________________

 Інститут технічної теплофізики НАН України, ул. Желябова, 2а, Киев, 03680, Украина

 

ІТТФ НАНУ має багаторічний досвід розробки та дослідження сорбційних перетворювачів теплоти абсорбційного та адсорбцій-ного типів. У даний час спільно з Інститутом теплофізики СО РАН та Інститутом каталізу СО РАН ведуться спільні дослід-ження зі створення сорбційних перетворювачів теплоти нового покоління.

ИТТФ НАНУ имеет многолетний опыт разработки и исследования сорбционных преобразователей теплоты абсорб-ционного и адсорбционного типов. В настоящее время совместно с Институтом теплофизики СО РАН и Институтом катализа СО РАН ведутся совместные исследования по созданию сорбционных преобразователей теплоты нового поколения.

ITTF NASU has many years experience of development and research in case of absorption and adsorption types thermo transformers. Currently, together with the Institute of Thermal Physics, SB RAS and the Institute of Catalysis, SB RAS, research is being conducted on creation of sorption thermo transformer of a new generation.

Ключові слова: адсобційний перетворювач теплоти, тепловий насос, адсорбент, холодоагент, хемосорбція.

В даний час найбільше практичне застосування мають теплові насоси компресійного типу. Вони мають широкий діапазон потужностей, компактні, зручні в експлуатації, але їх основним недоліком є те, що для роботи вони використовують дорогу електроенергію. У зв’язку з цим,останні роки велика увага приділяється створенню сорбційних теплових насосів малої потужності призначених для індивідуальних споживачів. У сорбційному тепловому насосі роль компресора виконує тепловикористовуючий адсорбер/десорбер.

Базова модель (рис. 1) складається з: адсорбер/десорбер, конденсатор, випарник. У вихідному стані сорбент насичений холодоагентом, випарник порожній. Підводячи тепло до адсорбера виділяються пари холодоагенту, вони конденсуються в конденсаторі і стікають у випарник, на даному етапі ми отримуємо корисне тепло конденсації, у другій стадії низькотемпературне тепло підводиться до випарника, холодоагент кипить і поглинається сорбентом, виділяється тепло сорбції [1, 2].

Рис. 1.  Базова модель адсорбційного перетворювача теплоти.

Такі апарати не мають рухомих частин, прості в експлуатації мають широкий діапазон регулювання продуктивності. Енергетична ефективність їх в основному визначається властивостями робочих речовин.

В якості робочих речовин традиційно використовуються промислові марки цеолітів, силікагелів, активованих вугіль, їх головним недоліком є мала сорбційна здатність і як результат велика теплова інерційність. Апарати, що працюють на робочих тілах такого типу як правило мають великі габарити і металоємність адсорбера/десорбера, що знижує  практичність їх експлуатації та збільшує вартість.

У свій час у нашому інституті було запропоновано використовувати в якості сорбентів солі лужних металів які утворюють з парами холодоагенту тверді з'єднання типу кристалогідратів і в зараз сорбенти такого типу визнані найбільш ефективними і використовуються багатьма дослідниками. В таблиці 1 наведено обернені термохімічні реакції, які можуть бути використані в адсорбційному циклі [3,4].

Табл. 1. Перспективні хемосорбенти

 Наш інститут має великий досвід дослідження і створення адсорбційних перетворювачів теплоти на таких речовинах. На рисунку 2 показаний експериментальний адсорбційний перетворювач теплоти на робочій парі хлорид кальцію-вода (виділено в таблиці 1). Цей агрегат має добовий цикл роботи і працює за рахунок використання нічною пільгової електроенергії. Накопичення тепла у вигляді термохімічного потенціалу сорбенту забезпечує питому енергоємність в кілька разів більше ніж у теплоакамулюючих матеріалів з фазовим переходом.

Під час дії пільгового тарифу на електроенергію з 0 до 7 годин, проводиться нагрів і регенерація сорбенту при цьому теплота конденсації на рівні 40 ºС використовується для опалення. Решту доби агрегат видає тепло без споживання електроенергії. При цьому у випарник подається низькопотенційне тепло холодоагент у випарнику кипить і поглинається сорбентом, а теплота сорбції на рівні 40 ºС відводиться в систему опалення. Таким чином агрегат забезпечує цілодобове теплопостачання використовуючи електроенергію тільки з 0 до 7.  

Рис. 2.  Експериментальний стенд для випробовування теплонасосних циклів на основі хемосорбентів:

1 – адсорбер/десорбер; 2 – конденсатор/випарник; 3 – термостат контуру адсорбера/десорбера; 4 – термостат контуру конденсатора/випарника; 5, 6, 7– вентилі; 8 – датчик вимірювання абсолютного тиску; Т1, Т2, Т3, Т4, Т5 – термопари.

Випробування даного агрегату показали, що його потужність визначається в основному інтенсивністю підведення і відведення тепла до сорбенту,а для цього необхідні більш розвинені теплообмінні поверхні. Саме тому нами було розроблено сорбційний модуль на основі оребреного теплообмінника виробництва краматорського заводу «Кондиционер» (рис. 3).

Рис. 3. Собційна касета на основі теплообмінника заводу «Кондиционер» м.Краматорськ.

На основі таких теплообмінників створені адсорбери у вигляді змійовикових теплових труб (рис. 4б) в яких підведення і відведення тепла  до сорбенту здійснюється в випарювальноконденсаційній зоні теплових труб. Така конструкція забезпечує рівномірний прогрів і охолодження всього сорбенту. За таким же принципом створений сумісний конденсатор/випарник (рис. 4в). Оскільки в адсорбційному перетворювачі теплоти традиційного типу (рис. 4а) кожен з цих апаратів працює тільки половину циклу, то використання суміщеного випарника/конденсатора дозволяє зменшити масу і габарити установки.

Рис. 4. а) Традиційний адсорбційний перетворювача теплоти безперервної дії; б) адсорбер/десорбер; в) конденсатор/випарник.

Дана робота виконується в рамках сумісного наукового проекту № 04-08-12 «Исследование совместных процессов тепломассопереноса в многокомпонентных системах для разработки сорбционных преобразователей теплоты нового поколения», в якому бере участь наш інститут, інститут теплофізики та інститут каталізу сибірського відділення російської академії наук. Проект розрахований на два роки і зараз агрегат знаходиться на стадії монтажу (рис. 5) і найближчим часом буде розпочато випробування на сорбентах, які будуть створені в інституті каталізу СВ РАН.

Рис. 5. Адсорбер/десорбер у вигляді змійовикової теплової труби.

Висновки

1.  Адсорбційні термотрансформатори – ефективний інструмент енергозбереження, який дозволяє залучати в енергообіг низькопотенційні вторинні і поновлювальні джерела енергії.

2. В ІТТФ НАНУ на основі багаторічного досвіду розробки та дослідження адсорбційних перетворювачів теплоти запропоновано оригінальні рішення конструктивного виконання його апаратів (адсорбера/десорбера та конденсатора/випарника), які мають суттєво знизити металоємність конструкції, забезпечити більш інтенсивний і рівномірний прогрів сорбенту, збільшити питому потужність агрегату.

Робота виконується за підтримки програми наукових проектів НАНУ - СВ РАН (проект 04-08-12 НАНУ або N 9 СО РАН).

ЛІТЕРАТУРА

1. B. Dawoud  Gas-driven sorption heat pumps; a potential trend-setting heating technology // IEA Heat Pump Centre Newsletter. – 2011. – V. 29, № 1, P. 18-22.

2. U. Jakob, P. Kohlenbach Recent Developments of Sorption Chillers in Europe // Bulletin of the International Institute of Refrigeration. – 2010. –  № 5.

3. Чалаев Д.М. Создание солнечного адсорбционного холодильника на солевых сорбентах с наполнителем: Дис. канд. техн. наук. – Киев, 1996. – 165 с.

4. Yu.I. Aristov Challenging offers of material science for adsorption heat transformation // a review, Applied Thermal Engn. – 2013. – V. 50. – P. 1610-1618.

 

Лаборатория Гигротермических Процессов

Лаборатория Гигротермических Процессов

ИТТФ НАНУ

Все права защищены ® 2009-2015