Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
2 results
Search Results
Item Ексергетичне обґрунтування та підвищення енергоефективності роботи систем кондиціювання повітря для чистих приміщень(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Гарасим, Дмитро Ігорович; Лабай, Володимир Йосифович; Національний університет «Львівська політехніка»; Радченко, Микола Іванович; Жихарєва, Наталія ВіталіївнаЗдійснено новий підхід до встановлення ексергоощадної експлуатації СКП на прикладі центральних прямотечійних СКП чистих приміщень як з камерою зрошення, так і з рекуперативним повітроохолодником, що ґрунтується на використанні сучасного методу термодинамічного аналізу – ексергетичного. Створено алгоритми та математичні моделі роботи цих СКП та, відповідно, розроблені комп’ютерні програми для здійснення досліджень, що дозволили виконати розрахунково-кількісні експерименти на математичних моделях досліджуваних СКП та розв’язати завдання удосконалення їх роботи і розроблення ефективних енергоощадних СКП, знайти не тільки їх ексергетичний ККД, але й обґрунтувати та підвищити енергоефективність роботи досліджуваних СКП. Досліджено залежність ексергетичного ККД hе та втрат ексергії в основних елементах досліджуваних СКП від визначаючих процес роботи СКП факторів, а саме: температури і вологовмісту навколишнього середовища, внутрішніх температури і вологовмісту повітря чистого приміщення, різниці температур між внутрішнім і припливним повітрям у чистому приміщенні та коефіцієнта трансформації холодильної машини. Запропоновані універсальні залежності для визначення ексергетичного ККД досліджуваних СКП залежно від різних факторів, які впливають на роботу цих СКП. Розроблені пропозиції з вдосконалення роботи елементів центральних прямотечійних СКП чистих приміщень як з камерою зрошення, так і з рекуперативним повітроохолодником, які впливають на зменшення втрат ексергії в них та загальне підвищення ексергетичного ККД цих СКП. Проведен критический анализ использования метода эксергетического исследования процесса работы СКВ, в частности чистых помещений, и приведены требования к качеству воздуха и микроклимата чистых помещений различного назначения. Обоснован выбор объектами исследования процессов работы центральных прямоточных систем кондиционирования воздуха чистых помещений на примере изучения процессов работы с камерой орошения и внедренной СКВ с рекуперативным воздухоохладителем и указана их характеристика. Приведены характеристики исследуемых центральных прямоточных систем кондиционирования воздуха чистых помещений с камерой орошения и рекуперативным воздухоохладителем и определены какие исходные данные нужны для составления их энергетического и эксергетического балансов. Представлено определение удельной эксергии в характерных точках процессов кондиционирования в центральных прямоточных системах для чистых помещений с камерой орошения и рекуперативным воздухоохладителем. Созданы методы составления энергетического и эксергетического балансов исследуемых центральных прямоточных систем кондиционирования воздуха чистых помещений с камерой орошения и рекуперативным воздухоохладителем, которые использованы для всестороннего исследования процессов их работы. Созданы алгоритмы и математические модели работы этих СКВ и, соответственно, разработаны компьютерные программы для осуществления исследований, позволившие выполнить расчетно-количественные эксперименты на математических моделях исследуемых СКП и решить задачу усовершенствования их работы и разработки эффективных энергосберегающих СКВ, найти не только их эксергетический КПД, но и обосновать и повысить энергоэффективность работы исследуемых СКП. Исследована зависимость эксергетического КПД и потерь эксергии в основных элементах исследуемых СКП от определяющих процесс работы СКП факторов, а именно: температуры и влагосодержания окружающей среды, внутренних температуры и влагосодержания воздуха чистого помещения, разницы температур между внутренним и приточным воздухом в чистом помещении и коэффициента трансформации холодильной машины. Приведены диаграммы Грассмана потоков и потерь эксергии для исследуемых систем кондиционирования воздуха, которые дают возможность оценить относительные потери эксергии в ЭТС, понять над уменьшением каких потерь надо работать, а значит получить экономически наиболее выгодный вариант использования избранных систем кондиционирования воздуха. Исходя из анализа диаграмм Грассмана для избранной центральной прямоточной СКВ с камерой орошения, которая обслуживает чистое помещение, установлено, что для повышения эксергетического КПД этой СКВ нужно уменьшить потери эксергии на получение холодной воды в холодильной машине, на транспортировку холодной воды в камеру орошения и в вентиляторе на транспортировку воздуха. Исходя из анализа диаграмм Грассмана для исследуемой центральной прямоточной СКВ с рекуперативным воздухоохладителем, обслуживающей операционные чистые комнаты, установлено, что для повышения эксергетического КПД этой СКВ нужно уменьшить потери эксергии в холодильной машине, на транспортировку воздуха приточным вентилятором кондиционера и вентилятором вытяжной установки. Получены расчетные формулы для определения эксергетического КПД исследуемых СКП в зависимости от температуры и влагосодержания наружного воздуха, в зависимости от температуры и влагосодержания внутреннего воздуха, в зависимости от разницы температур между внутренним и приточным воздухом и влагосодержания наружного воздуха, в зависимости от разницы температур между внутренним и приточным воздухом, в зависимости от коэффициента трансформации холодильной машины и температуры наружного воздуха. Точность расчетных значений по полученным формулам приемлема. Приведены методика и приборы, применявшиеся для экспериментальных исследований на внедренной центральной прямоточной СКВ операционных чистых комнат, результаты экспериментальных исследований на этой СКВ, подтверждена адекватность проведенных на инновационной математической исследовательской компьютерной модели этой СКВ теоретических исследований. Относительная погрешность, определенная по эксергетическому КПД исследуемой СКВ, составляет 3,8%, что находиться в допустимых пределах и свидетельствует об адекватности разработанной математической модели. Предложены универсальные зависимости для определения ексергетического КПД исследуемых СКВ в зависимости от различных факторов, которые влияют на работу этих СКВ. Разработаны предложения по совершенствованию работы элементов центральных прямоточных СКВ чистых помещений как с камерой орошения, так и с рекуперативным воздухоохладителем, которые влияют на уменьшение потерь эксергии в них и общее повышение эксергетического КПД этих СКВ. The new approach to installing exergy saving exploitation of air conditioning systems (ACS) on the example of central straight flow ACS for cleanrooms with the air washer and with recuperative air cooler, which is based on using modern method of thermodynamic analysis − exergetic, has been done. Algorithms and mathematical models of work of these ACS was created and, accordingly, the computer programs were designed which gave opportunity to make computational and quantitative experiments on the mathematical models of investigated systems and solve the task of improving of their work and development of effective energy saving ACS, not to only find their exergetic output-input ratio (OIR), but to prove and raise energy effectiveness of work of investigated ACS. The dependence of exergetic OIR and exergy losses is in the main elements of investigated ACS on factors that are determinants of their work, that are: temperature and moisture content of environment, internal temperature and moisture content air of cleanroom; temperature difference between internal and supplied air in the cleanroom and coefficient of transformation of refrigerator machine, has been investigated. The universal dependences for gaining of exergetic OIR of investigated ACS, depending of different factors which have influence on these ACS work, has been proposed. Propositions about improving the work of elements of central straight flow ACS for cleanrooms with air washer and with recuperative air cooler have influence on decreasing of their exergy losses and general increasing of exergetic OIR of these ACS, has been designed.Item Ексергетичне обґрунтування та підвищення енергоефективності роботи холодильних машин для охолодження повітря(Національний університет "Львівська політехніка", 2011) Лабай, Володимир ЙосифовичExergetic ground and increase of energy efficiency of work of refrigeration machines for split-conditioners are fulfilled and a new method is offered them to the exergetic analysis, which is adjusted for comprehensive thermodynamics research of process of work of these refrigeration machines. The research computer program of exergetic analysis of process of work of refrigeration machines of split-conditioners is created for finding out of influence of different factors, which determine the process of work of these refrigeration machines, on exergetic output-input ratio and technical descriptions of split-conditioners and loss of exergy in their elements. Universal dependences are got for determination of exergetic output-input ratio and losses of exergy in the separate elements of refrigeration machines of split-conditioners and effective energy saving their external environments are offered. The method of increase of energy saving of local autonomous conditioners, protected the patent of Ukraine on an useful model, is offered, by determination of effective energy saving correlations by the charges of air on evaporator and condenser of refrigeration machine, which gives high exergetic output-input ratio relatively. Suggestions are developed from perfection of work of elements of refrigeration machines of split-conditioners, which influence on diminishing of losses of exergy in them and general increase of exergetic output-input ratio of conditioner. Диссертационная работа посвящена эксергетическому обоснованию и повышению энергоэффективности работы холодильных машин split-кондиционеров. Рассмотрен процесс работы предназначенных для создания определённого микроклимата в помещении split-кондиционеров, имеющих в своём составе хладоновые (фреоновые) холодильные машины и относящихся к энергоёмкому оборудованию, а поэтому характеризующихся низким коэффициентом использования электрической энергии. Достаточно отметить, что на кондиционирование воздуха 1 м3 объёма помещения здания split-кондиционеры расходуют от 40 до 80 Вт электроэнергии. Поэтому тенденция роста тарифов требует внимательного отношения к расходу электрической энергии и внедрению энергосберегающих технологий в системах кондиционирования воздуха. Повышение эффективности использования энергоёмкого оборудования, внедрение энергосберегающего технологического оборудования является важным условием успешного развития технического прогресса. Для оценки энергоэффективности оборудования систем кондиционирования воздуха в последнее время используют общий термодинамический метод анализа – эксергетический. Эксергетический анализ позволяет не только учитывать количество энергии, расходуемой и отводимой от системы, но и качество этой энергии, т.е. её способность быть превращенной в полезную работу. Современные split-кондиционеры, используемые для создания соответствующего микроклимата в небольших помещениях, достигли определенного технического совершенства. Для последующего повышения энергоэффективности работы этих кондиционеров нужен детальный анализ их функционирования. Для этого в диссертационной работе разработан эксергетический метод анализа холодильных машин split-кондиционеров, являющийся методом термодинамического исследования холодильной машины, как в целом, так и её отдельных частей с целью получения полной информации о процессах преобразования энергии, имеющих место в таких системах. Результатом проведения анализа есть нахождение эксергетического коэффициента полезного действия (КПД) процесса в целом и потерь эксергии в отдельных элементах технической системы. Поэтому вопросы интенсификации работы холодильных машин split-кондиционеров с целью внедрения энергосберегающих холодильных процессов, снижения затрат на работу кондиционеров путём повышения их эксергетического КПД являются актуальной научно-технической проблемой, требующей своего решения. Решению этой проблемы и посвящена диссертационная работа, тема которой с учётом перечисленного является актуальной и целесообразной, имеет не только научную и практическую ценность, но и важное народнохозяйственное значение для интенсификации процессов и оборудования, используемых для создания микроклимата в помещениях зданий. Для этого в работе осуществлено эксергетическое обоснование и повышение энергоэффективности работы холодильных машин split-кондиционеров и предложен новый метод их эксергетического анализа, приспособленный для всестороннего термодинамического исследования процесса работы этих холодильных машин и влияния разных факторов на этот процесс. Создана исследовательская компьютерная программа энергетического эксергетического анализа процесса работы холодильных машин split-кондиционеров, дающая возможность выполнить расчетно-количественные эксперименты на математической модели исследуемой холодильной машины, воссоздававшей процесс её работы, и решить проблему совершенствования и разработки эффективных энергосберегающих холодильных машин split-кондиционеров. Выяснено влияние разных факторов, определяющих процесс работы холодильных машин split-кондиционеров, и характер этого влияния на эксергетический КПД, технические характеристики кондиционеров и потери эксергии в их элементах. Получены универсальные зависимости для определения эксергетического КПД и потерь эксергии в отдельных элементах холодильных машин split-кондиционеров и предложены эффективные энергосберегающие условия их эксплуатации. Определено, что между расходами воздуха на испарителе и конденсаторе холодильных машин split-кондиционеров должна быть взаимосвязь и их выбор не может быть произвольным. Поэтому осуществлено обоснование способа повышения энергосбережения этих кондиционеров с помощью определения эффективного энергосберегающего соотношения между расходами воздуха на испарителе и конденсаторе холодильной машины, дающего относительно высокий эксергетический КПД и защищенного патентом Украины на полезную модель № 43911. Предложен новый эксергетический подход к определению эффективных энергосберегающих условий эксплуатации действующих холодильных машин split-кондиционеров при разных наружных температурных условиях и расходах воздуха на испарителе. Предложен способ приведения работы холодильных машин split-кондиционеров к одинаковому внутреннему температурному режиму независимо от их холодопроизводительности благодаря перерасчёту расходов воздуха на испарителе и конденсаторе кондиционеров, что даёт возможность повысить эксергетический КПД и ввести одинаковые сравнительные температурные условия как наружные, так и внутренние. Разработаны предложения по усовершенствованию работы элементов холодильных машин split-кондиционеров, влияющих на уменьшение потерь эксергии в них и общее повышение эксергетического КПД кондиционера. Показано, что разработанный эксергетический метод анализа одноступен¬чатых холодильных машин split-кондиционеров может быть использован для разных фирм-производителей и на разных холодильных агентах. Результаты диссертационной работы внедрены в подготовку профессионалов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» во время преподавания таких дисциплин: «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение», «Проектирование систем кондиционирования воздуха и холодоснабжения», выполнения 9 магистерских квалификационных работ, а также в функционирова¬ние ЧП «Системы кондиционирования и вентиляции» и ЧП «Доминанта−Эко» (г. Львов), Ладыжинской и Добротворской ТЭС, что позволило им уменьшить потребление электрической энергии в эксплуатируемых холодильных машинах split-кондиционеров в зависимости от наружных температурных условий на 7-18%.Здійснено ексергетичне обґрунтування та підвищення енергоефективності роботи холодильних машин split-кондиціонерів та запропоновано новий метод їх ексергетичного аналізу, який пристосований для всебічного термодинамічного дослідження процесу роботи цих холодильних машин. Створено дослідницьку комп’ютерну програму ексергетичного аналізу процесу роботи холодильних машин split-кондиціонерів для з’ясування впливу різних факторів, які визначають процес роботи цих холодильних машин, на ексергетичний ККД та технічні характеристики split-кондиціонерів і втрати ексергії в їх елементах. Отримані універсальні залежності для визначення ексергетичного ККД і втрат ексергії в окремих елементах холодильних машин split-кондиціонерів та запропоновано ефективні енергоощадні умови їх експлуатації. Запропонований спосіб підвищення енергоощадності місцевих автономних кондиціонерів за допомогою визначення ефективного енергоощадного співвідношення між витратами повітря на випарнику і конденсаторі холодильної машини split-кондиціонера, яке дає відносно високий ексергетичний ККД, захищений патентом України на корисну модель № 43911. Розроблені пропозиції з вдосконалення роботи елементів холодильних машин split-кондиціонерів, які впливають на зменшення втрат ексергії в них та загальне підвищення ексергетичного ККД кондиціонера.