Перспективы создания нового поколения льдоаккумуляторов для систем с неравномерной тепловой нагрузкой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. В статье обоснована целесообразность применения аккумуляторов холода с фазовым переходом для объектов пищевой промышленности со значительной степенью неравномерности тепловых нагрузок. Проанализированы недостатки существующих льдоаккумуляторов, сдерживающие их широкое распространение. Рассмотрены возможные способы устранения данных недостатков при проектировании нового поколения льдоаккумуляторов.

Цель. Разработка нового поколения льдоаккумуляторов с высокой интенсивностью процессов плавления льда и возможностью регулирования отводимой тепловой нагрузки.

Материалы и методы. Предложен принципиально новый метод разрядки на основе пленочного обтекания ледовых поверхностей. Предложенный подход позволяет согласовывать тепловую нагрузку и обеспечивает поддержание требуемого уровня температуры ледяной воды. Авторами разработана конструкция лабораторного образца пленочного теплообменного аппарата (ПТА) коаксиального типа.

Результаты и применение. Проведены экспериментальные исследования на трех температурных уровнях подаваемой на охлаждение воды: 20,40,60 ℃ с расходами от 15 до 60 кг/мин. Экспериментально подтверждено, что разработанная конструкция ПТА с плёночным механизмом теплоотвода обладает на порядки более высокой эффективностью по сравнению с аккумуляторами с объёмным плавлением. Удельная тепловая нагрузка при расходе 60 кг/мин и температуре подаваемой воды 60 ℃ составила 200–220 кВт/м2, при этом максимальная нагрузка отводимая верхним слоем витков достигает 1300 кВт/м2. Обобщение результатов показало перспективность применения пленочных льдоаккумуляторов в системах хладоснабжения различных промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Об авторах

Галина Юрьевна Гончарова

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана; Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: galinagoncharova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4270-819X
SPIN-код: 1528-9005

д.т.н., проф.

Россия, Москва; Москва

Виктор Пантелеевич Пытченко

Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Email: hladosnab@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5822-036X
SPIN-код: 8092-8190

ведущий инженер

Россия, Москва

Сергей Сергеевич Борзов

Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Email: donsb@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4431-1815
SPIN-код: 9609-6436

м.н.с.

Россия, Москва

Георгий Владимирович Борщев

Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Email: razorleaf.619@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8878-1571
SPIN-код: 4794-7359

м.н.с.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Прокопенко Г.В. Генераторы ледяной воды // Молочная промышленность. 2010. № 8. С. 21.
  2. Пилипенко А. Ю., Форсюк А. В., Засядько Я. И. Экспериментальное и теоретическое изучение образования льда на вертикальной трубе // Холодильная техника. 2014. № 6. С. 42–47.
  3. Семенчук С. М. Мифы об оборудовании для ледяной воды // Холодильная техника. 2009. № 7. С. 16–18.
  4. Бобков В. А. Производство и применение льда. М.: Пищевая промышленность, 1977. 231 с.
  5. Чумак И.Г., Чепуренко В.П., Чуклин С.Г. Холодильные установки. М.: Агропромиздат, 1981. 344 с.
  6. Стефановский В.М. Особенности плавления льда в воде при свободной конвекции // Научное обеспечение холодильной промышленности: Сборник научных трудов к 75-летию ГНУ ВНИХИ. М.: ГРАФ Сервис, 2005. С. 240–246.
  7. Машины и аппараты химических производств / под ред. И.И. Чернобыльский, А.Г. Бондарь, Б.А. Гаевский и др. М.: «Машиностроение», 1974. 456 с.
  8. Креймер Н.Г., Коробов А.В., Иванова Р.Б. и др. Рекомендации по проектированию аккумуляторов холода // Холодильная техника. 1981. № 1. С. 47–51
  9. Калюнов В.С., Тушев К.А. Системы холодоснабжения с льдоаккумулторами: реализация трех обязательных условий // Холодильная техника. 2007. № 8. С. 14–19.
  10. Воронцов Е.Г., Тананайко Ю.М. Теплообмен в жидкостных пленках. Киев: Техника, 1972. 196 с.
  11. Семилет З.В. Оросительные теплообменники химических производств. Киев: Машгиз, 1961. 112 с.
  12. Гончарова Г.Ю., Пытченко В.П., Борзов С.С., Борщев Г.В. Исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых поверхностей с фазовым переходом на границе раздела // Вестник Международной академии холода. 2021. № 4. С. 3–11. doi: 10.17586/1606-4313-2021-20-4-3-11
  13. Гончарова Г.Ю., Пытченко В.П., Борзов С.С., Борщев Г.В. Исследование процессов тепломассообмена при пленочном обтекании ледовых поверхностей с фазовым переходом для создания нового поколения льдоаккумуляторов // Cборник трудов III Международной научной конференция «Энерго-ресурсоэффективность в интересах устойчивого развития» SEWAN – 2021. СПб, 2021. С. 299–300.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Испарительные секции трубчатого и панельного льдоаккумуляторов.

Скачать (185KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графики зависимостей α и К в льдоаккумуляторах. а) Коэффициент теплоотдачи α от воды к тающему льду при различных значениях удельного объёмного расхода воды: 1 – согласно исследованиям ВНИХИ [8]; 2 – Калюнов В.С., Тушев К.А. [9]. b) Уменьшение коэффициента теплопередачи при увеличении толщины намораживаемого льда для трубчатого и панельного льдоаккумуляторов [9].

Скачать (182KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пленочный теплообменный аппарат: а – схематичное изображение; b – внешний вид; 1 – форсунка, 2 – распределитель фреона, 3 – змеевики, 4 – датчики температур, 5 – слив.

Скачать (273KB)
Метаданные
5. Рис. 4. График изменения температуры воды от времени в ПТА для режима: tвх =40 ℃, G = 45 кг/мин.

Скачать (206KB)
Метаданные
6. Рис. 5. График изменения тепловой нагрузки для всего аппарата и для каждого слоя витков (1,2,3,…,10 – номера слоев витков) от времени в ПТА для режима: tвх =40 ℃, G = 45 кг/мин.

Скачать (88KB)
Метаданные
7. Рис. 6. График зависимости максимального теплосъёма от температуры подаваемой воды.

Скачать (79KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость удельной тепловой нагрузки витка и аппарата от температурного градиента Δt между льдом и подаваемой на охлаждение воды.

Скачать (137KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».