A এর নকশা এবং কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরবর্জ্য তাপ ব্যবহার করে রেফ্রিজারেশন সিস্টেম

অতীতের গবেষণা পরিস্থিতি থেকে, বিতরণকৃত সহ-উত্পাদন ব্যবস্থার নকশা এবং সিমুলেশন অত্যন্ত আধুনিক।

১ সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন ডিজাইন

নির্বাচিত দ্বীপ আবাসিক এলাকাটি ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর দ্বারা চালিত, ডিজেল ইঞ্জিনের এক্সহস্ট গ্যাসে প্রচুর তাপ শক্তি থাকে এবং লিথিয়াম ব্রোমাইড শোষণকারী চিলার ব্যবহারকারীদের জন্য ফ্রিজে রাখার জন্য এক্সহস্ট গ্যাসকে কার্যকরী তাপ উৎস হিসেবে গ্রহণ করে। কুলিং লোডের সামঞ্জস্যযোগ্য পরিসর বাড়ানোর জন্য, আফটারবার্নিং ধরণের রেফ্রিজারেটর গ্রহণ করা হয়। দ্বীপের ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর সিস্টেমের সামগ্রিক নকশা চিত্র ১ এ দেখানো হয়েছে।

বৈদ্যুতিক শীতলকরণের নকশা নীতির উপর ভিত্তি করে (১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর অনুসারে চিলারের সাথে মিল), এই গবেষণাপত্রে চিলারের মিল নির্বাচন করা হয়েছে। আবাসিক এলাকার মোট তল এলাকা প্রায় ৪,৮৫০ বর্গমিটার এবং একটি ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের রেটেড পাওয়ার ৩৫০ কিলোওয়াট। ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরটি প্রায় ৪৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় নিষ্কাশন গ্যাস উৎপন্ন করে।°সে, এবং চিলারে উপলব্ধ তাপ শক্তি প্রায় 420 কিলোওয়াট। 1.4 রেফ্রিজারেশন সহগ এবং 582 কিলোওয়াট শক্তি সহ ডাবল-ইফেক্ট প্যারালাল লিথিয়াম ব্রোমাইড শোষণকারী চিলার নির্বাচন করা হয়েছিল। দ্বীপ ব্যবহারকারীদের গড় শীতল লোড 120W/m2। তদন্ত অনুসারে, 120W/m2 দ্বীপ ব্যবহারকারীদের শীতল লোডের চাহিদা পূরণ করে। অতএব, যখন 16kw ডিজেল জেনারেটরটি নির্ধারিত কাজের অবস্থায় পরিচালিত হয়, তখন নিষ্কাশন গ্যাস থেকে বর্জ্য তাপ রেফ্রিজারেটরের চাহিদা পূরণ করতে পারে। 16kw ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের নকশা পরামিতিগুলি সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে।

2. গাণিতিক মডেলিং

১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেম খুবই জটিল, যার মধ্যে গতিবিদ্যা, তাপগতিবিদ্যা এবং তাপ স্থানান্তরের মতো অনেক বিষয় জড়িত, তাই একটি উপযুক্ত মডেলিং পদ্ধতি নির্বাচন করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। এই গবেষণাপত্রে, ১৬ কিলোওয়াট বর্জ্য তাপ ব্যবহার রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের সিমুলেশন মডেলটি মডুলার মডেলিং পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রতিষ্ঠিত করা হয়েছে। ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর বর্জ্য তাপ ব্যবহার রেফ্রিজারেশন সিস্টেম একটি সাধারণ তাপগতিবিদ্যা সিস্টেম, মডিউলগুলি কার্যকারী পদার্থ এবং শক্তির উত্তরণ অনুসারে ভাগ করা হয়েছে।

সম্পূর্ণ মডেলিং ধারণাটি নির্ধারণ করার পর, আমাদের সিস্টেমের কার্যকারিতা সঠিকভাবে অনুকরণ করার জন্য একটি যুক্তিসঙ্গত পদ্ধতি বেছে নেওয়া উচিত।

এই গবেষণাপত্রটি মূলত ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের অভ্যন্তরীণ কাজের প্রক্রিয়া বিবেচনা না করে বিভিন্ন লোডের অধীনে ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের আউটপুট শক্তি এবং নিষ্কাশন তাপ শক্তি অধ্যয়ন করে। গড় পদ্ধতি ব্যবহার করে মডেলিং সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন স্তরে ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর সিমুলেশনের নির্ভুলতা নিশ্চিত করে।

১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেমে অনেক ধরণের তাপ এক্সচেঞ্জার রয়েছে এবং তাপ এক্সচেঞ্জারগুলির মধ্যে চাপ-প্রবাহ সংযোগ রয়েছে। ঐতিহ্যবাহী মডেলিং পদ্ধতিতে ভৌত মডেল অনুসারে মডিউলটি ভাগ করা হয়, ভারসাম্য সমীকরণ অনুসারে প্রতিটি মডিউলের চাপ এবং প্রবাহ পৃথকভাবে গণনা করা হয় এবং সীমানা সমান সীমাবদ্ধতার শর্ত পূরণ করতে হবে। অতএব, পুনরাবৃত্তিমূলক গণনা অনিবার্য এবং গণনার সময় বৃদ্ধি করা হয়। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, বর্জ্য তাপ ব্যবহার করে ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের একটি সিমুলেশন মডেল ভলিউমেট্রিক ইনর্শিয়া পদ্ধতি দ্বারা প্রতিষ্ঠিত হয়।

ভলিউমেট্রিক ইনর্শিয়া পদ্ধতি অনুসারে, প্রতিটি উপাদানের প্রবাহ হার সুষম হয় না এবং প্রতিটি উপাদানকে ভলিউমেট্রিক ইনর্শিয়া লিঙ্ক অনুসারে বিবেচনা করা হয়। এটি প্রতিটি উপাদানকে একটি ভলিউম মডিউল এবং প্রতিটি উপাদানের মধ্যে সংযোগকারী পাইপকে একটি প্রতিরোধ মডিউল হিসাবে বিবেচনা করে। ভলিউম মডিউলের জন্য, অভ্যন্তরীণ তরল প্রতিরোধকে উপেক্ষা করে, আয়তন মডিউলের ভিতরের চাপ অভিন্ন। আয়তন মডিউলের উভয় প্রান্তে ভর প্রবাহ হারের পার্থক্য এবং আয়তন মডিউলের তাপমাত্রার পরিবর্তন অনুসারে ভলিউম মডিউলের চাপ গণনা করা যেতে পারে। তবে, ইনলেট এবং আউটলেটের মধ্যে চাপের পার্থক্য এবং পাইপ প্রাচীরের ঘর্ষণ ক্ষতি প্রবাহকে পরিবর্তন করে এবং গতিশীল প্রবাহের মান ভরবেগ সংরক্ষণ অনুসারে গণনা করা যেতে পারে।

উদাহরণ হিসেবে l পাইপের দৈর্ঘ্য নিলে, এটিকে ভলিউম মডিউল এবং রেজিস্ট্যান্স মডিউলে ভাগ করা হয় এবং এর আয়তন জড়তা মডেল প্রতিষ্ঠিত হয়।

১) ভলিউম মডিউল।

আয়তন মডিউলে প্রতি ইউনিট সময়ের প্রবাহ হার হল M1, এবং আয়তন মডিউল থেকে প্রতি ইউনিট সময়ের প্রবাহ হার হল M2। ভর সংরক্ষণ অনুসারে: আয়তন মডিউলে প্রবাহ - আয়তন মডিউল থেকে প্রবাহ = আয়তন মডিউল ভর বৃদ্ধি, আয়তন মডিউল ভর বৃদ্ধি গণনা করা যেতে পারে:

সূত্রে: M হল আয়তন মডিউলে কর্মরত তরলের ভর, kg; v হল আয়তন মডিউলে কর্মরত তরলের আয়তন, M3; kg/m3 হল আয়তন মডিউলে কর্মরত তরলের ঘনত্ব; M1 এবং M2 হল আয়তন মডিউলে প্রবেশ এবং বহির্গমনকারী তরলের ভর প্রবাহ, kg/s।

2) প্রতিরোধী মডিউল।

প্রতিরোধী মডিউলে, চাপের পার্থক্য এবং তরলের ঘর্ষণ প্রতিরোধের কারণে প্রবাহ হার পরিবর্তিত হয়। রৈখিক ভরবেগ সংরক্ষণের নিয়ম অনুসারে: প্রতিরোধী মডিউলে প্রবেশকারী ভরবেগ - প্রতিরোধী মডিউল ছেড়ে যাওয়া ভরবেগ + বাহ্যিক বলের ভরবেগ = প্রতিরোধী মডিউল ভরবেগ বৃদ্ধি, প্রতিরোধী মডিউল ক্রস সেকশনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তরলের ভর গণনা করা যেতে পারে:

pagenumber_ebook=33,pagenumber_book=25

সূত্রে: M হল পাইপের মধ্য দিয়ে কার্যকারী তরলের ভর প্রবাহ হার, kg/s; v হল কার্যকারী তরলের বেগ, m/s; a হল পাইপের ক্রস-সেকশনাল এলাকা, m 2; l হল পাইপের দৈর্ঘ্য, m; p 1 এবং P 2 হল প্রতিরোধী মডিউলের উভয় পাশের চাপ, PA; UL হল পাইপের দেয়ালে তরলের ঘর্ষণ প্রতিরোধ, বিয়োগ চিহ্নটি তরল প্রবাহের বিপরীত দিকে ঘর্ষণ প্রতিরোধকে প্রতিনিধিত্ব করে, U হল পাইপের ভেজা পরিধি, U হল প্রতি ইউনিট ক্ষেত্রের ঘর্ষণ প্রতিরোধ, = 1/2 FV 2, F হল পথের তাপ এক্সচেঞ্জারের ঘর্ষণ সহগ, যা অভিজ্ঞতামূলক সূত্র অনুসারে পাওয়া যেতে পারে।

৩ সিস্টেমের কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণ

এই গবেষণাপত্রে, একটি চার স্ট্রোক টার্বোচার্জড ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরকে কম্প্রেসার, টারবাইন, টারবাইন রটার, ইন্টারকুলার, ইনটেক এবং এক্সস্ট পাইপ, গভর্নর, সিলিন্ডার এবং জেনারেটরে ভাগ করা হয়েছে, একটি ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর সিমুলেশন মডেল গড় পদ্ধতি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল।

১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেমে প্রচুর পরিমাণে তাপ এক্সচেঞ্জার রয়েছে এবং প্রতিটি উপাদানের সিমুলেশন মডেল তৈরি করতে ভলিউমেট্রিক ইনর্শিয়া পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। সিস্টেমের তরল কার্যক্ষম মাধ্যমের মধ্যে মূলত বর্জ্য গ্যাস, লিথিয়াম ব্রোমাইড দ্রবণ, জল, জলীয় বাষ্প ইত্যাদি থাকে। মডেল গণনার নির্ভুলতা নিশ্চিত করার জন্য, ফিটিং সূত্র অনুসারে কার্যক্ষম মাধ্যমের তাপীয় বৈশিষ্ট্য গণনার জন্য একটি মডেল স্থাপন করা হয়েছিল। ১৬ কিলোওয়াট এবং লিথিয়াম ব্রোমাইড শোষণকারী চিলারের সিমুলেশন মডেলগুলি যথাক্রমে ম্যাটল্যাব/সিমুলিংক সফ্টওয়্যারে তৈরি এবং ডিবাগ করা হয়। অবশেষে, বর্জ্য তাপ ব্যবহার করে ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর চিলারের সিমুলেশন মডেলটি চিত্র ৪-এ দেখানো হিসাবে একত্রিত করা হয়েছে।

স্থির-অবস্থা সিমুলেশনে, নকশার পরামিতি অনুসারে, প্রথমত, ম্যাটল্যাব/সিমুলিংক সিমুলেশন সফ্টওয়্যারে সীমানা শর্তগুলি সেট করা হয় এবং মডেলের অবস্থা ভেরিয়েবলের প্রাথমিক মানগুলি নির্ধারিত হয়। উচ্চ সিমুলেশন নির্ভুলতা সহ ODE45 অ্যালগরিদমটি 2000s হিসাবে সিমুলেশন সময় নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয়। সারণি 2 স্থির-অবস্থা সিমুলেশন ফলাফল এবং নকশা পরামিতিগুলির মধ্যে তুলনা দেখায়।

সারণী ২ দেখায় যে ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের স্থির-অবস্থার সিমুলেশন মান এবং নকশা পরামিতিগুলির মধ্যে আপেক্ষিক ত্রুটি ৩% এর কম, যা সিস্টেম সিমুলেশন নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এবং সিমুলেশন মডেলের সঠিকতা এবং নির্ভুলতা যাচাই করে। সিস্টেমে কার্যকরী মাধ্যমের তাপীয় পরামিতিগুলি ফিটিং সূত্র দ্বারা প্রাপ্ত করা হয়, মডেলিংয়ে প্রয়োজনীয় অনুমান করা হয় এবং উপাদানগুলির ত্রুটিগুলি একত্রিত করার সময় বৃদ্ধি করা হবে, এগুলি আপেক্ষিক ত্রুটির কারণ।

স্থির অবস্থা সিমুলেশন ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর বর্জ্য তাপ ব্যবহার রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের মোট শক্তি ব্যবহার সহগ মূল্যায়ন করা হয়েছিল। সিস্টেমের মোট শক্তি ব্যবহার সহগের গণনা পদ্ধতিটি একটি সূত্র হিসাবে।

X হল ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর সিস্টেমের মোট শক্তি ব্যবহার সহগ, PG হল ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটর, kW, RC হল libr শোষণকারী চিলার, kW, EC হল সিস্টেমের অন্যান্য শক্তি খরচ, kW; FC হল ডিজেল জেনারেটরের জ্বালানি খরচ, kW; PC হল সিস্টেমের বিদ্যুৎ খরচ, kW।

পরিকল্পিত অপারেটিং অবস্থার অধীনে, ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের ক্ষমতা ৩৫৭.৬ কিলোওয়াট, লিথিয়াম ব্রোমাইড শোষণ চিলারের ক্ষমতা ৫৭৯.৭৯ কিলোওয়াট, সিস্টেমের অন্যান্য শক্তি খরচ ১৩২ কিলোওয়াট, এবং ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের জ্বালানি খরচ প্রায় ১২৮৬ কিলোওয়াট, সিস্টেমের পাম্প এবং অন্যান্য বিদ্যুৎ-গ্রহণকারী সরঞ্জামগুলির বিদ্যুৎ খরচ প্রায় ৩০ কিলোওয়াট।

সূত্র (6) এর গণনা অনুসারে, 16kw ডিজেল জেনারেটর রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের মোট শক্তি ব্যবহারের সহগ প্রায় 0.813, এবং শক্তি ব্যবহারের দক্ষতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছে, যা 0.8 এরও বেশি, এবং নকশার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের লোড বিদ্যুৎ খরচ দ্বারা নির্ধারিত হয়। লোডের পরিবর্তনের ফলে ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের নিষ্কাশন তাপমাত্রা এবং প্রবাহ হারের পরিবর্তন হবে, যা সিস্টেমের ডাউনস্ট্রিম লিথিয়াম ব্রোমাইড শোষণকারী চিলারের শীতল ক্ষমতাকে প্রভাবিত করবে।

সিস্টেমের তাপগতিবিদ্যা প্রক্রিয়া জটিল, জড় বিলম্ব সহ। ২০০০ সাল থেকে শুরু করে পুরো সিমুলেশন সময় ৬০০০-এ সেট করে, ধাপ পরিবর্তন যোগ করে, ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের লোড ১০০% থেকে ৮০%-এ কমিয়ে আনা হয় এবং গতিশীল সিমুলেশন গণনা করা হয়।

২০০০ সাল থেকে, লোড ৩৫২.৩ কিলোওয়াট থেকে ২৮৭.৪৮ কিলোওয়াট, নিষ্কাশন প্রবাহ ১.৩১৮৭ কেজি থেকে ১.১১৯২ কেজি এবং নিষ্কাশন তাপমাত্রা ৪৬২ থেকে কমিয়ে আনা হয়েছে।১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের জন্য °C থেকে ৪৫৩ °C। পুরো গতিশীল প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া প্রায় ১০০ সেকেন্ড। ডিজেলের লোড ২০% হ্রাস করা হয়েছে, ডিজেল ইঞ্জিনের গতি বৃদ্ধি করা হয়েছে, দ্রুত প্রতিক্রিয়া পরিচালনা করা হয়েছে, নির্ধারিত স্থানে গতি স্থিতিশীলতা বজায় রাখার জন্য জ্বালানি ইনজেকশন কমানো হয়েছে। ডিজেল ইঞ্জিনে জ্বালানি ইনজেকশন হ্রাসের ফলে নিষ্কাশন তাপমাত্রা এবং প্রবাহ হার হ্রাস পায়।

শীতলকরণ ক্ষমতা সামান্য বৃদ্ধি পায় এবং তারপর দ্রুত আরেকটি স্থিতিশীল মান, 579.79 kW থেকে 507.15 kW এ নেমে আসে। চিত্র 9 থেকে দেখা যাচ্ছে, হিমায়নের সহগ সামান্য বৃদ্ধি পেয়েছে এবং তারপর 1.394 থেকে 1.402 এ কমেছে। 16kw ডিজেল জেনারেটরের লোড হ্রাসের ফলে পুরো 16kw ডিজেল জেনারেটর সিস্টেমে প্রবেশকারী তাপ শক্তি হ্রাস পেয়েছে, যার ফলে চিলারের রেফ্রিজারেটিং ক্ষমতা হ্রাস পেয়েছে, তবে রেফ্রিজারেটিং সহগ সামান্য বৃদ্ধি পেয়েছে এবং পুরো গতিশীল প্রক্রিয়াটি প্রায় 2000 এর দশকে সম্পন্ন হয়েছে।

৪ উপসংহার

একটি দ্বীপের আবাসিক এলাকার উদাহরণ নিয়ে, ডিজেল বিদ্যুৎ উৎপাদনের বর্জ্য তাপ ব্যবহার করে একটি নতুন শক্তি-সাশ্রয়ী রেফ্রিজারেশন প্রযুক্তি অধ্যয়ন করা হচ্ছে।

১) ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের বর্জ্য তাপ ব্যবহার রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের সমন্বিত নকশা সম্পন্ন করা হয়েছিল এবং নকশার পরামিতি নির্ধারণ করা হয়েছিল। সিস্টেম স্ট্যাটিক এবং ডায়নামিক সিমুলেশন গণনার মাধ্যমে, সিস্টেমের কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণ করা হয়, তারপর নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা ডিজাইন করা হয় এবং সিস্টেমের অপ্টিমাইজেশন বাস্তবায়িত হয়।

২) স্থির-অবস্থার সিমুলেশনটি নকশা অবস্থায় সম্পন্ন করা হয় এবং আপেক্ষিক ত্রুটি 3% এর কম হয়, যা নকশার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে এবং মডেলের নির্ভুলতা এবং সঠিকতা যাচাই করে। স্থির-অবস্থার সিমুলেশনের ফলাফল অনুসারে, সিস্টেমের মোট শক্তি ব্যবহারের সহগ প্রায় 0.813, যা নকশার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

৩) ১৬ কিলোওয়াট লোড ডিসট্র্যাকশনের গতিশীল সিমুলেশন করা হয়, যার ফলে ১৬ কিলোওয়াট লোড হ্রাস পায়, বিদ্যুৎ উৎপাদন হ্রাস পায়, নিষ্কাশন গ্যাসের তাপ শক্তি হ্রাস পায়, শীতল ক্ষমতা হ্রাস পায় এবং শীতল সহগের সামান্য বৃদ্ধি পায়। সিমুলেশন ফলাফল দেখায় যে ১৬ কিলোওয়াট পাওয়ার স্টেশনের শীতল ক্ষমতা ১৬ কিলোওয়াট পাওয়ার স্টেশনের তুলনায় কম, এবং ১৬ কিলোওয়াট পাওয়ার স্টেশনের আউটপুট ১৬ কিলোওয়াট পাওয়ার স্টেশনের তুলনায় কম, এবং নিষ্কাশন গ্যাসের তাপ শক্তি ১৬ কিলোওয়াট ডিজেল জেনারেটরের তুলনায় কম।