Analisis Reka Bentuk Dan Prestasi APenjana Diesel 16kwSistem Penyejukan Menggunakan Haba Sisa

Daripada situasi penyelidikan lepas, reka bentuk dan simulasi sistem penjanaan teragih adalah terlalu mod.

1 reka bentuk penyepaduan sistem

Kawasan kediaman pulau terpilih dikuasakan oleh penjana diesel 16kw, gas ekzos enjin diesel mengandungi banyak tenaga haba, dan penyejuk serapan Lithium Bromide mengambil gas ekzos sebagai sumber haba kerja untuk menyejukkan bagi pengguna. Untuk meningkatkan julat beban penyejukan boleh laras, peti sejuk jenis pembakaran selepas diguna pakai. Reka bentuk keseluruhan sistem penjana diesel 16kw pulau itu digambarkan dalam rajah 1.

Berdasarkan prinsip reka bentuk penyejukan elektrik (pemadanan penyejuk mengikut penjana diesel 16kw), pemilihan pemadanan penyejuk dijalankan dalam kertas ini. Kawasan kediaman itu mempunyai keluasan lantai kasar kira-kira 4,850 M2 dan kuasa penarafan penjana diesel 16 kw sebanyak 350 kw. Penjana diesel 16 kW menghasilkan gas ekzos pada suhu kira-kira 450°C, dan tenaga haba yang tersedia untuk penyejuk adalah kira-kira 420 kW. Penyejuk penyerapan litium bromida selari kesan berganda dengan Pekali penyejukan 1.4 dan kuasa 582kW telah dipilih. Purata beban penyejukan pengguna pulau ialah 120W/m2. Menurut siasatan, 120W/m2 memenuhi permintaan pengguna pulau untuk beban penyejukan. Oleh itu, apabila penjana diesel 16kw dikendalikan di bawah keadaan kerja yang dinilai, haba buangan daripada gas ekzos boleh memenuhi permintaan peti sejuk. Parameter reka bentuk sistem penyejukan penjana diesel 16kw ditunjukkan dalam Jadual 1.

2. Permodelan matematik

Sistem penyejukan penjana diesel 16kw adalah sangat kompleks, yang melibatkan banyak subjek seperti dinamik, termodinamik dan pemindahan haba, jadi sangat penting untuk memilih kaedah pemodelan yang sesuai. Dalam kertas kerja ini, model simulasi sistem penyejukan penggunaan haba sisa 16kw diwujudkan dengan menggunakan kaedah pemodelan modular. Sistem penyejukan penggunaan haba sisa penjana diesel 16kw adalah sistem termodinamik biasa, modul dibahagikan mengikut laluan bahan kerja dan tenaga.

Selepas menentukan keseluruhan idea pemodelan, kita harus memilih kaedah yang munasabah untuk mensimulasikan operasi sistem dengan tepat.

Kertas kerja ini terutamanya mengkaji kuasa keluaran dan tenaga haba ekzos penjana diesel 16kw di bawah beban yang berbeza, tanpa mengambil kira proses kerja dalaman penjana diesel 16kw. Pemodelan menggunakan kaedah purata memastikan ketepatan simulasi penjana diesel 16kw pada tahap penyepaduan sistem.

Terdapat banyak jenis penukar haba dalam sistem penyejukan penjana diesel 16kw, dan terdapat gandingan aliran tekanan antara penukar haba. Kaedah pemodelan tradisional membahagikan modul mengikut model fizikal, mengira tekanan dan aliran setiap modul secara berasingan mengikut persamaan imbangan, dan mesti memenuhi syarat sekatan yang sama sempadan. Oleh itu, pengiraan berulang tidak dapat dielakkan dan masa pengiraan ditambah. Untuk menyelesaikan masalah ini, model simulasi sistem penyejukan penjana diesel 16kw menggunakan haba buangan diwujudkan dengan kaedah inersia isipadu.

Mengikut kaedah inersia isipadu, kadar aliran dalam setiap komponen tidak seimbang, dan setiap komponen dipertimbangkan mengikut pautan inersia isipadu. Ia menganggap setiap komponen sebagai modul volum, dan paip penyambung antara setiap komponen sebagai modul rintangan. Untuk modul volum, mengabaikan rintangan bendalir dalaman, tekanan di dalam modul volum adalah seragam. Tekanan dalam modul volum boleh dikira mengikut perbezaan kadar aliran jisim pada kedua-dua hujung modul volum dan perubahan suhu dalam modul volum. Walau bagaimanapun, perbezaan tekanan antara salur masuk dan keluar dan kehilangan geseran dinding paip membuat perubahan fluks, dan nilai dinamik fluks boleh dikira mengikut pemuliharaan momentum.

Mengambil panjang paip l sebagai contoh, ia dibahagikan kepada modul volum dan modul rintangan, dan model inersia volumnya ditubuhkan.

1) modul volum.

Kadar alir per unit masa ke dalam modul volum ialah M1, dan kadar alir per unit masa keluar daripada modul volum ialah M2. Mengikut pemuliharaan Jisim: Aliran ke dalam modul volum-aliran keluar dari modul volum = kenaikan jisim modul volum, kenaikan jisim modul volum boleh dikira:

Dalam formula: M ialah jisim bendalir kerja dalam modul isipadu, kg; v ialah isipadu cecair kerja dalam modul isipadu, M3; kg/m3 ialah ketumpatan bendalir kerja dalam modul isipadu; M1 dan M2 ialah aliran jisim bendalir masuk dan keluar dari modul isipadu, kg/s.

2) modul perintang.

Dalam modul perintang, kadar aliran berubah disebabkan oleh perbezaan tekanan dan rintangan geseran bendalir. Mengikut undang-undang pemuliharaan MOMENTUM LINEAR: Momentum yang memasuki modul perintang-momentum yang meninggalkan modul perintang + momentum daya luaran = kenaikan momentum modul perintang, jisim bendalir yang mengalir melalui keratan rentas modul perintang boleh dikira:

pagenumber_ebook=33,pagenumber_book=25

Dalam formula: M ialah kadar aliran jisim bendalir kerja melalui paip, kg/s; v ialah halaju bendalir kerja, m/s; a ialah luas keratan rentas paip, m 2; l ialah panjang paip, m; p 1 dan P 2 ialah tekanan pada kedua-dua belah modul perintang, PA; UL ialah rintangan geseran bendalir pada dinding paip, tanda tolak mewakili rintangan geseran dalam arah yang bertentangan dengan aliran bendalir, U ialah lilitan basah paip, U ialah rintangan geseran per unit luas, = 1/2 FV 2, F ialah pekali geseran penukar haba di sepanjang jalan, yang boleh diperolehi mengikut formula empirik.

3 analisis prestasi sistem

Dalam makalah ini, penjana diesel 16kw cas turbo empat lejang dibahagikan kepada pemampat, turbin, rotor turbin, intercooler, paip masuk dan ekzos, gabenor, silinder dan penjana, model simulasi penjana diesel 16kw telah dibina menggunakan kaedah purata.

Sistem penyejukan penjana diesel 16kw mempunyai sejumlah besar penukar haba, dan kaedah inersia isipadu digunakan untuk membina model simulasi setiap komponen. Medium kerja cecair dalam sistem terutamanya terdiri daripada gas buangan, Penyelesaian Litium Bromida, air, wap air dan sebagainya. Untuk menjamin ketepatan pengiraan model, model untuk mengira sifat terma medium kerja telah diwujudkan mengikut formula pemasangan. Model simulasi penyejuk penyerapan 16kw dan litium bromida dibina dan dinyahpepijat masing-masing dalam perisian Matlab/Simulink. Akhir sekali, model simulasi penyejuk penjana diesel 16kw menggunakan haba buangan digabungkan seperti yang ditunjukkan dalam rajah 4.

Dalam simulasi keadaan mantap, mengikut parameter reka bentuk, pertama sekali, syarat sempadan ditetapkan dalam perisian simulasi Matlab/Simulink, dan nilai awal pembolehubah keadaan model diberikan. Algoritma ODE45 dengan ketepatan simulasi yang tinggi digunakan untuk menetapkan masa simulasi sebagai 2000s. Jadual 2 menunjukkan perbandingan antara keputusan simulasi keadaan mantap dan parameter reka bentuk.

Jadual 2 menunjukkan bahawa ralat relatif antara nilai simulasi keadaan mantap dan parameter reka bentuk sistem penyejukan penjana diesel 16kw adalah kurang daripada 3%, yang memenuhi keperluan ketepatan simulasi sistem dan mengesahkan ketepatan dan ketepatan model simulasi. Parameter terma medium kerja dalam sistem diperoleh dengan formula pemasangan, andaian yang diperlukan dibuat dalam pemodelan, dan ralat komponen akan diperbesarkan apabila ia dipasang, ini adalah sebab untuk ralat relatif.

Berdasarkan keputusan simulasi keadaan mantap, jumlah Pekali penggunaan tenaga bagi sistem penyejukan penggunaan haba sisa penjana diesel 16kw telah dinilai. Kaedah pengiraan Jumlah Pekali Penggunaan Tenaga sistem adalah sebagai formula.

X ialah jumlah Pekali Penggunaan Tenaga bagi sistem penjana diesel 16kw, PG ialah penjana diesel 16kw, kW, RC ialah penyejuk penyerapan libr, kW, EC ialah penggunaan tenaga lain bagi sistem, kW; FC ialah penggunaan bahan api penjana diesel, kW; PC ialah penggunaan kuasa sistem, kW.

Di bawah keadaan operasi yang direka, penjana diesel 16kw mempunyai kapasiti 357.6 kW, Penyejuk Penyerapan Litium Bromida mempunyai kapasiti 579.79 kW, penggunaan tenaga lain sistem ialah 132 kW, dan penggunaan bahan api penjana diesel 16kw adalah kira-kira 1286 kW, dan penggunaan kuasa lain dalam sistem pam adalah penggunaan tenaga. 30kw.

Mengikut pengiraan Formula (6), Jumlah Pekali Penggunaan Tenaga bagi sistem penyejukan penjana diesel 16kw adalah kira-kira 0.813, dan kecekapan penggunaan tenaga bertambah baik, iaitu lebih daripada 0.8, dan memenuhi keperluan reka bentuk.

Beban penjana diesel 16kw ditentukan oleh penggunaan kuasa. Perubahan beban akan mengakibatkan perubahan suhu ekzos dan kadar aliran penjana diesel 16kw, yang akan menjejaskan kapasiti penyejukan penyejuk penyerapan Litium Bromida di hilir sistem.

Proses termodinamik sistem adalah kompleks, dengan kelewatan inersia. Menetapkan keseluruhan masa simulasi kepada 6000s, bermula dari tahun 2000an, menambah perubahan langkah, beban penjana diesel 16kw dikurangkan daripada 100% kepada 80%, dan pengiraan simulasi dinamik dijalankan.

Bermula dari tahun 2000-an, beban dikurangkan daripada 352.3 kW kepada 287.48 kW, aliran ekzos daripada 1.3187 kg kepada 1.1192 kg, dan suhu ekzos daripada 462°C hingga 453 °C untuk penjana diesel 16kw. Keseluruhan proses tindak balas dinamik adalah kira-kira 100s. Beban diesel dikurangkan sebanyak 20%, kelajuan enjin diesel meningkat, tindak balas pantas gabenor, mengurangkan suntikan bahan api untuk mengekalkan kestabilan kelajuan pada titik set. Penurunan suntikan bahan api dalam enjin diesel mengakibatkan penurunan suhu ekzos dan kadar aliran.

Kapasiti penyejukan meningkat sedikit dan kemudian menurun dengan cepat kepada nilai stabil yang lain, daripada 579.79 kW kepada 507.15 kW. Seperti yang dapat dilihat daripada rajah 9, pekali penyejukan meningkat sedikit dan kemudian menurun daripada 1.394 kepada 1.402. Pengurangan beban penjana diesel 16kw mengakibatkan pengurangan tenaga haba memasuki keseluruhan sistem penjana diesel 16kw, yang membawa kepada penurunan kapasiti penyejukan penyejuk, tetapi pekali penyejukan meningkat sedikit, dan keseluruhan proses dinamik telah selesai kira-kira 2000-an.

4 KESIMPULAN

Mengambil kawasan kediaman pulau sebagai contoh, teknologi penyejukan penjimatan tenaga baharu menggunakan haba buangan daripada penjanaan kuasa diesel dikaji.

1) reka bentuk bersepadu sistem penyejukan penggunaan haba sisa penjana diesel 16kw telah dijalankan, dan parameter reka bentuk telah ditentukan. Melalui pengiraan simulasi statik dan dinamik sistem, prestasi sistem dianalisis, kemudian sistem kawalan direka bentuk dan pengoptimuman sistem direalisasikan.

2) simulasi keadaan mantap dijalankan dalam keadaan reka bentuk, dan ralat relatif kurang daripada 3% , yang memenuhi keperluan reka bentuk dan mengesahkan ketepatan dan ketepatan model. Mengikut keputusan simulasi keadaan mantap, jumlah Pekali penggunaan tenaga sistem adalah kira-kira 0.813, yang memenuhi keperluan reka bentuk.

3) simulasi dinamik gangguan beban 16kw dijalankan, yang mengakibatkan pengurangan beban 16kw, pengurangan penjanaan kuasa, pengurangan tenaga haba gas ekzos, pengurangan kapasiti penyejukan dan peningkatan sedikit pekali penyejukan. Keputusan simulasi menunjukkan bahawa kapasiti penyejukan stesen janakuasa 16kw adalah lebih rendah daripada stesen janakuasa 16kw, dan output stesen janakuasa 16kw adalah lebih rendah daripada stesen janakuasa 16kw, dan tenaga haba gas ekzos adalah lebih rendah daripada penjana diesel 16kw.