Dizajni dhe Analiza e Performancës së njëGjenerator dizel 16kwSistemi i ftohjes që përdor nxehtësinë e mbeturinave

Nga situata e hulumtimit të kaluar, projektimi dhe simulimi i sistemit të bashkëgjenerimit të shpërndarë është shumë modern.

1 dizajn integrimi të sistemit

Zona e banimit e zgjedhur në ishull furnizohet me energji nga një gjenerator dizel 16 kw, gazi i shkarkimit i motorit dizel përmban shumë energji nxehtësie, dhe ftohësi me thithje të bromurit të litiumit e merr gazin e shkarkimit si burim nxehtësie pune për të ftohur përdoruesit. Për të rritur diapazonin e rregullueshëm të ngarkesës së ftohjes, përdoret frigoriferi i tipit me djegie pas përdorimit. Dizajni i përgjithshëm i sistemit të gjeneratorit dizel 16 kw të ishullit ilustrohet në figurën 1.

Bazuar në parimin e projektimit të ftohjes elektrike (ftohës i përshtatshëm sipas gjeneratorit dizel 16kw), në këtë punim kryhet përzgjedhja e ftohësit të përshtatshëm. Zona e banimit ka një sipërfaqe bruto dyshemeje prej rreth 4,850 M2 dhe një gjenerator dizel 16 kw me fuqi të vlerësuar prej 350 kw. Gjeneratori dizel 16 kW prodhon gazra shkarkimi në një temperaturë prej rreth 450°C, dhe energjia e nxehtësisë në dispozicion të ftohësit është rreth 420 kW. U zgjodh ftohësi paralel me efekt të dyfishtë me absorbim bromur litiumi me koeficient ftohjeje prej 1.4 dhe fuqi prej 582 kW. Ngarkesa mesatare e ftohjes së përdoruesve të ishullit është 120 W/m2. Sipas hetimit, 120 W/m2 plotëson kërkesën e përdoruesve të ishullit për ngarkesë ftohjeje. Prandaj, kur gjeneratori dizel 16 kw funksionon në kushtet e punës së vlerësuar, nxehtësia e mbetur nga gazi i shkarkimit mund të plotësojë kërkesën e frigoriferit. Parametrat e projektimit të sistemit të ftohjes së gjeneratorit dizel 16 kw tregohen në Tabelën 1.

2. Modelimi matematik

Sistemi i ftohjes me gjenerator dizel 16kw është shumë kompleks, i cili përfshin shumë tema si dinamika, termodinamika dhe transferimi i nxehtësisë, kështu që është shumë e rëndësishme të zgjidhet një metodë e përshtatshme modelimi. Në këtë punim, modeli i simulimit të sistemit të ftohjes së shfrytëzimit të nxehtësisë së mbetur 16kw është krijuar duke përdorur metodën modulare të modelimit. Sistemi i ftohjes së shfrytëzimit të nxehtësisë së mbetur me gjenerator dizel 16kw është një sistem tipik termodinamik, modulet ndahen sipas kalimit të substancës dhe energjisë punuese.

Pas përcaktimit të të gjithë idesë së modelimit, duhet të zgjedhim një metodë të arsyeshme për të simuluar me saktësi funksionimin e sistemit.

Ky punim studion kryesisht fuqinë dalëse dhe energjinë e nxehtësisë së shkarkimit të gjeneratorit dizel 16kw nën ngarkesa të ndryshme, pa marrë në konsideratë procesin e brendshëm të punës së gjeneratorit dizel 16kw. Modelimi duke përdorur metodën e mesatares siguron saktësinë e simulimit të gjeneratorit dizel 16kw në nivelin e integrimit të sistemit.

Në sistemin e ftohjes së gjeneratorit dizel 16kw ka shumë lloje shkëmbyesish nxehtësie, dhe ekziston çiftëzim presion-rrjedhë midis shkëmbyesve të nxehtësisë. Metoda tradicionale e modelimit e ndan modulin sipas modelit fizik, llogarit presionin dhe rrjedhën e secilit modul veçmas sipas ekuacionit të ekuilibrit dhe duhet të plotësojë kushtin e kufizimit të barabartë kufitar. Prandaj, llogaritja iterative është e pashmangshme dhe koha e llogaritjes rritet. Për të zgjidhur këtë problem, krijohet një model simulimi i një sistemi ftohjeje të gjeneratorit dizel 16kw që përdor nxehtësinë e mbetur me metodën e inercisë volumetrike.

Sipas metodës së inercisë volumetrike, shpejtësia e rrjedhjes në secilin komponent nuk është e balancuar dhe secili komponent merret në konsideratë sipas lidhjes së inercisë volumetrike. Ai e konsideron secilin komponent si një modul vëllimi dhe tubin lidhës midis secilit komponent si një modul rezistence. Për modulin e vëllimit, duke injoruar rezistencën e brendshme të lëngut, presioni brenda modulit të vëllimit është uniform. Presioni në modulin e vëllimit mund të llogaritet sipas ndryshimit të shpejtësisë së rrjedhjes masive në të dy skajet e modulit të vëllimit dhe ndryshimit të temperaturës në modulin e vëllimit. Megjithatë, ndryshimi i presionit midis hyrjes dhe daljes dhe humbja e fërkimit të murit të tubit bëjnë që fluksi të ndryshojë dhe vlera dinamike e fluksit mund të llogaritet sipas ruajtjes së impulsit.

Duke marrë si shembull një tub me gjatësi l, ai ndahet në modulin e vëllimit dhe modulin e rezistencës, dhe krijohet modeli i tij i inercisë së vëllimit.

1) moduli i vëllimit.

Shkalla e rrjedhjes për njësi të kohës në modulin e vëllimit është M1, dhe shkalla e rrjedhjes për njësi të kohës jashtë modulit të vëllimit është M2. Sipas ruajtjes së masës: Rrjedhja në modulin e vëllimit - rrjedhja jashtë modulit të vëllimit = rritja e masës së modulit të vëllimit, rritja e masës së modulit të vëllimit mund të llogaritet:

Në formulën: M është masa e lëngut të punës në modulin e vëllimit, kg; v është vëllimi i lëngut të punës në modulin e vëllimit, M3; kg/m3 është dendësia e lëngut të punës në modulin e vëllimit; M1 dhe M2 janë rrjedha masive e lëngut brenda dhe jashtë modulit të vëllimit, kg/s.

2) modul rezistiv.

Në modulin rezistent, shpejtësia e rrjedhjes ndryshon për shkak të ndryshimit të presionit dhe rezistencës ndaj fërkimit të lëngut. Sipas ligjit të ruajtjes së MOMENTUMIT LINEAR: Impulsi që hyn në modulin rezistent - impulsi që del nga moduli rezistent + impulsi i forcës së jashtme = rritja e impulsit të modulit rezistent, masa e lëngut që rrjedh përmes prerjes tërthore të modulit rezistent mund të llogaritet:

pagenumber_ebook=33, pagenumber_book=25

Në formulën: M është shpejtësia e rrjedhjes masive të lëngut të punës përmes tubit, kg/s; v është shpejtësia e lëngut të punës, m/s; a është sipërfaqja e prerjes tërthore të tubit, m2; l është gjatësia e tubit, m; p1 dhe P2 janë presionet në të dyja anët e modulit rezistiv, PA; UL është rezistenca e fërkimit të lëngut në murin e tubit, shenja minus përfaqëson rezistencën e fërkimit në drejtim të kundërt me rrjedhën e lëngut, U është perimetri i lagësht i tubit, U është rezistenca e fërkimit për njësi të sipërfaqes, = 1/2 FV2, F është koeficienti i fërkimit të shkëmbyesit të nxehtësisë përgjatë rrugës, i cili mund të merret sipas formulës empirike.

3 analiza e performancës së sistemit

Në këtë punim, një gjenerator dizel me turbokompresor katër-kohësh 16kw është i ndarë në kompresor, turbinë, rotor turbine, intercooler, tub hyrës dhe dalës, rregullator shpejtësie, cilindri dhe gjenerator, një model simulimi i gjeneratorit dizel 16kw është ndërtuar duke përdorur metodën mesatare.

Sistemi i ftohjes me gjenerator dizel 16kw ka një numër të madh shkëmbyesish nxehtësie, dhe metoda e inercisë volumetrike përdoret për të ndërtuar modelet e simulimit të secilit komponent. Mjeti i lëngshëm i punës në sistem përbëhet kryesisht nga gazi i mbeturinave, tretësira e bromurit të litiumit, uji, avujt e ujit e kështu me radhë. Për të garantuar saktësinë e llogaritjes së modelit, u krijua një model për llogaritjen e vetive termike të mjedisit të punës sipas formulës së përshtatjes. Modelet e simulimit të ftohësve me thithje 16kw dhe bromurit të litiumit janë ndërtuar dhe debuguar përkatësisht në softuerin Matlab/Simulink. Së fundmi, modeli i simulimit të ftohësve me gjenerator dizel 16kw që përdorin nxehtësinë e mbeturinave është kombinuar siç tregohet në figurën 4.

Në simulimin në gjendje të qëndrueshme, sipas parametrave të projektimit, së pari, kushtet kufitare vendosen në programin e simulimit Matlab/Simulink dhe caktohen vlerat fillestare të variablave të gjendjes së modelit. Algoritmi ODE45 me saktësi të lartë simulimi përdoret për të vendosur kohën e simulimit në vitet 2000. Tabela 2 tregon krahasimin midis rezultateve të simulimit në gjendje të qëndrueshme dhe parametrave të projektimit.

Tabela 2 tregon se gabimi relativ midis vlerës së simulimit në gjendje të qëndrueshme dhe parametrave të projektimit të sistemit të ftohjes me gjenerator dizel 16kw është më pak se 3%, gjë që përmbush kërkesën e saktësisë së simulimit të sistemit dhe verifikon korrektësinë dhe saktësinë e modelit të simulimit. Parametrat termikë të mjedisit të punës në sistem merren me anë të formulës së përshtatjes, supozimet e nevojshme bëhen në modelim dhe gabimet e komponentëve do të zmadhohen kur ato montohen, këto janë arsyet për gabimet relative.

Bazuar në rezultatet e simulimit në gjendje të qëndrueshme, u vlerësua Koeficienti i shfrytëzimit total të energjisë së sistemit të ftohjes për shfrytëzimin e nxehtësisë së mbetur me gjenerator dizel 16kw. Metoda e llogaritjes së Koeficientit të Shfrytëzimit Total të Energjisë së sistemit është si një formulë.

X është Koeficienti total i Shfrytëzimit të Energjisë së sistemit të gjeneratorit me naftë 16kw, PG është gjeneratori me naftë 16kw, kW, RC është ftohësi me absorbim libr, kW, EC është konsumi tjetër i energjisë së sistemit, kW; FC është konsumi i karburantit të gjeneratorit me naftë, kW; PC është konsumi i energjisë së sistemit, kW.

Në kushtet e funksionimit të projektuara, gjeneratori dizel 16kw ka një kapacitet prej 357.6 kW, Ftohësi me Absorbim të Bromur Litiumi ka një kapacitet prej 579.79 kW, konsumi tjetër i energjisë i sistemit është 132 kW, dhe konsumi i karburantit i gjeneratorit dizel 16kw është rreth 1286 kW, konsumi i energjisë i pompave dhe pajisjeve të tjera që konsumojnë energji në sistem është rreth 30kw.

Sipas llogaritjes së Formulës (6), Koeficienti i Shfrytëzimit Total të Energjisë i sistemit të ftohjes me gjenerator dizel 16kw është rreth 0.813, dhe efikasiteti i shfrytëzimit të energjisë është përmirësuar shumë, që është më shumë se 0.8, dhe përmbush kërkesat e projektimit.

Ngarkesa e gjeneratorit dizel 16 kw përcaktohet nga konsumi i energjisë. Ndryshimi i ngarkesës do të rezultojë në ndryshimin e temperaturës së shkarkimit dhe shkallës së rrjedhjes së gjeneratorit dizel 16 kw, gjë që do të ndikojë në kapacitetin ftohës të ftohësit me thithje të bromur litiumi në rrjedhën e poshtme të sistemit.

Procesi termodinamik i sistemit është kompleks, me vonesa inerciale. Duke e vendosur të gjithë kohën e simulimit në 6000 sekonda, duke filluar nga vitet 2000, duke shtuar ndryshimin hap pas hapi, ngarkesa e gjeneratorit dizel 16kw zvogëlohet nga 100% në 80%, dhe kryhet llogaritja e simulimit dinamik.

Duke filluar nga vitet 2000, ngarkesa është zvogëluar nga 352.3 kW në 287.48 kW, rrjedha e shkarkimit nga 1.3187 kg në 1.1192 kg, dhe temperatura e shkarkimit nga 462°C deri në 453 °C për gjeneratorin dizel 16kw. I gjithë procesi i reagimit dinamik është rreth 100 sekonda. Ngarkesa e motorit dizel zvogëlohet me 20%, rritet shpejtësia e motorit dizel, rregullohet reagimi i shpejtë, zvogëlohet injeksioni i karburantit për të ruajtur stabilitetin e shpejtësisë në pikën e caktuar. Ulja e injektimit të karburantit në motorin dizel rezulton në uljen e temperaturës së shkarkimit dhe shkallës së rrjedhjes.

Kapaciteti i ftohjes u rrit pak dhe më pas ra me shpejtësi në një vlerë tjetër të qëndrueshme, nga 579.79 kW në 507.15 kW. Siç mund të shihet nga figura 9, koeficienti i ftohjes u rrit pak dhe më pas u ul nga 1.394 në 1.402. Ulja e ngarkesës së gjeneratorit dizel 16kw rezultoi në uljen e energjisë së nxehtësisë që hynte në të gjithë sistemin e gjeneratorit dizel 16kw, gjë që çoi në uljen e kapacitetit ftohës të ftohësit, por koeficienti i ftohjes u rrit pak dhe i gjithë procesi dinamik përfundoi rreth viteve 2000.

4 PËRFUNDIM

Duke marrë si shembull një zonë banimi të një ishulli, studiohet një teknologji e re ftohjeje për kursimin e energjisë duke përdorur nxehtësinë e mbetur nga prodhimi i energjisë me naftë.

1) u krye projektimi i integruar i një sistemi ftohjeje për shfrytëzimin e nxehtësisë së mbeturinave me gjenerator dizel 16kw dhe u përcaktuan parametrat e projektimit. Nëpërmjet llogaritjes së simulimit statik dhe dinamik të sistemit, analizohet performanca e sistemit, më pas projektohet sistemi i kontrollit dhe realizohet optimizimi i sistemit.

2) Simulimi në gjendje të qëndrueshme kryhet në kushtet e projektimit, dhe gabimi relativ është më pak se 3%, gjë që përmbush kërkesat e projektimit dhe vërteton saktësinë dhe korrektësinë e modelit. Sipas rezultateve të simulimit në gjendje të qëndrueshme, Koeficienti i shfrytëzimit total të energjisë së sistemit është rreth 0.813, që përmbush kërkesat e projektimit.

3) kryhet simulimi dinamik i çrregullimit të ngarkesës 16kw, i cili rezulton në uljen e ngarkesës 16kw, uljen e prodhimit të energjisë, uljen e energjisë së nxehtësisë së gazit të shkarkuar, uljen e kapacitetit të ftohjes dhe një rritje të lehtë të koeficientit të ftohjes. Rezultatet e simulimit tregojnë se kapaciteti i ftohjes së termocentralit 16kw është më i ulët se ai i termocentralit 16kw, dhe prodhimi i termocentralit 16kw është më i ulët se ai i termocentralit 16kw, dhe energjia e nxehtësisë së gazit të shkarkuar është më e ulët se ajo e gjeneratorit dizel 16kw.