Pagsusuri ng Disenyo At Pagganap Ng A16kw Diesel GeneratorRefrigeration System Gamit ang Waste Heat

Mula sa nakaraang sitwasyon ng pananaliksik, ang disenyo at simulation ng distributed cogeneration system ay masyadong mode.

1 disenyo ng pagsasama ng system

Ang napiling island residential area ay pinapagana ng 16kw diesel generator, ang exhaust gas ng diesel engine ay naglalaman ng maraming init na enerhiya, at ang Lithium Bromide absorption chiller ay tumatagal ng exhaust gas bilang gumaganang pinagmumulan ng init upang palamigin para sa mga gumagamit. Upang mapataas ang adjustable range ng cooling load, ang afterburning type refrigerator ay pinagtibay. Ang pangkalahatang disenyo ng 16kw diesel generator system ng isla ay inilalarawan sa figure 1.

Batay sa prinsipyo ng disenyo ng electric cooling (pagtutugma ng chiller ayon sa 16kw diesel generator), ang pagtutugma ng pagpili ng chiller ay isinasagawa sa papel na ito. Ang residential area ay may gross floor area na humigit-kumulang 4,850 M2 at 16 kw diesel generator rated power na 350 kw. Ang 16 kW diesel generator ay gumagawa ng maubos na gas sa temperatura na humigit-kumulang 450°C, at ang enerhiya ng init na magagamit sa chiller ay humigit-kumulang 420 kW. Napili ang double-effect parallel lithium bromide absorption chiller na may refrigeration Coefficient na 1.4 at kapangyarihan na 582kW. Ang average na cooling load ng mga gumagamit ng isla ay 120W/m2. Ayon sa imbestigasyon, natutugunan ng 120W/m2 ang pangangailangan ng mga island users para sa cooling load. Samakatuwid, kapag ang 16kw diesel generator ay pinatatakbo sa ilalim ng rated working condition, ang waste heat mula sa exhaust gas ay maaaring matugunan ang demand ng refrigerator. Ang mga parameter ng disenyo ng 16kw diesel generator refrigeration system ay ipinapakita sa Talahanayan 1.

2. Pagmomodelo ng matematika

Napakakomplikado ng 16kw diesel generator refrigeration system, na kinabibilangan ng maraming paksa tulad ng dynamics, thermodynamics at heat transfer, kaya napakahalagang pumili ng angkop na paraan ng pagmomodelo. Sa papel na ito, ang simulation model ng 16kw waste heat utilization refrigeration system ay itinatag sa pamamagitan ng paggamit ng modular modeling method. Ang 16kw diesel generator waste heat utilization refrigeration system ay isang tipikal na thermodynamic system, ang mga module ay nahahati ayon sa pagpasa ng gumaganang sangkap at enerhiya.

Pagkatapos matukoy ang buong ideya sa pagmomodelo, dapat tayong pumili ng isang makatwirang paraan upang gayahin ang pagpapatakbo ng system nang tumpak.

Pangunahing pinag-aaralan ng papel na ito ang output power at exhaust heat energy ng 16kw diesel generator sa ilalim ng iba't ibang load, nang hindi isinasaalang-alang ang internal working process ng 16kw diesel generator. Ang pagmomodelo gamit ang averaging method ay nagsisiguro sa katumpakan ng 16kw diesel generator simulation sa antas ng integration ng system.

Maraming uri ng mga heat exchanger sa 16kw diesel generator refrigeration system, at mayroong pressure-flow coupling sa pagitan ng mga heat exchanger. Hinahati ng tradisyonal na paraan ng pagmomodelo ang module ayon sa pisikal na modelo, kinakalkula ang presyon at daloy ng bawat module nang hiwalay ayon sa equation ng balanse, at dapat matugunan ang kondisyon ng pantay na paghihigpit sa hangganan. Samakatuwid, ang umuulit na pagkalkula ay hindi maiiwasan at ang oras ng pagkalkula ay nadagdagan. Upang malutas ang problemang ito, isang simulation model ng isang 16kw diesel generator refrigeration system gamit ang waste heat ay itinatag sa pamamagitan ng volumetric inertia method.

Ayon sa paraan ng volumetric inertia, ang daloy ng rate sa bawat bahagi ay hindi balanse, at ang bawat bahagi ay isinasaalang-alang ayon sa volumetric inertia link. Itinuturing nito ang bawat bahagi bilang volume module, at ang connecting pipe sa pagitan ng bawat component bilang resistance module. Para sa volume module, hindi pinapansin ang internal fluid resistance, ang pressure sa loob ng volume module ay pare-pareho. Ang presyon sa volume module ay maaaring kalkulahin ayon sa pagkakaiba ng mass flow rate sa magkabilang dulo ng volume module at ang pagbabago ng temperatura sa volume module. Gayunpaman, ang pagkakaiba ng presyon sa pagitan ng pumapasok at labasan at ang pagkawala ng friction ng dingding ng tubo ay nagpapabago sa pagkilos ng bagay, at ang dynamic na halaga ng pagkilos ng bagay ay maaaring kalkulahin ayon sa konserbasyon ng momentum.

Ang pagkuha ng isang haba ng l pipe bilang isang halimbawa, ito ay nahahati sa volume module at resistance module, at ang volume inertia model nito ay itinatag.

1) volume module.

Ang daloy ng rate sa bawat yunit ng oras sa volume module ay M1, at ang daloy ng rate sa bawat yunit ng oras sa labas ng volume module ay M2. Ayon sa konserbasyon ng Mass: Daloy sa volume module-flow out sa volume module = volume module mass increment, ang volume module mass increment ay maaaring kalkulahin:

Sa formula: M ay ang masa ng gumaganang likido sa volume module, kg; v ay ang dami ng gumaganang likido sa volume module, M3; Ang kg/m3 ay ang density ng working fluid sa volume module; Ang M1 at M2 ay ang mass flow ng fluid sa loob at labas ng volume module, kg/s.

2) resistive module.

Sa resistive module, nagbabago ang daloy ng rate dahil sa pagkakaiba ng presyon at ang frictional resistance ng fluid. Ayon sa batas ng konserbasyon ng LINEAR MOMENTUM: Ang momentum na pumapasok sa resistive module-ang momentum na umaalis sa resistive module + ang momentum ng external force = ang resistive module momentum increment, ang mass ng fluid na dumadaloy sa resistive module cross section ay maaaring kalkulahin:

pagenumber_ebook=33,pagenumber_book=25

Sa formula: M ay ang mass flow rate ng working fluid sa pamamagitan ng pipe, kg/s; v ay ang bilis ng gumaganang likido, m/s; a ay ang cross-sectional area ng pipe, m 2; l ay ang haba ng tubo, m; Ang p 1 at P 2 ay ang mga pressure sa magkabilang panig ng resistive module, PA; Ang UL ay ang frictional resistance ng fluid sa dingding ng pipe, ang minus sign ay kumakatawan sa frictional resistance sa kabaligtaran ng direksyon sa daloy ng fluid, U ay ang wet circumference ng pipe, U ay ang frictional resistance bawat unit area, = 1/2 FV 2, F ay ang friction coefficient ng heat exchanger na makukuha ayon sa formula, na maaaring makuha ayon sa formula.

3 pagtatasa ng pagganap ng system

Sa papel na ito, ang four stroke turbocharged 16kw diesel generator ay nahahati sa compressor, turbine, turbine rotor, intercooler, intake at exhaust pipe, governor, cylinder at generator, isang 16kw diesel generator simulation model ang binuo gamit ang average na pamamaraan.

Ang 16kw diesel generator refrigeration system ay may malaking bilang ng mga heat exchanger, at ang volumetric inertia method ay ginagamit upang bumuo ng mga modelo ng simulation ng bawat bahagi. Ang likidong gumaganang daluyan sa sistema ay pangunahing binubuo ng basurang gas, lithium Bromide Solution, tubig, singaw ng tubig at iba pa. Upang matiyak ang katumpakan ng pagkalkula ng modelo, isang modelo para sa pagkalkula ng mga thermal properties ng working medium ay itinatag ayon sa angkop na formula. Ang mga modelo ng simulation ng 16kw at lithium bromide absorption chiller ay binuo at na-debug ayon sa pagkakabanggit sa Matlab/Simulink software. Sa wakas, ang simulation model ng 16kw diesel generator chillers gamit ang waste heat ay pinagsama-sama tulad ng ipinapakita sa figure 4.

Sa steady-state simulation, ayon sa mga parameter ng disenyo, una, ang mga kundisyon ng hangganan ay itinakda sa Matlab/Simulink simulation software, at ang mga paunang halaga ng mga variable ng estado ng modelo ay itinalaga. Ang ODE45 Algorithm na may mataas na simulation accuracy ay ginagamit upang itakda ang simulation time bilang 2000s. Ipinapakita ng talahanayan 2 ang paghahambing sa pagitan ng mga resulta ng steady-state simulation at mga parameter ng disenyo.

Ipinapakita sa talahanayan 2 na ang relatibong error sa pagitan ng steady-state simulation value at ang mga parameter ng disenyo ng 16kw diesel generator refrigeration system ay mas mababa sa 3% , na nakakatugon sa kinakailangan ng katumpakan ng system simulation at nagpapatunay sa kawastuhan at katumpakan ng modelo ng simulation. Ang mga thermal parameter ng working medium sa system ay nakuha sa pamamagitan ng fitting formula, ang mga kinakailangang pagpapalagay ay ginawa sa pagmomodelo, at ang mga error ng mga bahagi ay mapapalaki kapag sila ay binuo, ito ang mga dahilan para sa mga kamag-anak na error.

Batay sa mga resulta ng steady state simulation, ang kabuuang energy utilization Coefficient ng 16kw diesel generator waste heat utilization refrigeration system ay nasuri. Ang paraan ng pagkalkula ng Total Energy Utilization Coefficient ng system ay bilang isang formula.

X ay ang kabuuang Energy Utilization Coefficient ng 16kw diesel generator system, PG ay ang 16kw diesel generator, kW, RC ay ang libr absorption chiller, kW, EC ay ang iba pang pagkonsumo ng enerhiya ng system, kW; Ang FC ay diesel generator fuel consumption, kW; ang PC ay system power consumption, kW.

Sa ilalim ng idinisenyong mga kondisyon ng operating, ang 16kw diesel generator ay may kapasidad na 357.6 kW, ang Lithium Bromide Absorption Chiller ay may kapasidad na 579.79 kW, ang iba pang pagkonsumo ng enerhiya ng system ay 132 kW, at ang pagkonsumo ng gasolina ng 16kw diesel generator ay halos 1286 kW, at ang iba pang pagkonsumo ng kuryente sa mga sistema ay ang pagkonsumo ng kuryente. 30kw.

Ayon sa pagkalkula ng Formula (6), ang Total Energy Utilization Coefficient ng 16kw diesel generator refrigeration system ay humigit-kumulang 0.813, at ang kahusayan sa paggamit ng enerhiya ay lubos na napabuti, na higit sa 0.8, at nakakatugon sa mga kinakailangan sa disenyo.

Ang pagkarga ng 16kw diesel generator ay tinutukoy ng pagkonsumo ng kuryente. Ang pagbabago ng load ay magreresulta sa pagbabago ng exhaust temperature at flow rate ng 16kw diesel generator, na makakaapekto sa cooling capacity ng Lithium Bromide absorption chiller downstream ng system.

Ang proseso ng thermodynamic ng system ay kumplikado, na may mga inertial na pagkaantala. Ang pagtatakda ng buong oras ng simulation sa 6000s, simula sa 2000s, pagdaragdag ng pagbabago sa hakbang, ang pagkarga ng 16kw diesel generator ay nabawasan mula 100% hanggang 80% , at isinasagawa ang dynamic na pagkalkula ng simulation.

Simula sa 2000s, ang pagkarga ay nabawasan mula 352.3 kW hanggang 287.48 kW, ang daloy ng tambutso mula 1.3187 kgs hanggang 1.1192 kgs, at ang temperatura ng tambutso mula 462°C hanggang 453 °C para sa 16kw diesel generator. Ang buong proseso ng dynamic na pagtugon ay humigit-kumulang 100s. Diesel load nabawasan ng 20% ​​, diesel engine bilis tumaas, gobernador mabilis na tugon, bawasan ang fuel injection upang mapanatili ang bilis ng katatagan sa set point. Ang pagbaba ng fuel injection sa diesel engine ay nagreresulta sa pagbaba ng exhaust temperature at flow rate.

Bahagyang tumaas ang kapasidad ng paglamig at pagkatapos ay mabilis na bumaba sa isa pang matatag na halaga, mula 579.79 kW hanggang 507.15 kW. Tulad ng makikita mula sa figure 9, bahagyang tumaas ang coefficient ng refrigeration at pagkatapos ay bumaba mula 1.394 hanggang 1.402. Ang pagbaba ng 16kw diesel generator load ay nagresulta sa pagbaba ng init ng enerhiya na pumapasok sa buong 16kw diesel generator system, na humantong sa pagbaba ng refrigerating capacity ng chiller, ngunit ang refrigerating coefficient ay tumaas nang bahagya, at ang buong dynamic na proseso ay natapos noong mga 2000s.

4 KONGKLUSYON

Ang pagkuha ng isang residential area ng isang isla bilang isang halimbawa, isang bagong energy-saving refrigeration technology na gumagamit ng waste heat mula sa diesel power generation ay pinag-aralan.

1) ang pinagsamang disenyo ng isang 16kw diesel generator waste heat utilization refrigeration system ay isinagawa, at ang mga parameter ng disenyo ay natukoy. Sa pamamagitan ng static at dynamic na pagkalkula ng simulation ng system, sinusuri ang pagganap ng system, pagkatapos ay idinisenyo ang control system at naisasakatuparan ang pag-optimize ng system.

2) ang steady-state simulation ay isinasagawa sa kondisyon ng disenyo, at ang relatibong error ay mas mababa sa 3% , na nakakatugon sa kinakailangan sa disenyo at nagpapatunay sa katumpakan at kawastuhan ng modelo. Ayon sa mga resulta ng steady-state simulation, ang kabuuang energy utilization Coefficient ng system ay humigit-kumulang 0.813, na nakakatugon sa mga kinakailangan sa disenyo.

3) ang dynamic na simulation ng 16kw load disturbance ay isinasagawa, na nagreresulta sa pagbawas ng 16kw load, ang pagbawas ng power generation, ang pagbabawas ng init na enerhiya ng exhaust gas, ang pagbabawas ng cooling capacity at ang bahagyang pagtaas ng cooling coefficient. Ang mga resulta ng simulation ay nagpapakita na ang cooling capacity ng 16kw power station ay mas mababa kaysa sa 16kw power station, at ang output ng 16kw power station ay mas mababa kaysa sa 16kw power station, at ang heat energy ng exhaust gas ay mas mababa kaysa sa 16kw diesel generator.