Dizayn va ishlash tahlili A16 kVt quvvatga ega dizel generatoriChiqindilarni issiqlikdan foydalangan holda sovutish tizimi

O'tgan tadqiqot holatidan taqsimlangan kogeneratsiya tizimini loyihalash va simulyatsiya qilish juda tartibli.

1 tizim integratsiyasi dizayni

Tanlangan orol turar-joy maydoni 16 kVt quvvatga ega dizel generatori bilan quvvatlanadi, dizel dvigatelining chiqindi gazi juda ko'p issiqlik energiyasini o'z ichiga oladi va Lityum Bromid assimilyatsiya sovutgichi chiqindi gazini foydalanuvchilar uchun sovutish uchun ishlaydigan issiqlik manbai sifatida oladi. Sovutish yukining sozlanishi diapazonini oshirish uchun yonish tipidagi sovutgich qabul qilinadi. Orolning 16 kVt quvvatga ega dizel generator tizimining umumiy dizayni 1-rasmda ko'rsatilgan.

Elektr sovutishning dizayn printsipiga asoslanib (16 kVt quvvatga ega dizel generatoriga mos chiller), sovutgichni mos tanlash ushbu maqolada amalga oshiriladi. Turar joyning umumiy maydoni taxminan 4850 M2 va 16 kVt dizel generatorining nominal quvvati 350 kVt. 16 kVt quvvatga ega dizel generatori egzoz gazini taxminan 450 haroratda ishlab chiqaradi°C va chiller uchun mavjud bo'lgan issiqlik energiyasi taxminan 420 kVtni tashkil qiladi. Sovutish koeffitsienti 1,4 va quvvati 582 kVt bo'lgan ikki tomonlama effektli parallel lityum bromidli yutuvchi sovutgich tanlandi. Orol foydalanuvchilarining o'rtacha sovutish yuki 120 Vt / m2 ni tashkil qiladi. Tergov ma'lumotlariga ko'ra, 120 Vt / m2 orol foydalanuvchilarining sovutish yukiga bo'lgan talabini qondiradi. Shuning uchun, 16 kVt quvvatga ega dizel generatori nominal ish sharoitida ishlaganda, chiqindi gazdan chiqindi issiqlik sovutgichning talabini qondirishi mumkin. 16 kVt quvvatga ega dizel generatorli sovutish tizimining dizayn parametrlari 1-jadvalda ko'rsatilgan.

2. Matematik modellashtirish

16 kVt quvvatga ega dizel generatorli sovutish tizimi juda murakkab bo'lib, u dinamika, termodinamika va issiqlik uzatish kabi ko'plab mavzularni o'z ichiga oladi, shuning uchun mos modellashtirish usulini tanlash juda muhimdir. Ushbu maqolada modulli modellashtirish usuli yordamida 16 kVt quvvatli chiqindi issiqlikdan foydalanish sovutish tizimining simulyatsiya modeli yaratilgan. 16 kVt dizel generatorining chiqindi issiqlikdan foydalanish sovutish tizimi odatiy termodinamik tizim bo'lib, modullar ishlaydigan modda va energiyaning o'tishiga qarab bo'linadi.

Butun modellashtirish g'oyasini aniqlagandan so'ng, biz tizimning ishlashini aniq simulyatsiya qilish uchun oqilona usulni tanlashimiz kerak.

Ushbu maqola asosan 16 kVt dizel generatorining ichki ish jarayonini hisobga olmagan holda, turli xil yuklarda 16 kVt dizel generatorining chiqish quvvati va chiqindi issiqlik energiyasini o'rganadi. O'rtacha hisoblash usuli yordamida modellashtirish tizim integratsiyasi darajasida 16 kVt dizel generatorini simulyatsiya qilishning aniqligini ta'minlaydi.

16 kVt quvvatga ega dizel generatorli sovutish tizimida issiqlik almashtirgichlarning ko'p turlari mavjud va issiqlik almashtirgichlar o'rtasida bosim-oqim birikmasi mavjud. An'anaviy modellashtirish usuli modulni jismoniy modelga ko'ra ajratadi, har bir modulning bosimi va oqimini muvozanat tenglamasiga ko'ra alohida hisoblab chiqadi va chegara teng cheklash shartini qondirishi kerak. Shuning uchun iterativ hisoblashdan qochib bo'lmaydi va hisoblash vaqti ko'payadi. Ushbu muammoni hal qilish uchun chiqindi issiqlikdan foydalangan holda 16 kVt quvvatga ega dizel generatorli sovutish tizimining simulyatsiya modeli volumetrik inertsiya usuli bilan o'rnatiladi.

Volumetrik inertsiya usuliga ko'ra, har bir komponentdagi oqim tezligi muvozanatlashtirilmaydi va har bir komponent hajmli inertsiya aloqasiga ko'ra ko'rib chiqiladi. U har bir komponentni hajm moduli, har bir komponent orasidagi ulash trubkasi esa qarshilik moduli sifatida qaraydi. Ovoz moduli uchun ichki suyuqlik qarshiligiga e'tibor bermasdan, hajm moduli ichidagi bosim bir xil bo'ladi. Ovoz modulidagi bosim hajmi modulning har ikki uchidagi massa oqim tezligining farqiga va hajm modulidagi harorat o'zgarishiga qarab hisoblanishi mumkin. Shu bilan birga, kirish va chiqish orasidagi bosim farqi va quvur devorining ishqalanish yo'qolishi oqimning o'zgarishiga olib keladi va oqimning dinamik qiymati impulsning saqlanishiga ko'ra hisoblanishi mumkin.

Misol tariqasida l trubaning uzunligini olib, u hajm moduli va qarshilik moduliga bo'linadi va uning hajmli inertsiya modeli o'rnatiladi.

1) ovoz balandligi moduli.

Ovoz balandligi moduliga vaqt birligidagi oqim tezligi M1, ovoz balandligi modulidan chiqish vaqti esa M2 ga teng. Massaning saqlanishiga ko'ra: Ovoz moduliga oqim - ovoz balandligi modulidan chiqadigan oqim = hajm modulining massa o'sishi, ovoz balandligi modulining massa o'sishini hisoblash mumkin:

Formulada: M - hajm modulidagi ishchi suyuqlikning massasi, kg; v - hajm modulidagi ishchi suyuqlikning hajmi, M3; kg/m3 - hajm modulidagi ishchi suyuqlikning zichligi; M1 va M2 - suyuqlikning hajm modulidagi va tashqaridagi massa oqimi, kg / s.

2) qarshilik moduli.

Rezistiv modulda oqim tezligi bosim farqi va suyuqlikning ishqalanish qarshiligi tufayli o'zgaradi. Chiziqli momentning saqlanish qonuniga ko'ra: Qarshilik moduliga kiruvchi impuls - qarshilik modulidan chiquvchi impuls + tashqi kuchning impulsi = qarshilik modulining impuls o'sishi, qarshilik moduli kesimidan o'tadigan suyuqlik massasini hisoblash mumkin:

pagenumber_ebook=33,pagenumber_book=25

Formulada: M - quvur orqali ishlaydigan suyuqlikning massa oqimi, kg / s; v - ishchi suyuqlikning tezligi, m/s; a - quvurning tasavvurlar maydoni, m 2; l - quvur uzunligi, m; p 1 va P 2 - qarshilik modulining ikkala tomonidagi bosim, PA; UL - suyuqlikning quvur devoridagi ishqalanish qarshiligi, minus belgisi suyuqlik oqimiga teskari yo'nalishdagi ishqalanish qarshiligini, U - trubaning nam atrofi, U - birlik maydoniga ishqalanish qarshiligi, = 1/2 FV 2, F - issiqlik almashtirgichning ishqalanish koeffitsienti, bu formula bo'yicha empirik formulani olish mumkin.

3 Tizim samaradorligini tahlil qilish

Ushbu maqolada to'rt zarbli turbo zaryadlangan 16 kVt dizel generatori kompressor, turbin, turbinli rotor, intercooler, qabul qilish va chiqarish trubkasi, regulyator, silindr va generatorga bo'linadi, o'rtacha usul yordamida 16 kVt dizel generatorini simulyatsiya modeli qurilgan.

16 kVt quvvatga ega dizel generatorli sovutish tizimi ko'p sonli issiqlik almashinuvchilariga ega va har bir komponentning simulyatsiya modellarini yaratish uchun volumetrik inersiya usuli qo'llaniladi. Tizimdagi suyuq ishlaydigan muhit asosan chiqindi gaz, lityum bromid eritmasi, suv, suv bug'lari va boshqalardan iborat. Modelni hisoblashning to'g'riligini ta'minlash uchun moslama formulasi bo'yicha ishchi muhitning issiqlik xususiyatlarini hisoblash modeli yaratildi. 16 kVt quvvatga ega va litiy bromidli assimilyatsiya sovutgichlarining simulyatsiya modellari mos ravishda Matlab/Simulink dasturiy ta'minotida tuzilgan va tuzatilgan. Nihoyat, 4-rasmda ko'rsatilganidek, chiqindi issiqlikdan foydalangan holda 16 kVt quvvatga ega dizel generatorli sovutgichlarning simulyatsiya modeli birlashtirilgan.

Stabil holat simulyatsiyasida loyiha parametrlariga ko'ra, birinchidan, Matlab/Simulink simulyatsiya dasturida chegara shartlari o'rnatiladi va modelning holat o'zgaruvchilari boshlang'ich qiymatlari tayinlanadi. Simulyatsiya vaqtini 2000 lar qilib belgilash uchun yuqori simulyatsiya aniqligiga ega ODE45 algoritmidan foydalaniladi. 2-jadvalda barqaror holatdagi simulyatsiya natijalari va dizayn parametrlari o'rtasidagi taqqoslash ko'rsatilgan.

2-jadvalda barqaror holat simulyatsiyasi qiymati va 16 kVt quvvatli dizel generatorli sovutish tizimining dizayn parametrlari o'rtasidagi nisbiy xatolik 3% dan kam ekanligini ko'rsatadi, bu tizim simulyatsiyasi aniqligi talablariga javob beradi va simulyatsiya modelining to'g'riligi va to'g'riligini tekshiradi. Tizimdagi ishchi muhitning termal parametrlari o'rnatish formulasi bilan olinadi, modellashtirishda kerakli taxminlar olinadi va komponentlarning xatolari ular yig'ilganda kattalashadi, bu nisbiy xatolarning sabablari.

Barqaror holat simulyatsiyasi natijalariga ko'ra, 16 kVt quvvatga ega dizel generatorining chiqindi issiqlikdan foydalanish sovutish tizimining umumiy energiyadan foydalanish koeffitsienti baholandi. Tizimning umumiy energiyadan foydalanish koeffitsientini hisoblash usuli formula sifatida.

X - 16 kVt quvvatga ega dizel generator tizimining umumiy energiyadan foydalanish koeffitsienti, PG - 16 kVt dizel generatori, kVt, RC - libbr yutuvchi sovutgich, kVt, EC - tizimning boshqa energiya iste'moli, kVt; FC - dizel generatorining yoqilg'i sarfi, kVt; Kompyuter - tizim quvvat sarfi, kVt.

Loyihalashtirilgan ish sharoitida 16 kVt quvvatga ega dizel generatori 357,6 kVt quvvatga ega, litiy-bromid assimilyatsiya sovutgichi 579,79 kVt quvvatga ega, tizimning boshqa energiya iste'moli 132 kVt, 16 kVt dizelning yoqilg'i iste'moli taxminan 1286 kVt quvvatga ega, nasoslar va boshqa qurilmalarda quvvat sarfi taxminan 1286 kVtni tashkil qiladi. 30 kVt.

Formula (6) bo'yicha hisob-kitoblarga ko'ra, 16 kVt dizel generatorli sovutish tizimining umumiy energiyadan foydalanish koeffitsienti taxminan 0,813 ni tashkil qiladi va energiyadan foydalanish samaradorligi sezilarli darajada yaxshilanadi, bu 0,8 dan ortiq va dizayn talablariga javob beradi.

16 kVt quvvatga ega dizel generatorining yuki quvvat sarfi bilan belgilanadi. Yukning o'zgarishi 16 kVt dizel generatorining egzoz harorati va oqim tezligining o'zgarishiga olib keladi, bu tizimning quyi oqimidagi Lityum Bromid assimilyatsiya sovutgichining sovutish quvvatiga ta'sir qiladi.

Tizimning termodinamik jarayoni murakkab, inertial kechikishlarga ega. 2000-yillardan boshlab butun simulyatsiya vaqtini 6000 ga o'rnatish, qadam o'zgarishini qo'shish, 16 kVt dizel generatorining yuki 100% dan 80% gacha kamayadi va dinamik simulyatsiya hisobi amalga oshiriladi.

2000-yillardan boshlab yuk 352,3 kVt dan 287,48 kVt gacha, egzoz oqimi 1,3187 kgs dan 1,1192 kgs gacha, egzoz harorati 462 dan kamaydi.16 kVt quvvatga ega dizel generatori uchun °C dan 453 °C gacha. Barcha dinamik javob jarayoni taxminan 100 ni tashkil qiladi. Dizel yuki 20% ga kamaydi, dizel dvigatel tezligi oshdi, gubernatorning tezkor javobi, belgilangan nuqtada tezlikni barqarorligini ta'minlash uchun yonilg'i quyish kamayishi. Dizel dvigatelda yonilg'i quyishning kamayishi egzoz harorati va oqim tezligining pasayishiga olib keladi.

Sovutish quvvati biroz oshdi va keyin 579,79 kVt dan 507,15 kVt gacha bo'lgan boshqa barqaror qiymatga tez tushib ketdi. 9-rasmdan ko'rinib turibdiki, sovutish koeffitsienti biroz oshdi va keyin 1,394 dan 1,402 gacha kamaydi. 16 kVt dizel generatori yukining kamayishi butun 16 kVt dizel generator tizimiga kiradigan issiqlik energiyasining kamayishiga olib keldi, bu sovutgichning sovutish quvvatini pasayishiga olib keldi, lekin sovutish koeffitsienti biroz oshdi va butun dinamik jarayon taxminan 2000-yillarda yakunlandi.

4 XULOSA

Orolning turar-joy maydonini misol tariqasida olib, dizel energiyasini ishlab chiqarishdan chiqindi issiqlikdan foydalangan holda yangi energiya tejovchi sovutish texnologiyasi o'rganiladi.

1) 16 kVt quvvatga ega dizel generatorining chiqindilarni issiqlikdan foydalanish sovutish tizimining kompleks dizayni amalga oshirildi va dizayn parametrlari aniqlandi. Tizimning statik va dinamik simulyatsiyasini hisoblash orqali tizimning ishlashi tahlil qilinadi, keyin boshqaruv tizimi loyihalashtiriladi va tizimni optimallashtirish amalga oshiriladi.

2) barqaror holat simulyatsiyasi dizayn sharoitida amalga oshiriladi va nisbiy xatolik 3% dan kam bo'lib, dizayn talablariga javob beradi va modelning aniqligi va to'g'riligini tasdiqlaydi. Stabil holatdagi simulyatsiya natijalariga ko'ra, tizimning umumiy energiyadan foydalanish koeffitsienti taxminan 0,813 ni tashkil etadi, bu dizayn talablariga javob beradi.

3) 16 kVt yuk buzilishining dinamik simulyatsiyasi amalga oshiriladi, buning natijasida 16 kVt yukning kamayishi, energiya ishlab chiqarishning qisqarishi, chiqindi gazning issiqlik energiyasining kamayishi, sovutish quvvatining kamayishi va sovutish koeffitsientining biroz oshishi. Simulyatsiya natijalari shuni ko'rsatadiki, 16 kVt quvvatga ega elektr stantsiyasining sovutish quvvati 16 kVt quvvatga ega elektr stantsiyasiga qaraganda past va 16 kVt quvvatga ega elektr stantsiyasining chiqishi 16 kVt elektr stantsiyasidan past va chiqindi gazining issiqlik energiyasi 16 kVt dizel generatoridan past.