MODELOWANIE UKŁADU ABSORPCYJNO-DYFUZYJNEGO (część I)

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "MODELOWANIE UKŁADU ABSORPCYJNO-DYFUZYJNEGO (część I)"

Grażyna Baran
7 lat temu
Przeglądów:

1 Dr nŝ Janus Echler Dr nŝ Jacek Kaspersk 1 Zakład Chłodnctwa Krogenk Instytut Technk Ceplnej echank Płynów Poltechnka Wrocławska ODELOWANIE UKŁADU ABSORPCYJNO-DYFUZYJNEGO (cęść I) etoda dentyfkacj obegu blansowana energetycnego układu absorpcyjnodyfuyjnego, apocątkowana w [ 1 ] dla rotworu robocego o nelotnej pare ropuscalnka (na prykłade R22+E181+N 2 ) a rownęta w nnejsej pracy dla rotworu o lotnej pare ropuscalnka (na prykłade NH 3 +H 2 O+H 2 ) stanow próbę całoścowego opsu procesów jawsk, achodących w układe absorpcyjno-dyfuyjnym etoda ta stanow perwsą cęść koncepcj rowąana adana techncnego, polegającego na teoretycnym amodelowanu, na podstawe dotychcasowej wedy w tej dedne, achowana sę dwóch grup rotworów w teoretycnym urądenu techncnym (układ absorpcyjno-dyfuyjny) Drugą cęścą tej koncepcj jest materalacja modelu teoretycnego w postac konkretnego urądena techncnego arą adekwatnośc modelu będe tu godność parametrów pracy urądena techncnego ałoŝenam wstępnym modelu, słuŝącego a podstawę aprojektowana tego urądena Na rys 1 predstawono, opsywany w [ 2 ], schemat układu absorpcyjnodyfuyjnego, predstawony w forme oddającej stotę konstrukcj geometrycnej, projektowanej do współpracy e statycnym polem grawtacyjnym W układe tym, po lewej strone u góry najdują sę aparaty, odpowadające wysokocśnenowej strone układu chłodncego a po prawej strone w środku gromadone są aparaty, odpowadające strone nskocśnenowej Zwartość konstrukcj, prenaconej do chłodarek chłodarkoamraŝarek domowych, małych pomp cepła klmatyatorów, sugeruje astosowane trójskładnkowego rotworu NH 3 +H 2 O+H 2, jako wysoce efektywnego rotworu robocego W układe, jak na rys 1, konstrukcja aparatów sprawa, Ŝe w warunkach pracy ustalonej, w aparatach strony wysokocśnenowej (DESORBER TEROSYFONE, REKTYFIKATOR, DEFLEGATOR, SKRAPLACZ REKUPERATOR) najduje sę prawe wyłącne dwuskładnkowy rotwór NH 3 +H 2 O, gdy tymcasem w aparatach strony nskocśnenowej (ABSORBER e ZBIORNIKIE, PAROWACZ, WYIENNIK CIEPŁA GAZÓW, DOCHŁADZACZ GAZU) najduje sę trójskładnkowy rotwór NH 3 +H 2 O+H 2, w którym pryjmuje sę, Ŝe ga nertny (H 2 ) spełna rolę składnka dopełnającego cśnene cąstkowe ębnka p o do cśnena całkowtego p c W ten prosty sposób, w układe cśnenowo równowaŝonym (o cśnenu p c ), pobawonym pompy mechancnej elementów dławących (jak to ma mejsce w absorpcyjnych układach premysłowych), moŝna uyskać róŝncę cśneń pomędy stroną wysokocśnenową a nskocśnenową (p k - p o ), powalającą, pry wymaganym rokłade temperatur źródeł cepła, na astosowane wodnego rotworu amonaku Inspracją dla modelowana układu absorpcyjno-dyfuyjnego jest model absorpcyjnego układu premysłowego, pracującego na rotwore dwuskładnkowym NH 3 +H 2 O, predstawony w [ 3, 4, 5, 6 ] Dla potreb modelowana układu absorpcyjnodyfuyjnego aadaptowano [ 6 ] wykres h-ξ (rys 2a) dla dwuskładnkowego rotworu NH 3 +H 2 O, roseronym dla potreb modelowana układu absorpcyjno-dyfuyjnego, akresem cśneń do p=3,0 Pa odelowane procesów, tworących obeg absorpcyjnodyfuyjny wg metody skorelowanych wykresów entalpa-stęŝene, opsanej w [ 1 ], wymagało opracowana wykresu entalpa-stęŝene (h-y) dla dwuskładnkowego rotworu NH 3 +H 2 to

2 2 w tak sposób, który powalałby na spręgnęce go juŝ stnejącym wykresem h-ξ dla rotworu NH 3 +H 2 O W tym celu, wykorystując sugeste [ 7 ], opracowano wykres h-y-lgp dla rotworu NH 3 +H 2 w forme dostosowanej do potreb modelowych Na rys 3 predstawono prestrenną postać tego wykresu, anacenem fa, wykorystywanych pry dentyfkacj procesów obegu gau nertnego Praktycną postać wykresu, dostosowaną do potreb oblceń nŝynerskch predstawono na rys 2b Na rys 3 lewa strona wykresu odworowuje lnę entalp właścwej dla cystego NH 3 (y=1,0), pry cym punkt odnesena (h=0) jest toŝsamy analogcnym punktem na wykrese h-ξ Entalpę właścwą h(y) dwuskładnkowego rotworu o składe y oblca sę e woru ogólnego: h ( y) = (1 y) h + y h + qt ( 1 ) gde: y - udał wagowy NH 3 w rotwore NH 3 +H 2, h - właścwa entalpa cystego gau nertnego, określona w oparcu o wartośc tablcowe, h - właścwa entalpa cystego ębnka, określona w oparcu o wartośc tablcowe, q t - właścwe cepło mesana, PonewaŜ rotwór NH 3 +H 2 w obsare pary pregranej moŝna traktować jako ga doskonały, stąd q t =0 Powala to na prekstałcene woru ( 1 ) do postac: h ( y) = (1 y) h + y ( 2 ) h Równane ( 2 ) powala na wynacene prebegu oterm na wykrese h-y (rys2b), jako ln prostych Dla potreb oblceń projektowych korystna jest moŝlwość wynacana wąku pomędy prognoowanym rokładem temperatur w procese ębena a cśnenem cąstkowym ębnka w rotwore gaem nertnym wynkającym tego, udałem wagowym y Pryjmując model gau doskonałego, moŝna pryjąć dla rotworu NH 3 +H 2 następujący wąek: gde: n m = = ( 3 ) n mr p ( t) p - udał molowy NH 3 w rotwore NH 3 +H 2, n - lość mol NH 3 w rotwore NH 3 +H 2, m n - lość mol rotworu NH 3 +H 2, mr c p (t) - cśnene cąstkowe ębnka w funkcj temperatury t, p c - cśnene całkowte rotworu W praktyce nŝynerskej wygodnej jest posługwać sę udałem wagowym y, pry cym stneje ogólny wąek: y = ( 4 ) + (1 )

3 gde: - masa molowa gau nertnego, - masa molowa ębnka W prypadku rotworu NH 3 +H 2, wór ( 4 ) pryjme postać: 3 y = 0, , ( 5 ) PowyŜse aleŝnośc powolły na opracowane wykresu pomocncego t y p (rys 2c), pry pomocy którego skonstruowano lne nasycena dla danych wartośc cśnena całkowtego p na wykrese h y (rys 2b) Powala on takŝe na łatwe określene udałów c wagowych y b y u w procese konstruowana obegu gau nertnego Predstawone na rys 2 wykresy entalpa-stęŝene dla rotworu NH 3 +H 2 O+H 2, powalają na modelowane procesów obegu absorpcyjno-dyfuyjnego w tak sposób, Ŝe na wykrese h ξ (rys2a) dentyfkowane są procesy desorpcj, absorpcj, skraplana, deflegmacj rekuperacj cepła a na wykrese h y (rys 2b) dentyfkowane są poostałe procesy, realowane w obegu gau nertnego Scegółowe omówene problemu dentyfkacj blansowana energetycnego układu ostane predstawone w cęśc II Lteratura: [ 1 ] Echler J, Kaspersk J etoda skorelowanych wykresów entalpa-stęŝene w astosowanu do modelowana obegu w klmatyatore absorpcyjno-dyfuyjnym Chłodnctwo, 1997, nr 7 [ 2 ] Echler J, Kaspersk J Odstępstwa recywstego obegu absorpcyjno-dyfuyjnego od obegu teoretycnego (cęść I) Chłodnctwo, 1998, nr 9 [ 3 ] acek K Oblcane blansu energetycnego egergetycnego premysłowej ębark absorpcyjnej na rotwór amonak-woda Buletyn Informacyjny Chłodnctwo, 1966, nr 2 [ 4 ] ] acek K odelowane matematycne w optymalacj urądeń ceplnych sorpcyjnych onografa Poltechnka Krakowska, Kraków 1984 [ 5 ] Warwasyńsk Z Wpływ rektyfkacj w ębarce absorpcyjnej na jej parametry procesowe konstrukcyjne Praca doktorska Raport PWr ser PREPRINTY 54/81 [ 6 ] Warwasyńsk Z, Cechrak-Suchanecka E, Kaspersk J Symulacja komputerowa absorpcyjnego systemu ębncego akumulacją wydajnośc Raport PWr ser I-20/SPR - 55/90 [ 7 ] Backstrom The theory of the evaporator workng wth dffuson Kylteknsk Tdskrft, 1954, nr 2

4 4 5" Q df Q k SKRAPLACZ DEFLEGATOR Q o PAROWACZ RURKA WYRÓWNAWCZA DOZIĘBIACZ Q dch WYIENNIK CIEPŁA GAZÓW REKTYFIKATOR ABSORBER DOCHŁADZACZ GAZU Q d TEROSYFON Q a ZBIORNIK DESORBER ELEENT GRZEJNY 11 3 REKUPERATOR 1 4 Rys 1 Schemat modelowy układu absorpcyjno-dyfuyjnego

5 5 Rys2a

6 6 Rys 2b 2c

7 7 Rys 3 Wykres h-y-lgp dla rotworu Artykuł 2 Podpsy pod rysunkam: Rys 1 Schemat modelowy układu absorpcyjno-dyfuyjnego Rys 2 Skorelowane wykresy entalpa-stęŝene: a/ wykres h ξ dla dwuskładnkowego rotworu NH 3 +H 2 O, b/ wykres h y dla dwuskładnkowego rotworu NH 3 +H 2, t c/ wykres pomocncy y p Rys 3 Wykres h y lg p dla rotworu NH 3 +H 2

Podobne dokumenty

GAZY DOSKONAŁE I PÓŁDOSKONAŁE

TERMODYNAMIKA GAZY DOSKONAŁE I PÓŁDOSKONAŁE Prawo Boyle a Marotte a p V = const gdy T = const Prawo Gay-Lussaca V = const gdy p = const T Równane stanu gau dosonałego półdosonałego p v = R T gde: p cśnene