РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объект исследований
Объектом исследований настоящей диссертационной работы являются абсорбционные бромистолитиевые преобразователи теплоты. Их применение для целей теплохладоснабжения характеризуется высокой эффективностью, экологической чистотой, бесшумностью, простотой обслуживания, длительным сроком службы. Они менее энергоемки, чем парокомпрессионные тепловые насосы и холодильные установки. Одним из важных преимуществ бромистолитиевых теплонасосных установок является возможность использования при переходе к децентрализованным системам теплоснабжения. Применение децентрализованных систем теплоснабжения на базе теплонасосных установок в районах, где тепловые сети пришли в негодность или отсутствуют, либо в новых жилых районах позволяет избежать многих технологических, экологических и экономических недостатков систем централизованного теплоснабжения. При этом проявляются следующие преимущества бромистолитиевых установок: универсальность по отношению к виду и характеристикам используемой энергии, использование в комбинированных схемах в сочетании с технологиями, предполагающими применение возобновляемых источников энергии.
На рис.2.1 представлена область применения абсорбционных бромистолитиевых преобразователей теплоты (АБПТ).
Повышение эффективности и надежности бромистолитиевых преобразователей теплоты, основанное на интенсификации процесса теплообмена за счет использования оребренных теплообменных поверхностей (рис. 2.2) определило предмет исследований, заключающийся в изучении процессов теплообмена при кипении водного раствора бромида лития на поверхности труб, находящихся в объеме раствора.
Рис. 2.1 Область применения абсорбционных бромистолитиевых преобразователей теплоты
Рис. 2.2 Снижение материалоемкости и количества бромида лития, заправляемого в растворные аппараты АБПТ путем применения сложных поверхностей теплообмена
2.2 Экспериментальная установка для исследования процессов теплообмена при кипении водного раствора бромида лития
В соответствии с поставленными задачами диссертационной работы исследования теплообменных процессов проведены на экспериментальной установке, приведенной на рис.2.3 и отвечающей следующим требованиям:
- объединение генератора и конденсатора в одном корпусе;
- возможность измерения температур теплоносителя и суммарной теплоотдачи от стенок труб;
- непрерывный контроль давления кипения раствора бромистого лития.
Экспериментальная установка позволяет проводить опыты на одиночных трубах диаметром 20, 25, 32 мм и длиной 0,35 м, а также вести визуальное наблюдение за процессом кипения. Основные узлы установки - конденсатор 2 и генератор 3 скомпонованы вместе и расположены в одном корпусе 1, что уменьшает теплопотери.
Конденсатор выполнен в виде трех труб из нержавеющей стали марки 10Х17Н13М2Т диаметром 16х2 мм, длиной 0,35 м, вваренных в корпус установки. С торцевых сторон расположены входная и выходная камеры с перегородками.
Генератор затопленного типа представляет собой три горизонтально расположенные теплообменные экспериментальные трубы 6 диаметром 20, 25, 32 мм и длиной 0,35 м. Длина экспериментального участка каждой трубы составляет 0,25 м. Трубы фиксировались в корпусе стенда с помощью стальных втулок и крышек, которые крепились шпильками к корпусу установки. Уплотнение экспериментальных трубок осуществлялось с помощью втулок и прокладок из фторпласта и медноасбестовых колец. Экспериментальный участок трубы обогревался вмонтированными в него электронагревателем 4. Конденсатор и генератор разделены отбойником 3.
Для визуального наблюдения за процессом кипения на корпусе экспериментального стенда размещены два смотровых окна 17 диаметром 65 мм каждое. Уплотнение стекол смотровых окон осуществлялось с помощью резиновых прокладок, прокладок из фторопласта и фланцев, которые стягивались шестью шпильками.
В верхней части корпуса стенда расположены:
- штуцер для установки вакуумметра;
- штуцер с пробкой, в которую были впаяны капиллярные трубки диаметром 2,0 мм для установки термопар в жидкостное и паровое пространство экспериментальной установки;
- патрубок для присоединения вакуумного насоса 7 и ртутного дифманометра 8.
В нижней части корпуса стенда находился штуцер с сильфонным вентилем 18 для заправки, отбора проб и слива раствора.
Расход охлаждающей воды через конденсатор определялся расходомер-счетчиком электромагнитным "Взлет ЭР" 10 класса точности 1,0.
Питание электронагревателей экспериментальных труб осуществлялось от сети переменного тока с напряжением U=220 В. Нагрузка на нагревателях, включенных параллельно, регулировалась автотрансформатором РНО-250-10 13.
Рис. 2.3. Схема экспериментальной установки для исследования процессов теплообмена при кипении водного раствора бромистого лития:
1 - корпус стенда; 2 - конденсатор; 3 - отбойник; 4 - электронагреватель; 5- генератор; 6 - экспериментальная труба; 7 - вакуумный насос; 8 - дифманометр; 9 - расходомер; 10 - температурные датчики ДS 1921 для измерения температуры воды на входе и выходе из конденсатора; 11 - капиллярные трубки для установки датчиков температур в жидкостное и паровое пространство; 12 - вакуумметр; 13 - автотрансформатор РНО-250-10; 14 - ваттметр; 15 - вольтметр; 16 - амперметр; 17 - смотровые окна, 18 - сильфонный вентиль.
Величина электрической мощности, подаваемой на нагреватель экспериментальной трубы, в которой были установлены термопары, снималась при помощи ваттметра Д539 14 класса точности 0,5. Параллельно на электронагревателях всех трех экспериментальных труб измерялась сила тока с помощью ампер