Оценка эффективности работы холодильных машин

Abstract

Целью данной работы является снижение общей потребности в энергии холодильных и рефрижераторных установок путем оптимизации этих установок. Для достижения поставленной цели предложено использование известных физиологических зависимостей с применением современной техники регулирования. В качестве параметров должны устанавливаться: температура испарения и конденсации холодильных машин; потребление мощности компрессорными холодильными машинами, как функция температуры конденсации и загрузки установки; изменение производительности испарительного охладителя по теплопередаче в зависимости от энтальпии воздуха; потребление мощности насосами и вентиляторами; загрузка установки; эксплуатационные пределы установки; взаимное влияние вышеназванных параметров. В ходе изучения различных процессов преобразования энергии возникает необходимость оценить термодинамическую эффективность процессов в целом и источники потерь в них. Для этого используется термодинамичесий метод – эксергетичексий. Представлены результаты эксергетических исследований для холодильной машины с разными температурами конденсации. Оптимальная схема в регулировании должна учитывать вышеизложенные зависимости с целью минимального потребления мощности всеми приводами компрессоров, насосов и вентиляторов. Однако при этом нужно принимать эксплуатационные пределы различных компонентов установки. С помощью вычислительной машины рассчитывается энергетический оптимум. Таким образом, можно, в зависимости от загрузки установки при переменной температуре, определить оптимальную температуру охлаждающей воды. Затем при ней можно минимизировать подводимые в целом мощности приводов для компрессоров, водяных насосов и вентиляторов башенных охладителей. Эта оптимизация реализуется в замкнутом цикле путем использования системы регулирования с вычислительной машиной.

Метою даної роботи є зниження загальної потреби в енергії холодильних і рефрижераторних установок шляхом оптимізації цих установок. Для досягнення поставленої мети запропоновано використання відомих фізіологічних залежностей із застосуванням сучасної техніки регулювання. В якості параметрів повинні встановлюватися: температура випаровування і конденсації холодильних машин; споживання потужності компресорними холодильними машинами, як функція температури конденсації і завантаження установки; зміна продуктивності випарного охолоджувача по теплопередачі в залежності від ентальпії повітря; споживання потужності насосами і вентиляторами; завантаження установки; експлуатаційні межі установки; взаємний вплив вищеназваних параметрів. В ході вивчення різних процесів перетворення енергії виникає необхідність оцінити термодинамічну ефективність процесів у цілому та джерела втрат в них. Для цього використовується термодинамічний метод – ексергетичний. Представлені результати ексергетичних досліджень для холодильної машини з різними температурами конденсації. Оптимальна схема в регулюванні повинна враховувати вищевикладені залежності з метою мінімального споживання потужності всіма приводами компресорів, насосів і вентиляторів. Однак при цьому потрібно брати експлуатаційні межі різних компонентів установки. За допомогою обчислювальної машини розраховується енергетичний оптимум. Таким чином, можна, у залежності від завантаження установки при змінній температурі, визначити оптимальну температуру охолоджуючої води. Потім при ній можна мінімізувати підводиться в цілому потужності приводів для компресорів, водяних насосів і вентиляторів баштових охолоджувачів. Ця оптимізація реалізується в замкнутому циклі шляхом використання системи регулювання з обчислювальною машиною.

Objective of this work was to reduce overall energy consumed by cooling and refrigerating plants through their optimization. To this end, it was proposed to apply the known physio-logical dependencies in combination with the up-to-date regulating practices. The following parameters should be set: temperature of evaporation and condensation in refrigerating machines; power consumption for the compressor cooling machines as a function of condensing temperature and machine usage; change of the evaporative cooler performance by its heat transfer depending on the air enthalpy; power consumption for the pumps and fans; machine usage; operational limits for the machine; and mutual influence of all of above listed parameters. During the study of various energy conversion processes it is needed to evaluate a thermodynamic efficiency of the processes as a whole and sources of loss in particular. To this end, a thermodynamic – exergic - method is used. The article presents results of different studies of energy consumption of refrigerating machines at different condensing temperatures. Optimal scheme of the regulation should take into account the above mentioned dependencies in order to minimize power consumption of all the drives of compressors, pumps and fans. And, at the same time, it is necessary to satisfy operational limits of various components of the machine. The energy optimum is calculated by computer. By this way, it is possible to determine optimal temperature for the cooling water depending on the machine usage and variable temperature. Afterwards, having the optimal temperature value, it is possible to minimize the overall power consumption for the compressor drives, water pumps and cooling-tower fans. Such optimization is implemented in a closed loop through the use of regulatory system with computing machine.