Підвищення енергетичної ефективності систем отримання води з атмосферного повітря

Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 2 No. 8 (110) (2021): Energy-saving technologies and equipment; 31-40
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2 № 8 (110) (2021): Энергосберегающие технологии и оборудование; 31-40
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2 № 8 (110) (2021): Енергозберігаючі технології та обладнання; 31-40
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: This paper outlines the prospect of obtaining water from atmospheric air by cooling it to the dew point temperature using refrigeration machines in order to partially reduce water scarcity in the arid regions of our planet. To minimize energy costs in the systems for obtaining water from atmospheric air, it is proposed to utilize solar energy with absorption refrigeration units (ARUs) acting as a source of artificial cold. The characteristic thermodynamic processes have been analyzed in a modernized ARU, capable of working at a lower thermal energy source's temperature than its analogs. The possibility has been studied to reduce the temperature of the heat source by including a solution vaporizer in the ARU scheme. The analysis involved an authentic method based on the balance of specific streams of ARU working body components and actual boundary conditions at characteristic points of the cycle. A limit was shown for the level of a minimum boiling temperature in the ARU generator (from 90 °C) when the systems for obtaining water from atmospheric air are operated under current climatic conditions. The simulation of heat-and-mass exchange processes during contact interaction between a steam-gas mixture and ammonia water solution was carried out. Based on variant calculations, it has been shown that the proposed ARU structure with an adiabatic solution vaporizer could work as part of systems to obtain water from atmospheric air at a hot spring temperature above 100 °C and constructively enough fits into the element base of standard models. It has been proposed to use two types of solar thermal energy sources to operate ARU. In a tropical climate, with vacuum solar collectors or solar energy hubs; in a temperate climate zone, with solar collectors with water as a heat carrier
Для частичного сокращения дефицита воды в засушливых регионах планеты показана перспектива получения воды из атмосферного воздуха методом охлаждения до температуры точки росы при помощи холодильных машин. Для минимизации энергозатрат в системах получения воды из атмосферного воздуха предложено использовать солнечную энергию, а в качестве источника искусственного холода – холодильные абсорбционные агрегаты (АХА). Проведен анализ характерных термодинамических процессов модернизированного АХА, способного работать при пониженных, по сравнению с аналогами, температурах источника тепловой энергии. Изучена возможность снижения уровня температур источника тепла за счет включения в состав схема АХА испарителя растворов. При анализе был использован оригинальный метод, основанный на балансе удельных потоков компонентов рабочего тела АХА и реальных граничных условиях в характерных точках цикла. Было показано ограничение по уровню минимальных температур кипения в генераторе АХА (от 90°С) при работе в актуальных климатических условиях систем получения воды из атмосферного воздуха. Проведено моделирование процессов тепломассообмена при контактном взаимодействии парогазовой смеси и водоаммиачного раствора. На основе вариантных расчетов показано, что предложенная конструкция АХА с адиабатным испарителем раствора может работать в составе систем получения воды из атмосферного воздуха при температурах горячего источника от 100°С и вполне конструктивно вписывается в элементную базу типовых моделей. Предложено использовать два типа источника солнечной тепловой энергии для работы АХА. В тропическом климате – с вакуумными солнечными коллекторами или концентраторами солнечной энергии, а в зоне умеренного климата – с солнечными коллекторами с водой в качестве теплоносителя
Для часткового скорочення дефіциту води в посушливих регіонах планети показана перспектива отримання води з атмосферного повітря методом охолодження до температури точки роси за допомогою холодильних машин. Для мінімізації енерговитрат в системах отримання води з атмосферного повітря запропоновано використовувати сонячну енергію, а в якості джерела штучного холоду – холодильні абсорбційні агрегати (АХА). Проведено аналіз характерних термодинамічних процесів модернізованого АХА, здатного працювати при знижених, у порівнянні з аналогами, температурах джерела теплової енергії. Вивчено можливість зниження рівня температур джерела тепла за рахунок включення до складу схема АХА випарника розчинів. При аналізі був використаний оригінальний метод, заснований на балансі питомих потоків компонентів робочого тіла АХА і реальних граничних умовах в характерних точках циклу. Було показано обмеження за рівнем мінімальних температур кипіння в генераторі АХА (від 90°С) при роботі в актуальних кліматичних умовах систем отримання води з атмосферного повітря. Проведено моделювання процесів тепломасообміну при контактній взаємодії парогазової суміші і водоаміачного розчину. На основі варіантних розрахунків показано, що запропонована конструкція АХА з адіабатних випарником розчину може працювати в складі систем отримання води з атмосферного повітря при температурах гарячого джерела від 100°С і цілком конструктивно вписується в елементну базу типових моделей. Запропоновано використовувати два типи джерела сонячної теплової енергії для роботи АХА. У тропічному кліматі – з вакуумними сонячними колекторами або концентраторами сонячної енергії, а в зоні помірного клімату – з сонячними колекторами з водою в якості теплоносія
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: