Повышение энергетической эффективности гелиосистем получения воды из атмосферного воздуха

Autor: Kholodkov, Andrey, Osadchuk, Eugeniy, Titlov, Alexandr, Boshkova, Irina, Zhihareva, Nataliya
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 3, № 8 (93) (2018): Energy-saving technologies and equipment; 41-51
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 3, № 8 (93) (2018): Энергосберегающие технологии и оборудование; 41-51
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 3, № 8 (93) (2018): Енергозберігаючі технології та обладнання; 41-51
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: We considered problems of water scarcity elimination in arid regions of the planet and analyzed modern water producing systems. We showed the prospects of obtaining of water from atmospheric air directly while cooling it below the dew point using refrigeration units.We proposed to use absorption-type cooling systems with a water-ammonia solution as a working liquid as cooling units in regions with an excess of solar energy. We noted that low energy characteristics of heat-using refrigeration cycle, with main problems associated with non-calculated losses of refrigerant (ammonia) during transportation through AWRU refluxer hamper a widespread use of absorption water-ammonia refrigerating units (AWRU) in systems for obtaining of water from atmospheric air. This contribution is particularly noticeable in operation of AWRU in a wide range of outdoor air temperatures.We performed modeling of heat and mass exchange processes of a lifting section of an AWRU refluxer to find methods for elimination of ammonia transportation losses. At the heart of model representations were equations of heat and mass balances, and we took into account resistance of a diffusion process at radial movement of a vapor flow to a wall of a refluxer in modeling. A preliminary analysis of thermal resistance of reflux film showed its small contribution to the total resistance and we ignored it subsequently.As a result of modeling, we found a significant (up to 36 °C) temperature difference between a flow inside a refluxer and its wall. Experimental studies of a serial AWRU confirmed the modeling results. The obtained results made possible to propose the original design of a heat-insulating casing of an AWRU refluxer with variable thermal resistance with a corresponding change in the outside air temperature. This gave possibility to increase energy efficiency from 18 to 36 % and productivity of systems for obtaining of water from atmospheric air.
Обговорено проблеми усунення дефіциту води в посушливих регіонах планети і виконаний аналіз сучасних систем отримання води. Показані перспективи отримання води безпосередньо з атмосферного повітря при охолодженні його нижче точки роси за допомогою холодильних агрегатів.Як холодильні агрегати в районах з надлишком сонячної енергії запропоновано застосовувати системи охолодження абсорбційного типу з водоаміачних розчином як робоче тіло (АВХА). Відзначено, що широке застосування АВХА в системах отримання води з атмосферного повітря ускладнено через невисокі енергетичні характеристики тепловикористовуючого холодильного циклу, причому основні проблеми пов'язані з нерозрахованими втратами холодильного агенту (аміаку) на етапі транспортування по дефлегматора АВХА. Особливо помітний цей внесок при експлуатації АВХА в широкому діапазоні температур зовнішнього повітря.Для пошуку методів усунення транспортних втрат аміаку було виконано моделювання процесів тепломасообміну підйомної ділянки дефлегматора АВХА. В основі модельних уявлень лежали рівняння балансів тепла і маси, а при моделюванні враховувалося опір процесу дифузії при радіальному русі парового потоку до стінки дефлегматора. Попередній аналіз термічного опору плівки флегми показав її малий внесок у сумарне опір і в подальшому не враховувався.В результаті моделювання виявлено значну (до 36 °С) різницю температур між потоком всередині дефлегматора і його стінкою. Результати моделювання підтверджені в процесі експериментальних досліджень серійного АВХА українського виробництва.Отримані результати дозволили запропонувати оригінальну конструкцію теплоізоляційного кожуха дефлегматора АВХА із змінним термічним опором при відповідній зміні температури зовнішнього повітря. Це дозволило підвищити енергетичну ефективність від 18 до 36 % і продуктивність систем отримання води з атмосферного повітря
Обсуждены проблемы устранения дефицита воды в засушливых регионах планеты и выполнен анализ современных систем получения воды. Показаны перспективы получения воды непосредственно из атмосферного воздуха при охлаждении его ниже точки росы при помощи холодильных агрегатов.В качестве холодильных агрегатов в районах с избытком солнечной энергии предложено применять системы охлаждения абсорбционного типа с водоаммиачным раствором в качестве рабочего тела. Отмечено, что широкое применение абсорбционные водоаммиачные холодильные агрегаты (АВХА) в системах получения воды из атмосферного воздуха затруднено из-за невысоких энергетических характеристик теплоиспользующего холодильного цикла, причем основные проблемы связаны с нерасчетными потерями холодильного агента (аммиака) на этапе транспортировки по дефлегматору АВХА. Особенно заметен этот вклад при эксплуатации АВХА в широком диапазоне температур наружного воздуха.Для поиска методов устранения транспортных потерь аммиака было выполнено моделирование процессов тепломассообмена подъемного участка дефлегматора АВХА. В основе модельных представлений лежали уравнения балансов тепла и массы, а при моделировании учитывалось сопротивление процесса диффузии при радиальном движении парового потока к стенке дефлегматора. Предварительный анализ термического сопротивления пленки флегмы показал ее малый вклад в суммарное сопротивление и в дальнейшем не учитывался.В результате моделирования обнаружена значительная (до 36 °С) разность температур между потоком внутри дефлегматора и его стенкой. Результаты моделирования были подтверждены в процессе проведения экспериментальных исследований серийного АВХА.Полученные результаты позволили предложить оригинальную конструкцию теплоизоляционного кожуха дефлегматора АВХА с изменяемым термическим сопротивлением при соответствующем изменении температуры наружного воздуха. Это позволило повысить энергетическую эффективность от 18 до 36 % и производительность систем получения воды из атмосферного воздуха
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: