Авторы: Узаков Гулом Норбоевич, Хужакулов Сайдулло Мирзаевич

Рубрика: Энергетика

Опубликовано в Техника. Технологии. Инженерия №2 (2) октябрь 2016 г.

Дата публикации: 04.10.2016

Статья просмотрена: 9 раз

Библиографическое описание:

Узаков Г. Н., Хужакулов С. М. Гелиовоздухонагревательная установка с солнечно-термической регенерацией адсорбентов // Техника. Технологии. Инженерия. — 2016. — №2. — С. 7-10.



В статье проанализирована энергоемкость систем регенерации адсорбентов в плодоовощехранилищах и приведены результаты исследований температурных характеристик опытной гелиовоздухонагревательной установки для систем термической регенерации адсорбентов.

Ключевые слова: энергоемкость, энергия, гелиовоздухонагреватель, плодоовощехранилище, холодильная камера, адсорбционная установка, солнечная энергия, термическая регенерация

Длительное хранение плодоовощных продуктов (ПОП) и снижение их потери в современных плодоовощехранилищах с наименьшими затратами энергии (тепла, холода и электроэнергии) является актуальной научно-технической проблемой. Снижение энергоемкости технологических процессов хранения ПОП и повышение энергоэффективности плодоовощехранилищ с применением возобновляемых источников энергии являются один из способов энергосбережения в этой области. Согласно постановлением Президента Республики Узбекистан от 5 мая 2015 года № ПП-2343 «О программе сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015–2019 годы» поставлены задачи, по определению приоритетных направлений дальнейшего сокращения энергоемкости, внедрения энергосберегающих технологий и систем в отраслях экономики и социальной сфере, снижение энергоемкости выпускаемой продукции путем дальнейшей модернизации и внедрение апробированных технологий использования солнечной энергии [1].

Плодоовощехранилище является специализированным зданием для сохранения в свежем виде яблок, картофеля, моркови, капусты, свеклы и других ПОП. Как правило, эти сооружения представляют собой прямоугольные одноэтажные комплексы, снабженные системами отопления, охлаждения, увлажнения, регулирования газовой среды, регенерация адсорбентов и активной вентиляцией.

В плодоовощехранилищах одним из энергоемким технологическим процессом является термическая регенерация адсорбентов. Процессы термической регенерации адсорбентов и регулирование газовой среды в холодильных камерах осуществляется с применением адсорбционных установок. Регулирование газовой среды предусматривает несколько режимов работы адсорбционной установки (очистка газовой среды холодильных камер от углекислого газа-адсорбция, термическая регенерация насыщенного адсорбента, его нагревание и охлаждение), чередующихся в определенной последовательности. Термодинамический цикл адсорбционной установки содержит, процессы адсорбции (очистки газовой смеси или снижение концентрации углекислого газа в воздухе), десорбции (термическая регенерация адсорбента) и нестационарного теплообмена. Процессы адсорбции и десорбции являются массообменными процессами, протекающими с теплообменом между газовой и твердой фазами (между воздухом и твердым адсорбентом).

Анализ режим работы адсорбционных установок с термической регенерацией адсорбентов и продувкой атмосферным воздухом показывают, что для активного угля температура регенерации составляет около 50–70 0С. При этом в холодильных камерах емкостью 10 тонн яблок для термической регенерации активного угля требуется 6,5–7,0 кВт электроэнергии и до 70 м3/ч воздуха. В эксплуатируемых плодоовощных холодильных камерах для термической регенерации адсорбентов применяются электронагреватели, которые при отсутствии и сбоя электроэнергии нарушают технологический режим работы камеры [2,3.4].

С целью устранения вышеперечисленных недостаток и снижения энергоемкости процесса термической регенерации адсорбентов нами предложена адсорбционная установка с солнечно-термической регенерацией и продувкой атмосферным воздухом. На основе выполнения прикладного проекта А-4–14- «Разработка эффективной системы использования солнечной энергии в процессах регенерации адсорбентов и активной вентиляции в плодоовощехранилищах» нами разработана и исследована гелиоадсорбционная установка с солнечно-термической регенерацией и продувкой атмосферным воздухом (Рис.1).

Рис. 1. Принципиальная схема гелиоадсорбционной установки с солнечно-термической регенерацией и продувкой атмосферным воздухом. 1-воздушный фильтр; 2 — ГВН; 3 — ТЭН; 4,5 и 6 — трехходовые клапаны; 7 -8 — воздуховоды камеры; 9 — воздушный вентилятор; 10 — адсорбер.

Основное отличие предложенной установки от аналогов заключается в том, что в технологических схемах предусмотрен гелиовоздухонагреватель, включаемый для подогрева регенерирующего воздуха в режиме регенерации адсорбента. В качестве дублер нагревателя используется электронагреватель. Гелиоадсорбционная установка включает адсорбер 10 с активированным углем, вентилятор 9, гелиовоздухонагреватель 2, электронагреватель 3 и три трехходовых клапана 4,5,6. При показанном схеме положении клапанов установка находится в режиме очистки, газовая среда поступает из холодильной камеры по трубопроводу 7, возвращается в камеру обратно по трубопроводу 8. По истечении времени после полного насыщения адсорбента установка переводится переключением клапанов (показано пунктиром) в режим регенерации: атмосферный воздух нагревается в гелиовоздухонагревателе 2, подается вентилятором 9 в адсорбер 10, где происходит термическая регенерация адсорбента (десорбция) и затем десорбировавшейся двуокисью углерода выбрасывается в атмосферу.

Предложенная гелиовоздухонагревательная установка (ГВН) также работает для систем активного вентилирования плодоовощного штабеля холодильных камер. В этом случае в режиме очистки через задвижки 4 подогретый воздух в гелиовоздухонагревателе поступает в систему активной вентиляции холодильной камеры. Таким образом, предложенная установка обеспечит эффективного использования солнечной энергии и в системах термической регенерации адсорбентов и системах активной вентиляции плодоовощехранилищ. Общий вид экспериментальной установки приведен на рис.2.

20160929_101245

Рис. 2. Общий вид экспериментальной ГВН

Нами были проведены предварительные испытания геливоздухонагревательной установки и исследованы тепловые режимы работы в природно-климатических условиях г.Карши. Экспериментальные исследования проводились по общеизвестным методикам согласно [5,6]. Результаты испытаний и исследования температурного режима установки приведены в таблице 1.

Для проведения эксперимента приняты следующие условия и параметры ГВН:

‒ теплоноситель — воздух;

‒ площадь гелиоколлектора — 2,25 м2;

‒ светопрозрачное покрытие — стекло 4 мм;

‒ теплоприемник (абсорбер) — металлический лист окрашенный в черный цвет;

‒ стыковка — через фланцы и резиновые прокладки;

‒ интенсивность солнечного излучения — 700–1000 Вт/м2;

‒ расход воздуха — 50 м3/час;

‒ средняя температура окружающей среды — 30 0С;

‒ широта местности — 390 (г.Карши);

габаритные размеры — 1000х2250х200 мм.

Таблица 1

Результаты испытаний воздухонагревательной установки

Дата, Время

Угол наклона установки кгоризон­ту, º

Темпера­тура на­ружного воздуха, ºС

Температура

Температура

Температура лучевоспринима­ющей поверх­ности (стекло), ºС

Температура: внутренней поверхности/ воздуха, ºС

Температура поверхности стекло, ºС

Температура внутренней поверхности/ воздуха, ºС

11–20

45

31

44

75/57

12–20

34

60/44

13–20

45

32

51

77/58

14–20

38

60/45

15–20

43

32

53

80/66

16–20

37

58/40

17–20

42

35

47

65/51

18–20

32

44/37

≈74/58

≈55/42

Эксперименты проводились в 7 сентября 2016 года в условиях широта местности 390 в природно-климатических условиях города Карши. Скорость воздуха в каналах ГВН регулировали в пределах 2–10 м/с. Анализ полученных опытных данных показывают, что максимальная температура нагреваемого воздуха достигает до 66–70 0С при падающей солнечной радиации 700 Вт/м2. Результаты проведенных экспериментов в опытной установки показывают, что температурный режим и температура воздуха вполне отвечает технологическим требованиям термической регенерации активного угля для плодоовощных камер емкостью до 10 тонн. Таким образом, полученные данные позволить разработать оптимальных гелионагревательных систем и создать на этой основе энергосберегающих технологий в плодоовощных камерах.

Литература:

  1. Постановление Президента Республики Узбекистан от 5 мая 2015 года № ПП-2343 «О программе сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015–2019 годы».
  2. Хужакулов С. М., Узаков Г. Н., Вардияшвили А. Б. Эффективность применения гелионагревательных систем для регенерации адсорбентов в углубленных плодоовощехранилищах. //Гелиотехника. Фан, № 4. 2013. 74–77 с.
  3. Узаков Г. Н., Хужакулов С. М. № FAP 2014 0158 «Устройство для регенерация адсорбентов».
  4. Хужакулов С. М., Узаков Г. Н. Теплоэнергетические основы энерго- и ресурсосбережения при длительном хранении продуктов в углубленных плодоовощехранилищах. — Ташкент: Фан, 2015.- 120 с.
  5. Авезов Р. Р., Орлов А. Ю. Солнечные системы и горячего водоснабжения. Ташкент: Фан, 1988.- 288 с.
  6. Харитонов В. П. Адсорбция в кондиционировании на холодильниках для плодов и овощей. М.: Пищевя промышленность, 1978.-191с.
Основные термины (генерируются автоматически): регенерации адсорбентов, термической регенерации адсорбентов, термическая регенерация, продувкой атмосферным воздухом, регенерацией адсорбентов, термическая регенерация адсорбента, термической регенерации активного, солнечно-термической регенерацией, регенерация адсорбентов, регенерации активного угля, систем регенерации адсорбентов, термическая регенерация адсорбентов, солнечно-термической регенерацией адсорбентов, использования солнечной энергии, процессах регенерации адсорбентов, газовой среды, Узаков Г, холодильных камерах, систем термической регенерации, Процессы термической регенерации.

Ключевые слова

солнечная энергия, энергия, энергоемкость, гелиовоздухонагреватель, плодоовощехранилище, холодильная камера, адсорбционная установка, термическая регенерация

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Посетите сайты наших проектов

Задать вопрос