teza razvan ca lot a

Download Teza Razvan CA Lot A

Post on 25-Oct-2015

53 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 0

    UTCB- Universitatea Tehnic de Construcii Bucureti

    Facultatea de Ingineria Instalaiilor

    TEZ DE DOCTORAT

    Autor: ing. Rzvan Calot

    Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea

    Chiriac

    Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de

    amoniac - ap cu schimbtoare compacte

    acionate cu energie solar

  • Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de NH3-H2O cu schimbtoare compacte acionate cu energie solar

    Autor: ing. Rzvan Calot Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea Chiriac

    1

    Cuvntnainte

    Aceast tez a fost realizat cu ajutorul nepreuit al unui colectiv de cadre didactice i

    personaltehnic.

    AdorisimulumescnprimulrnddomnuluiprofesorFloreaChiriac,pentrususinerei

    ndrumareiacruiexperiendeovia ndomeniul instalaiilorcuabsorbiest labaza

    realizriiinstalaieiexperimentaleanalizatnlucrareadefa.

    Mulumescdoamneiconf.AnicaIlieidomnuluiprofesorRobertGavriliucpentrupunerea

    ladispoziieacelordouinstalaiicareaufosttestatencadrultezeiprecumiasenzorilori

    echipamentelordemsur.

    Lemulumesc domnilor profesoriGabriel Ivan, LiviuDrughean,Dan Stnescu i Florin

    Bltreupentrusfaturiledatepeparcursulelaborriitezei.

    imulumesc doamnei Alina Girip pentru ajutorul acordat cu programul de simulare a

    proceselordininstalaie.

    insaducmulumiridomnuluierbandelaGalaiiechipeitrimisedednsul,domnilor

    AntoniNeacu,pentruajutorullarealizareamodificriiconstructiveainstalaiei.

    Le mulumesc colegilor de birou, doamnelor Rodica Dumitrescu iMdlina Nichita i

    domnului N.N. Antonescu pentru susinere i pentru rezistena la parfumul intens de

    amoniaccucareiamdelectatobunperioaddetimp.

    Mulumesc personalului tehnic format din domniiGheorgheMaftei,DumitruBurlacu i

    MarianTomacaremauajutatpermanentlamodificrileconstructiveimontareadiferiilor

    senzori,uneorichiarinweekend.

    Mulumescfamilieiiprieteneicareaufostalturideminepetotparcursulrealizriiacestei

    tezeiacrorimpulsurimauambiionatnmodconstant.

  • Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de NH3-H2O cu schimbtoare compacte acionate cu energie solar

    Autor: ing. Rzvan Calot Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea Chiriac

    2

    Context

    Lucrareadefasencadreazntendineleactualedeutilizarepescarlargasurselorde

    energieregenerabile,nscopulreduceriiconsumuluidecombustibilconvenionaliimplicit,

    adegajrilordegazececontribuielanclzireaglobal.

    ncadrultezeisedemonstreazposibilitateadesubstituireaarztoruluiacionatdegaz

    natural,dinschemafuncionalauneiinstalaiifrigorificecuabsorbie,cuunschimbtorde

    cldurcompact,alimentatdeapcaldpreparatntruncircuitdecaptatorisolariplani.

  • Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de NH3-H2O cu schimbtoare compacte acionate cu energie solar

    Autor: ing. Rzvan Calot Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea Chiriac

    3

    Cuprins:

    Notaii utilizate....5

    Lista figurilor...6

    Lista tabelelor..9

    Capitolul 1: Elemente generale10 1.1. Contextul internaional.. ...10 1.2. Situaia implementrii pe plan european a instalaiilor frigorifice cu absorbie acionate cu energie solar12 1.3. Situaia cercetrii n domeniul ce face obiectul tezei...17 1.4. Surse regenerabile de energie- energia solar; sisteme de captatori solari....23 1.4.1. Energia solar.23 1.4.2. Sisteme de captatori solari..26 1.5. Sisteme frigorifice cu sorbie- scurt istoric; Scheme de lucru; modaliti de utilizare a energiei solare....33

    1.5.1. Scurt istoric..33 1.5.2. Elemente generale privind alctuirea sistemelor frigorifice cu sorbie..34 1.5.3. Schema de lucru a mainii cu absorbie n soluie

    hidroamoniacal ce funcioneaz dup ciclul GAX36 1.5.4. Scheme de lucru ale mainii termice cu absorbie n soluie amoniac ap..37 1.5.5. Scheme de lucru ale mainii termice cu absorbie

    n soluie bromur de litiu ap..38 1.5.6. Schema clasic de implementare a mainilor frigorifice

    cu absorbie pentru climatizarea spaiilor cu ajutorul energiei solare..40

    1.6. Ageni frigorifici utilizai n sistemele frigorifice cu absorbie..42 1.7. Obiectul tezei de doctorat...46

    Capitolul 2: Modelarea teoretic a proceselor termodinamice n instalaia frigorific cu absorbie n soluie amoniac-ap ntr-o treapt.47

    2.1 Schema instalaei reale. Reprezentarea n diagram a proceselor....47 2.2 Calcul termic al instalaiei cu absorbie ntr-o treapt......52 2.3 Prezentarea softului utilizat pentru simularea funcionrii instalaiei......58

  • Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de NH3-H2O cu schimbtoare compacte acionate cu energie solar

    Autor: ing. Rzvan Calot Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea Chiriac

    4

    Capitolul 3: Prezentarea modelului experimental....61 3.1 Prezentarea instalaiei de captatori solari..............................................................61 3.2.Prezentarea mainii frigorifice experimentale cu absorbie..................................66

    3.2.1 Amplasarea i realizarea instalaiei.........................................................66 3.2.2 Schema i instalaiei i descrierea funcionrii70 3.2.3 Reprezentare n diagram a proceselor....................................................72 3.2.4 Modelarea matematic a instalaiei experimentale..................................73

    Capitolul 4: Prezentarea i prelucrarea datelor obinute n urma cercetrilor experimentale...................................................................................................81 4.1 Senzori i aparatur de msur.............................................................................81

    4.2 Prezentarea i modelarea matematic a datelor.....................................................87 4.3 Compararea rezultatelor experimentale cu cele obinute

    n urma modelrii cu softul EES........................................................................113 4.4 Cercetri experimentale asupra sistemului de alimentare

    cu energie solar.................................................................................................117 4.5 Analiza economic..............................................................................................121

    Capitolul 5: Concluziile cercetrilor realizate i contribuii personale..123 5.1. Concluzii.............................................................................................................123 5.2. Contribuii avute la stadiul cercetrii n domeniu i propuneri de viitor...........................................................................................125

    Anexe A1. Date obinute n urma testelor efectuate asupra celor dou instalaii....127

    A2. Reprezentarea n diagram a proceselor....137 A3. Prezentarea programului de simulare a proceselor din instalaia cu absorbie.140 A4. Monitorizarea evoluiei temperaturilor i fluxurilor livrate din circuitul solar + cazan.144 A5.Factur gaze naturale...148

    Lista bibliografic149

  • Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de NH3-H2O cu schimbtoare compacte acionate cu energie solar

    Autor: ing. Rzvan Calot Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea Chiriac

    5

    NOTAII UTILIZATE

    COP coeficient de performan, [-] cp cldura specific la presiune constant, [kJ/kgK] E puterea de emisie, [W/m2] emisivitatea, [-] f factor de circulaie, [ -] puterea diferitelor echipamente ale instalaiilor, [kW] h entalpia specific, [ kJ/kg] HI putere caloric inferioar, [kJ/Nm3] HS putere caloric superioar, [kJ/Nm3] k coeficient global de transfer de cldur, [W/m2K] l lucru mecanic specific, [ kJ/kg] conductivitatea termic, [W/mK] m masa, [kg] m& , Qm debit masic, [kg/s] P puterea electric, [ kW] p presiunea absolut , [bar] q& puterea specific, [kW/m2] R debit de refux, [kg/s] r reflux specific, [-] densitatea, [ kg/m3] s entropia specific, [kJ/kgK] S suprafaa, [m2] t, temperatura relativ , [C] T temperatura absolut , [K] v volum specific, [m3/kg] V& debit volumic, [ m3/s] w viteza, [m/s] x titlul vaporilor, [-] concentraia amoniacului n ap, [%] interval de degazare, [-]

  • Contribuii la studiul mainilor frigorifice cu absorbie de NH3-H2O cu schimbtoare compacte acionate cu energie solar

    Autor: ing. Rzvan Calot Conductor tiinific: prof.dr.ing. Florea Chiriac

    6

    LISTA FIGURILOR

    Figura nr. 1: Situaia instalaiilor frigorifice cu absorbie utiliznd energia solar, pentru climatizare, n anul 2004

    Figura nr. 2: Evoluia recent a instalrii mainilor solare cu absorbie Figura nr. 3: Maini frigorifice cu absorbie n funcie de ageni frigorifici, putere

    frigorific i productor Figura nr. 4: Chillere cu absorbie produse de firmele Pink i Ago Figura nr. 5: Instalaie de panouri fotovoltaice, Cabana Geniana, Retezat Figura nr. 6: Instalaie cu absorbie n soluie amoniac-ap, Aerospace Center,

    Germania Figura nr. 7: Instalaie de absorbie n soluie amoniac-ap acionat solar, Univ.

    Delft Figura nr. 8: Ciclul frigorific al mainii frigorifice cu absorbie prezentate, realizat

    n programul Aspen Plus Figura nr. 9: Instalaie cu absorbie alimentat cu energie solar- 30 decembrie Figura nr. 10: Bilanul de energie al Pmntului Figura nr. 11: Harta intensitii radiaiei solare n Europa i n Romnia Figura nr. 12: Gradul mediu de nsorire n Bucureti Figura nr. 13: Spectrul electromagnetic cu evidenierea radiaiei termice Figura nr. 14: Rs