Simulation of thermal modes of the absorption thermotransformer with heat pipes

Олександр Сергійович Тітлов; Костянтин Миколайович Пономарьов

doi:10.15276/opu.1.71.2025.05

Автор(и)

Олександр Сергійович Тітлов Odesa National University of Technology http://orcid.org/0000-0003-1908-5713
Костянтин Миколайович Пономарьов https://orcid.org/0000-0002-7771-1316

DOI:

https://doi.org/10.15276/opu.1.71.2025.05

Ключові слова:

абсорбційний термотрансформатор, теплова труба, тепловий режими, моделювання,, тепловий баланс

Анотація

Запропоновано методику моделювання теплових режимів абсорбційного термотрансформатора з тепловими трубами, яка дозволяє за рахунок раціонального компонування конструкції покращити його температурно-енергетичні характеристики. Розроблено математичну модель теплової схеми «випарник абсорбційного термотрансформатора – теплова труба – об’єкт охолоджування», що дозволяє проводити чисельний експеримент з оцінки впливу на температурно-енергетичні характеристики абсорбційного термотрансформатора, а саме короба об’єкта охолоджування, наступних геометричних та режимних параметрів: глибини, ширини та висоти короба об’єкта охолоджування; товщини матеріалу короба об’єкта охолоджування; типу матеріалу короба; типу використаної теплової труби з урахуванням величини теплового опору; товщини теплоізоляційних перегородок. В основі методики розрахунку теплових режимів лежить рівняння теплового балансу, яка враховує холодопродуктивність випарника абсорбційного термотрансформатора, надходження теплоти з навколишнього середовища через стінки шафи, через двері та перегородки, а також надходження тепла від продуктів. Варійованими параметрами були: товщина коробу – 0,003 м та 0,001 м; висота коробу – 0,160 м, 0,200 м, 0,280 м; глибина коробу – 0,225 м, 0,325 м, 0,425 м; термічний опір теплових труб – 0,01 К/Вт, 0,1 К/Вт, 1 К/Вт. Базовими конструкціями для аналізу є короби з Г-подібними, П-подібними та традиційними тепловими трубами. В результаті чисельного експерименту доведено, що для розміру об’єкта охолоджування: висота – 0,160 м, ширина – 0,385 м, глибина 0,225 м, встановлення теплової труби вирівнює температури до 0,2 °С. Вихід на режим здійснюється швидше приблизно на 20%. Зростання глибини коробу від 0,225 м до 0,425 м знижує ефективність застосування теплових труб на 45%, а збільшення висоти з 0,160 м до 0,280 м знижує ефективність використання теплових труб на 2,6%. Для розробників абсорбційних термотрансформаторов з корисним об’ємом об’єкта охолоджування 12...30 дм3 та 100...180 дм3 можливо рекомендувати конструкцію коробу з габаритами 0,160×0,225×0,385 мм, і з тепловими трубами Г-подібного або П-подібного типу. Теплоносій теплових труб – аміак.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

UNEP. (1987). Montreal Protocol on Substances That Deplete the Ozone Layer. Final Act. Retrieved from https://ozone.unep.org/treaties/montreal-protocol.

Srikhirin, P., Aphornratana, S., & Chungpaibulpatana, S. (2001). A review of absorption refrigeration technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 5, 343–372.

Talpada, J., & Ramana, P. (2017). A review on performance improvement of an absorption refrigeration system by modification of basic cycle. International Journal of Ambient Energy, 40(6), 661–673. DOI: https://doi.org/10.1080/01430750.2017.1423379.

Wu, X., Xu, S., & Jiang, M. (2018). Development of bubble absorption refrigeration technology: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82(Part 3), 3468–3482. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.109.

Afshar, O., Tahmasebi, N., & Ghodsizadeh, A. R. (2012). A review of thermodynamics and heat transfer in solar refrigeration system. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(8), 5639–5648. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.05.016.

Busso, A., Costa, P., Giordana, F., & Mauran, S. (2011). Attempt of integration of a small commercial ammonia-water absorption refrigerator with a solar concentrator: Experience and results. International Journal of Refrigeration, 34(8), 1760–1775. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2011.07.004.

Chen, J., Kim, K., & Herold, K. (1996). Performance enhancement of a diffusion-absorption refrigerator. International Journal of Refrigeration, 19(3), 208–218. DOI: https://doi.org/10.1016/0140-7007(96)87215-X.

Adjibade, M., Lévêque, G., & Auriol, F. (2017). Dynamic investigation of the diffusion absorption refrigeration system NH3-H2O-H2. Case Studies in Thermal Engineering, 10, 468–474. DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2017.10.006.

Wang, Q., Gong, L., Wang, J. P., Sun, T. F., Cui, K., & Chen, G. M. (2011). A numerical investigation of a diffusion absorption refrigerator operating with the binary refrigerant for low temperature applications. Applied Thermal Engineering, 31(10), 1763–1769. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.02.021.

Titlova, O., Titlov, O., & Olshevska, O. (2016). Searching for the energy efficient operation modes of absorption refrigeration devices. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(83), 45–53. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79353.

Dyuzhenkova, L. I., & Nosal, T. V. (1991). Higher Mathematics: Practical Course. Higher School.

Labai, V. Y. (1998). Heat and mass transfer. Triada Plus.

Bilenko, N., & Titlov, O. (2021). Improving energy efficiency of the systems for obtaining water from atmospheric air. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8), 31–40. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229545.

Nikolaenko, Y. E., Melnyk, R. S., Lipnitsky, L. V., Kravets, V. Y., & Pekur, D. V. (2023). Study of the effect of tilt angle on the vaporization processes in a flat gravity heat pipe with a threaded evaporator. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 148(12), 9167–9181. DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-023-12303-0.

Pekur, D. V., Nikolaenko, Y. E., Kravets, V. Y., Kozak, D. V., Sorokin, V. M., & Nikolaienko, T. Y. (2023). Comparison of thermal characteristics of three modifications of gravity heat pipe with threaded evaporator at different inclination angles. Thermal Science and Engineering Progress, 46, 102219. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2023.102219.