Search the digital library catalog

Abstract: Namen magistrske naloge je bil preučevanje in ovrednotenje toplotnih lastnosti alternativnih nosilcev toplotne energije pri visokih tlakih, kjer smo se podrobneje posvetili ogljikovemu dioksidu in etanu ter njuni azeotropni mešanici. Ti fluidi lahko predstavljajo okolju prijaznejšo alternativo kakor trenutno najbolj razširjeni fluorirani ogljikovodiki. V magistrskem delu smo poleg eksperimentalnega dela v laboratoriju izvajali še razne simulacije v računalniškem programu Aspen Plus V8.8. V eksperimentalnem delu smo postavili delujoč kontinuirni dvocevni toplotni prenosnik, kjer smo merili koeficiente toplotne prestopnosti CO2, etana in njune azeotropne zmesi v odvisnosti od tlaka (od 5 MPa do 30 MPa), temperature (od 20 °C do 65 °C) in pretoka vode (pri 1 L/min in 2 L/min), ki je predstavljala hladen tok v našem protitočnem prenosniku. V drugem delu smo teoretično simulirali obratovanje subkritičnih toplotnih črpalk s CO2 in azeotropno zmesjo CO2 – etan. Opravili smo tudi simulacijo, kjer smo iskali optimalno sestavo azeotropne zmesi, ki bi dajala najvišje izkoristke procesa. Idejna zasnova teh simulacij je nastala zaradi različnih pogojev vrelišča azeotropnih zmesi v razmerju s čistimi snovmi, kar bi lahko potencialno znižalo obratovalne stroške toplotnih črpalk. Glavne ugotovitve so bile: Vsi merjeni visokotlačni fluidi so kazali maksimume toplotne prestopnosti tik nad kritičnimi pogoji. Ti vrhovi so se nato z višanjem tlaka nižali in premikali proti vedno višjim temperaturam. Tvorba teh vrhov je bila posledica specifične toplote fluida, ki je kazala enaka odstopanja nad kritično točko. Ugotovili smo tudi, da azeotropne zmesi tvorijo koeficiente toplotnih prestopnosti med obema komponentama, ki jo sestavljata. Simulativni rezultati analiz obratovanja toplotnih črpalk so kazali potencialne izboljšave izkoristkov procesa z vpeljavo azeotropne zmesi, vendar samo v določenih primerih. Na podlagi znižanja temperature vrelišča azeotropa CO2 – etan smo lahko obratovanje procesa izboljšali na kondenzatorju, vendar smo ga zaradi tega istočasno poslabšali na uparjalniku.
Keywords: CO2, etan, azeotrop, toplotni prenosnik, toplotna črpalka, superkritični fluid
Published in DKUM: 22.11.2017; Views: 1394; Downloads: 152
Full text (3,62 MB)