Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

3.5. Описание экспериментального стенда холодоаккумуляционной градирни

На кафедре «Техника низких температур» им. П.Л. Капицы Университета Машиностроения был спроектирован и изготовлен макет холодоаккумуляционной градирни (Рисунок 3.15.), позволяющий проводить исследования процессов замораживания, оттаивания холодоаккумуляционных насадок и охлаждение воды, проходящих сквозь ледяные сферические насадки. На рисунке 3.16. представлена фотография опытной установки.

Рисунок 3.15. Макет холодоаккумуляционной градирни: 1 – компрессорно-конденсаторный агрегат; 2 – воздухоохладитель; 3 – холодоаккумулятор;
4 – холодоаккумуляциооная насадка; 5 – не теплопроводная нить; 6 – форсунка;
7 – пневматический опрыскиватель; 8 – вентилятор; 9 – устройство измерения температур; 10 – задвижка; 11 – сливной вентиль

Рисунок 3.16. Внешний вид экспериментальной установки
Макет установки состоит из холодоаккумулятора 3, представляющий собой цилиндр из оргстекла с внутренним диаметром 200 мм и высотой 700 мм, в котором на нитях с низкой теплопроводностью материала 5 располагаются холодоаккумуляционные насадки сферической формы 4 диаметром 20 мм (Рисунок 3.17.), выполненные из гидрофильной волокнистой структуры. В нижней боковой части градирни предусмотрено окно, к которому присоединяется через воздуховод радиальный электровентилятор 8. Он оснащен задвижкой 10, для регулирования расхода воздуха. В верхней части градирни установлена центробежная форсунка 6, к которой подводится вода из пневматического опрыскивателя 7. Вся установка расположена в холодильной камере оснащенной компрессорно-конденсаторным агрегатом 1, для создания отрицательной температуры и последующего забора холодного воздуха электовентилятором.

Рисунок 3.17. Холодоаккумуляционная сферическая насадка
Замеры температуры воздуха на входе, в средней части и выходе из аппарата осуществляли при помощи термопар и преобразователя 9. Так же замеряется начальная температура воды и после прохождения ее через ледяные насадки.
На первом этапе эксперимента в холодильной камере создается отрицательная температура. Далее в градирню, на насыщенные водой насадки, при помощи радиального вентилятора, подается холодный воздух. Влага, содержащаяся в сферических телах, оросительных насадок замораживается, превращая их в ледяные массивы сферической формы.
Следующий этап работы заключается в остановке электровентилятора и подаче отепленной воды форсункой через оросительные насадки. Контактируя с холодными оросительными насадками, содержащими ледяную массу, вода охлаждается за счет расплавления льда оросительных насадок.
В процессе эксперимента первого этапа определялось время заморозки насадок в нижней и в верхней части градирни, толщина промороженного слоя, оценивалась разница температур воздуха до и после холодоаккумулятора. Определялось рациональное расстояние между насадками, что бы не происходило их смораживания.
На втором этапе устанавливалось время оттаивания ансамбля насадок в верхней и нижней части градирни. Толщина размороженного слоя. Разность температуры воды на входе и после прохождения ее через ледяные сферы при одном прогоне и цикличном охлаждение.
Проводилась оценка количества циклов замораживания – оттаивания насадки, где было выявлено, что использовать холодоаккумулятор в виде ледяных сфер можно многократно.