АВТОНОМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУМИННОГО КОМПРЕСОРА ДЛЯ ВІДЦЕНТРОВОЇ СИСТЕМИ ДИСТИЛЯЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2022.261363Ключові слова:
регенерація води, струминний компресор, дистилятор, ефективність.Анотація
Стаття присвячена розробці та дослідженню енергозберігаючих технологій в промисловій теплоенергетиці, а саме використанню струминного компресора для підвищення енергоефективності дистиляційної установки на базі відцентрового дистилятора. Використання відцентрових сил в дистиляційній установці інтенсифікує в ній теплообмінні процеси, а значить зменшує матеріалоємність системи. Використання теплового насоса на базі струминного компресора утилізує теплоту конденсації вторинної пари при випаровуванні розчину, що забезпечує зменшення питомих витрат енергії на отримання дистиляту. В статті приведено результати автономних досліджень оригінального струминного компресора, в якому передбачено кріплення робочого сопла на нерухомому корпусі відцентрового дистилятора, а камери змішування і дифузора на роторі відцентрового дистилятора, що дозволяє розробити відцентровий дистилятор без використання ущільнень між паровими порожнинами з різним тиском. Проведено порівняння експериментальних характеристик струминного компресора з розрахунковими.
Проведені експериментальні дослідження струминного компресора підтвердили його ефективність, показано задовільне співпадіння експериментальних і розрахункових залежностей. Показано, що зміщення осі робочого сопла струминного компресора відносно осі змішувальної камери на ± 0,52 мм зменшує коефіцієнт впорскування менше ніж на 10%. Робиться висновок, що осі робочого сопла і змішувальної камери можуть не збігатися абсолютно точно в реальних умовах експлуатації. Зміна довжини вхідного перерізу змішувальної камери в межах ± 1 мм і зміщення осі робочого сопла струминного компресора відносно осі змішувальної камери в межах ± 0,2 мм допускається при проектуванні та майбутніх експериментальних дослідженнях дистилятора зі струминним компресором.
Результати експериментального дослідження дають можливість в майбутньому розробити відцентровий дистилятор зі струминним компресором, в якому робоче сопло компресора буде закріплено на нерухомому корпусі, а дифузор і змішувальна камера – на роторі.
Посилання
L. K. Kelsey, S. P. Boyce, G.Speight, P. Pasadilla, P. Tewes, E. Rabel, C. Meyer, Closing the water loop for exploration: 2020-2021 status of the brine processor assembly. 50th International Conference on Environmental Systems. 12-15 July 2021. ICES-2021-428. https://ttu-ir.tdl.org/handle/2346/87310 (accessed 04 June 2022).
M. L. Hancock, S. J. Snyder, P. E. Hintze, An Environmental Control and Life Support System (ECLSS) for Deep Space and Commercial Habitats. 50th International Conference on Environmental Systems. 12-15 July 2021. ICES-2021-223. https://ttu-ir.tdl.org/handle/2346/87157 (accessed 04 June 2022).
J. Lee Broyan, Jr., L.Shaw, M. McKinley, C. Meyer, M. K. Ewert, W. F. Schneider, M. Meyer, G. A. Ruff, A. C. Owens, R. L. Gatens. NASA Environmental Control and Life Support Technology Development for Exploration: 2020 to 2021 Overview. 50th International Conference on Environmental Systems. 12-15 July 2021. ICES-2021-384. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20210010866/downloads/ICES_384-FY2021%20ECLSS%20Overview-1676Review%20-%20Final.docx.pdf (accessed 04 June 2022).
Vapor compression distillation module. (Contracts NAS9-13714 $ NAS9-14234. Prepared by P. P. Nuccio June 1975. https://ntrs.nasa.gov/citations/19750023674 (accessed 04 June 2022).
L. D. Noble, F. H. Schubert, R. J. Pudoka. J. H. Miernik. Phase Change Water Recovery for the Space Station Freedom and Future Exploration Missions. 20th lntersociety Conference on Environmental Systems. Williamsburg, Virginia, July 9-1 2, 1990. Paper no 901294. https://www.jstor.org/stable/44472538 (accessed 04 June 2022).
P. Wieland, C. Hutchens, D. Long B. Salyer. Final Report on Life Testing of the Vapor Compression Distillation/Urine Processing Assembly (VCD/UPA) at the Marshall Space Flight Center (1993 to 1997). August 1998 https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19980211458/downloads/19980211458.pdf (accessed 04 June 2022).
Rifert, V., V. Usenko, I. Zolotukhin, A. MacKnight and A. Lubman, "Design Optimisation of Cascade Rotary Distiller with the Heat Pump for Water Reclamation from Urine", SAE Paper 2001-01-2248, the 31st International Conference on Environmental Systems, Orlando, July 2001. https://doi.org/10.4271/2001-01-2248
V. G.Rifert, V. I. Usenko, I. V. Zolotukhin, A. MacKnight, A. Lubman, Cascaded Distillation Technology for Water Processing in Space, SAE Paper 2003-01-2625. 34st International Conference on Environmental Systems, Orlando, July 2003. https://doi.org/10.4271/2003-01-2625
A. Lubman, A. MacKnight, V. Rifert, I. Zolotukhin, K.Pickering, Wastewater Processing Cascade Distillation Subsystem. Design and Evaluation. SAE International, 2006-01-2273, July 2006. https://doi.org/10.4271/2006-01-2273
A. Lubman, A. MacKnight, V.Rifert, P. Barabash, Cascade Distillation Subsystem Hardware Development for Verification Testing. SAE International, 2007-01-3177, July 2007. https://doi.org/10.4271/2007-01-3177
A.S.Solomakha, L.I.Anatychuk, V.G.Rifert, P.A.Barabash, V.Usenko, V.Petrenko. Thermal distillation system for deep space missions: rationale for the choice. 71st International Astronautical Congress (IAC) – The CyberSpace Edition, 12-14 October 2020. IAC-20- A1,VP,15,x61344. 7 pages.
V.G.Rifert, L.I.Anatychuk, P.A. Barabash, V.I.Usenko, A.P.Strikun, A.V. Prybyla, Improvement of the distillation methods by using centrifugal forces for water recovery in space flight applications (2017) Journal of Thermoelectricity, (1), pp. 71-83. http://jt.inst.cv.ua/jt/jt_2017_01_en.pdf
V. G. Rifert, L. I. Anatychuk, A. S. Solomakha, P.A. Barabash, V. Usenko, A.V. Prybyla, M. Naymark, V. Petrenko. Upgrade the centrifugal multiple-effect distiller for deep space missions. 70th International Astronautical Congress (IAC), Washington D.C., United States, 21-25 October 2019. IAC-19-A1,IP,11,x54316.
V.G.Rifert, L.I.Anatychuk, P.O.Barabash, V.I.Usenko, A.P.Strikun, А. S. Solomakha, V.G.Petrenko, A.V. Prybyla, Evolution of centrifugal distillation system with a thermoelectric heat pump for space missions. Part 3. Analysis of local and integral characteristics of centrifugal distillation system with thermoelectric heat pump. Journal of Thermoelectricity, 2019, 3, pp. 5 – 19. http://jt.inst.cv.ua/jt/jt_2019_03_en.pdf
V.G.Rifert, L.I.Anatychuk, P.O.Barabash, V.I.Usenko, A.P.Strikun, А. S. Solomakha, V.G.Petrenko, A.V.Prybyla (2019). Comparative analysis of thermal distillation methods with heat pumps for long space flights. Journal of Thermoelectricity, 2019, 4, pp. 5 – 17. http://jt.inst.cv.ua/jt/jt_2019_04_en.pdf
A. S. Solomakha, V. G. Rifert, P. A. Barabash, V. Petrenko, M. Yaroshevich. Centrifugal flash distiller for life support system. 72th International Astronautical Congress (IAC), Dubai, United Arab Emirates, 25-29 October 2021. IAC-21,A1,IP,6,x66795
Sokolov Ya.E., Singer N.M. Inkjet devices. M .: Energy, 1970.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
