Upang maipaliwanag ang likas na katangian ng proyekto ng pananaliksik, nauugnay sa dati na ilantad ang isang konsepto ng kasalukuyang katotohanan, ito ay ng Pamamahala ng Enerhiya. Ito ay maaaring mangahulugan ng iba't ibang mga bagay sa iba't ibang mga tao, ngunit ang kasalukuyang pilosopiya ay nakatuon sa makatuwiran at epektibong paggamit ng enerhiya upang mai-maximize ang mga ani ng enerhiya at mabawasan ang mga gastos sa ekonomiya. Kapag pinag-aaralan ang mga mapagkukunan ng enerhiya, dalawang aspeto ang isinasaalang-alang: isa, na nakatuon sa kanilang pag-iingat at ang pagtitipid sa ekonomiya na maaaring makuha mula sa kanilang paggamit, at iba pa, na naglalayong sa kapaligiran, may kinalaman sa kanilang nakapangangatwiran na paggamit at pagbawas ng thermal at / o nakakalason na mga effluents.
Ang cogeneration ay kumakatawan sa isang konsepto ng enerhiya na isinasaalang-alang ang pagkabit ng dalawang mga thermodynamic cycle kung saan ang isa sa mga ito ay gumagana sa thermal basura ng iba pa. Sa aming tukoy na kaso, pinag-aaralan namin ang pagkabit sa pagitan ng isang panloob na engine ng pagkasunog na nagtutulak ng isang generator ng kuryente sa isang banda, at isang lithium bromide at kagamitan sa pagpapalamig ng pagsipsip ng tubig sa kabilang banda, ang huli ay nagtatrabaho sa thermal basura mula sa motor.
Ang Trabaho na ito ay nakatuon sa paglalahad ng mga batayan at mga tool ng isang teoretikal na kalikasan na kinakailangan para sa pag-unlad at pagpapakahulugan ng modelo ng cogeneration. Nagsisimula ito sa kasaysayan ng pag-cogeneration upang maunawaan ang kahalagahan sa kasaysayan nito, pagkatapos ay naglalayong maunawaan ang ratio ng kahusayan ng mga panloob na engine ng pagkasunog at, bilang karagdagan sa mga electric generator na isinama sa mga pagkasunog na engine, ang inaasahang natitirang kagamitan sa pagbawi ng init ng mga motor, at sa wakas ang lithium bromide at mga sistema ng paglamig ng pagsipsip ng tubig.
ANTECEDENTS NG PAGSUSULIT.
Ang cogeneration ay hindi isang bagong proseso, ang application nito ay mga petsa mula sa unang bahagi ng ikalabing siyam na siglo kung saan ang pinaka-kinatawan na form ay ang maliit na galing sa pag-install sa loob ng isang tsimenea.
Noong kalagitnaan ng ikalabinsiyam na siglo, ang mga postulat ni Sadi Carnot (Reflections sa motive power of fire) ay pinasigla ang mga aksyon upang masulit ang mga basurang singaw mula sa mga steam engine, kung saan ang konsepto ng pagbawi ay talaga para sa pagpainit sa Pang-industriya na pasilidad. Ang huling dekada ng parehong siglo ay nakita ang kapanganakan ng industriya ng elektrikal at pag-imbento ng mga panloob na engine ng pagkasunog, na humantong sa pagpapalawak ng pinagsamang lakas at pamilihan ng init ng henerasyon.
Ang pag-cogeneration sa loob ng ebolusyon nito noong nakaraan ay hindi nararapat, tulad ng ngayon, sa pangangailangan na makatipid ng enerhiya, ngunit sa layunin na matiyak ang supply ng kuryente at init, na sa mga taong iyon ay hindi sapat at hindi maaasahan. Paralel sa paggamit ng turbines sa pagbuo ng koryente, ang mga alternatibong panloob na mga pagkasunog ng makina (ICM) ay binuo din, dahil sa lumalaking pangangailangan para sa mas maliit, maraming nalalaman mga sistema ng henerasyon na may mas mababang paunang pamumuhunan. Ngunit ang cogeneration sa mga engine na ito ay nakatuon sa paggamit ng tira na init para sa pagpainit ng mga gusali, alinman sa pag-init ng hangin o tubig.
Sa kasalukuyan, ang paggamit ng heat heat ay nag-iiba-iba, lumilikha ng mga pinagsamang siklo para sa pinakamahusay na paggamit ng pangunahing enerhiya, pagkuha bilang isang halimbawa ng pagkabit ng mga ICM na may mga siklo ng pagpapalamig ng pagsipsip.
DESCRIPTION NG PAMAMARAAN MODELO
Ang Figure 1 na graphic ay kumakatawan sa cogeneration system sa ilalim ng pag-aaral. Makikita na ang sistema ay binubuo ng pagkabit ng dalawang siklo, isang motor at isa pang sistema ng paglamig ng pagsipsip, na inilarawan sa pamamagitan ng mga diagram ng carnot.
Fig. 1 Scheme ng Cogeneration system
Ang link sa pagitan ng dalawang siklo ay isinasagawa ng isang sistema ng pagbawi ng init na tumatagal ng isang maliit na bahagi ng enerhiya na itinapon ng engine, upang sa gayon ay pakainin ang generator ng cycle ng pagpapalamig.
Sa ganitong paraan, ayon sa ipinakita sa figure 1, ang mga sumusunod na equation ay iminungkahi na magsisilbing batayan para sa pagpapaunlad ng modelo:
Q ° f = m ° f. ΔHf "Thermal lakas ng gasolina natupok" (1)
W ° = ηt. Q ° f "Mekanikal na kapangyarihan" (2)
Ge ° = ηg. W ° = ηg..t. Q ° f "Electric Power" (3)
Q ° d = Q ° f - W ° "Power ng thermal basura" (4)
Mula sa hanay ng mga equation na ito, ang kahusayan ng pinagsamang ikot, η magsuklay, sa mga tuntunin ng kapangyarihang paglamig, Q ° r, at ang de-koryenteng kapangyarihan, G ° e, ay natutukoy na nauugnay sa kung ano ang kinakailangan upang mamuhunan, ang pagiging ito ang thermal power ng gasolina na naihatid sa engine, Q ° f, ay ipinahayag bilang mga sumusunod:
η magsuklay = (Q ° r + G ° e) / Q ° f (5)
Sa aming kaso, ang η magsuklay ay kumakatawan sa isang kadahilanan ng kalidad ng kapangyarihan na magsisilbing paraan ng paghahambing sa pagitan ng mga system. Ang kadahilanan na ito ay napaka katangian sapagkat pinagsasama-sama ang dalawang uri ng enerhiya, isang thermal at ang iba pang mga de-koryenteng, tipikal ng konsepto ng Cogeneration.
Ipinapakita ng Figure 2 ang circuit ng mga likido na nagdadala ng thermal energy sa iba't ibang bahagi ng system, hindi ito higit pa sa isang halo ng tubig at additive. Ang sistema ng paggaling ng init na tinutukoy sa figure 2, ay binubuo ng dalawang mga palitan ng init, ang isa kung saan ang posibleng latent heat sa engine jacket ay nakuhang muli at ang isa pa kung saan ang posibleng latent heat mula sa maubos na gas ay nakuhang muli.
Mula sa Mga figure 1 at 2, makikita na upang makilala ang cogeneration cycle, sa kabuuan, kinakailangan na dati na makilala ang ICM, ang mga heat exchangers, at ang pagpapalamig sa siklo; ang mga aspeto na ito ay bubuo sa ibaba.
Fig. 2 Fluid Circuit ng Cogeneration system
ANG INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Sa aming tukoy na kaso, ang mga makina na isasaalang-alang ay mga saling engine na pinapagana ng likas na gas bilang gasolina, kung saan nagsisimula ang pagkasunog ng pinaghalong air-fuel sa isang spark ng isang spark plug.
- Ang Teoretikal Thermodynamic cycle
Ang kasalukuyang gawain ay gumagamit ng Otto cycle bilang isang kinatawan ng thermodynamic cycle ng isang reciprocating engine, batay sa pagkakaugnay nito sa natural gas bilang gasolina para sa operasyon nito. Para sa thermodynamic analysis ng mga engine na ito, nagsisimula kami mula sa teoretikal na modelo o karaniwang Otto Air cycle, na kinakatawan sa diagram ng PV ng figure 3, na binubuo ng mga sumusunod na kaganapan:
Larawan 3. cycle ng Teoretikal na Otto
Ang siklo ay nagsisimula sa punto "1" o mas mababang patay na sentro (PMI), at nagpapatuloy sa isang isentropic compression process "1-2", hanggang sa matapos ito sa tuktok na patay na sentro (TDC) kung saan ang init ay idinagdag sa palagiang dami "2 -3 ", o spark ignition ng gasolina na nasa loob ng mga silindro, na bumubuo ng pagkasunog nito at sa gayon ay nagpapalabas ng enerhiya na ginagamit ng system at ginagamit sa proseso ng isentropic expansion o power stroke, kung saan ang nagpapakita ng positibong gawain ay ginagawa sa crankshaft ng engine. Matapos ang paglawak, ang tambutso o pagpapatalsik stroke ng mga post-pagkasunog ng gas ay nagsisimula, kung saan ang karamihan sa mga produkto ay tinanggal mula sa silindro at ang init ay inilipat sa daluyan.
Ang huling pagsasaalang-alang sa pagiging (Inilipat sa init sa kapaligiran), kung saan ang gawaing ito ay magbabayad ng espesyal na pansin, upang masuri ang potensyal ng enerhiya para magamit sa iba pang mga siklo na may mga kinakailangan sa thermal.
Ang kahusayan ng thermal, h t, ng teoretikal na Otto cycle, ay tinukoy bilang produktibong gawain (Nais na epekto) na hinati ng thermal energy na naihatid ng gasolina (gastos ng nasabing epekto), ngunit kung maiuugnay natin ito ayon sa ratio ng compression nito nakakakuha:
η t = W ° / Q ° f = 1 - 1 / ŗ 1- k (6)
Pinapayagan kaming mag-dedicate na ang teoretikal na Otto engine thermal na pagganap ay palaging sa mga engine na may parehong ratio ng compression. Sa figure 4 tulad ng pag-uugali ay inilarawan at sa parehong oras ito ay inihambing sa thermal kahusayan ng isang tunay na motor.
- Mga pagsasaalang-alang ng isang tunay na makina
Hindi tulad ng teoretikal na modelo ng Otto engine, ang hindi maibabalik na pagkalugi ng thermal energy na nagpapakilala sa tunay na Otto engine ay sanhi ng alitan ng mga constitutive na mekanismo ng engine, na pinipilit na makabuo ng mga pagkalugi sa pamamagitan ng paglipat ng init sa paglamig ng media at ng mga tambutso. pagkasunog. Ginagawa nitong posible na ipahiwatig na ang thermal kahusayan ng aktwal na engine ng Otto ay variable depende sa mga pangyayari sa operating ng engine.
Ang katotohanan ay may kaugnayan, ang mainam at totoong mga makina ay nagpapakita ng mas mataas na pagganap kapag ang pagtaas ng compression ratio, ngunit ang praktikal na tanong ng ratio na ito ay interesado, tulad ng ipinahiwatig sa ibaba:
a) Sa isang tunay na engine ang ratio ng compression ay limitado ng temperatura ng estado 2 (figure 3), kung ang temperatura na ito ay mataas na halo-halong hangin ay mag-apoy nang kusang sa maling oras.
b) Kung sa ilalim ng parehong ratio ng pinaghalong gasolina, isang pagtaas sa ratio ng compression (tingnan ang figure 5) ay nagtataguyod ng pagtaas ng temperatura at presyon sa point 3 (figure 3), ito ay humahantong sa lubos na hinihingi na disenyo ng engine katangian ng mataas na temperatura at mga presyon ng pagtatrabaho, pati na rin ang kahalagahan ng sistema ng paglamig ng engine at ang pagkawala nito ng thermal energy sa pamamagitan ng mga jackets ng engine, sa madaling salita ang pagtaas ng compression ratio ay nangangahulugang mayroong pagtaas sa lugar silindro pader at ang average na temperatura, sa diwa na ito, mas malaki ang mga rate ng daloy ng nagpapalamig na gagamitin, ngunit limitado sa pamamagitan ng kumukulong punto ng palamigan, katatagan ng film ng langis sa pader ng silindro at mga katangian ng mga materyales sa pagmamanupaktura.
Fig. 5 Epekto ng paghahalo ratio at kondisyon T 3 at P 3
c) Kung isinasaalang-alang ang epekto ng temperatura T 4 o ang temperatura ng mga gas ng post-pagkasunog, sinusunod sa figure 6 na nagsabing ang temperatura T 4 ay bumababa habang ang pagtaas ng compression ratio, dahil sa mahusay na pagpapalawak ng mga gas sa silindro sa panahon ng proseso ng tambutso.
Fig. 6 Epekto ng paghahalo ratio sa kondisyon T 4
- Power Balanse ng isang motor
Ang pag-cogeneration sa mga panloob na engine ng pagkasunog ay itinuturing na dalawang uri ng thermal basura: 1) ang mga pagkalugi ng thermal sa pamamagitan ng mga gas na maubos, 2) mga pagkalugi ng thermal sa pamamagitan ng sistema ng paglamig, ang natitirang mga pagkalugi ng thermal ay hindi gaanong nauugnay, dahil sa kanilang mababang kalidad masipag. Hindi lamang isinasaalang-alang ng cogeneration ang natitirang thermal energy, kundi pati na rin ang mechanical power na nabuo ng engine, sa madaling salita, ang kakayahan ng system na ma-convert ang potensyal ng enerhiya ng gasolina sa isa pang pagpapakita ng enerhiya.
Simula mula sa balanse ng enerhiya sa motor (Larawan 7), nakukuha namin:
Q ° f = W ° + Q ° d (7)
Q ° d = Q ° f - W ° (8)
Isinasaalang-alang ang equation 2, at paghahalili ito sa equation 8, nakukuha namin:
Q ° d = Q ° f - W ° (9)
Q ° d = Q ° f - (ηt. Q ° f)
Q ° d = Q ° f. (1 -)t) (10)
Larawan 7. Ang balanse ng enerhiya ng isang panloob na engine ng pagkasunog
Pagpapatuloy sa figure 7, ipinapahiwatig na ang kabuuang thermal basura ay binubuo ng mga thermal power na maihatid sa kapaligiran, sa pamamagitan ng: ang nagpapalamig sa mga kamiseta Q ° ac, ang mga gas na maubos at iba pang basura Q ° ge, kasama ng na nabanggit: ang sistema ng pagpapadulas ng engine at radiation radiation.
Ang equation ay humahawak na:
Q ° mc = Pinakamataas na lakas na ipinagpapalit nito, kung ang palitan ng lugar ay Walang-hanggan
Q ° mc = Cmin
Mula sa kahulugan ng NUT 2, ang equation na nagbibigay-daan sa pagkalkula ng lugar ng paglipat ay nakuha ang 2, binigyan ng koepisyenteng haba ng pandaigdigang thermal U 2 sa pagitan ng tubig ng dyaket at likido na gumagana, tulad ng sumusunod:
A 2 = (NTU 2. C min) / U 2 (29)
SISTEMA SA PAGSUSULIT NG AIRIDAD NG AIRORO
Tulad ng ipinahiwatig sa figure 2, ang resulta ng proseso ng pagbawi ng basurang thermal mula sa panloob na engine ng pagkasunog na nilalaman sa gumaganang likido, ay bumubuo ng thermal power na nakuha at dinala sa generator ng isang lithium bromide na pagsipsip ng pagsipsip ng lithium. at tubig.
Ang sistema ng paglamig na ito ay ang pinaka-angkop para sa air conditioning, dahil gumagamit ito ng tubig bilang isang palamigan at sa parehong oras hindi ito isang polluting fluid para sa kapaligiran, ang mga gumaganang presyon nito sa generator at sa pagsisipsip ay mas mababa kaysa sa Ang presyon ng atmospera at para sa kadahilanang ito, ang mga pagtutukoy ng disenyo ng kagamitan na ito ay hindi hinihingi tulad ng mga maaaring ibigay ng ammonia at mga sistema ng tubig.
Ang isang lithium bromide at pagsipsip ng tubig ay gumagamit ng mababang kalidad ng thermal energy upang itaas ang presyon ng nagpapalamig sa generator, na sa aming kaso ay tubig; at ang kinakailangang mababang presyon sa sumisipsip ay pinananatili sa pamamagitan ng paggamit ng isa pang sangkap na tinatawag na isang absorber, na walang higit pa kaysa sa isang lithium bromide salt.
Sa figure 12, ang iba't ibang mga seksyon na bumubuo ng isang lithium bromide at mga kagamitan sa pagpapalamig ng pagsipsip ng tubig ay inilarawan, na binibigyang-diin na ang parehong generator at ang sumisipsip ay bumubuo ng dalawang pangunahing mga bahagi nito; Ang generator ay kumakatawan sa mataas na presyon ng bahagi at ang sumisipsip ng mababang bahagi ng presyon
Ang operasyon ng lithium bromide at mga pagsipsip ng tubig ng pagsipsip ng system ay depende sa kapangyarihan na kung saan ang init ay naihatid sa generator, ang Q ° ay nag-iiba-iba ng kapangyarihan na kung saan ang init ay nakuha pareho ng pampalapot at ng sumisipsip
Larawan 12 Karaniwang BrLi at sistema ng pagsipsip ng tubig
Ang balanse ng enerhiya sa sistema ng pagsipsip
Sa Figure 13 makikita na, upang maisagawa ang balanse ng enerhiya sa sistema ng paglamig, ang dalawang mahalagang mapagkukunan ng thermal energy ay sinusunod, ang isa ay ang thermal energy na nakuha mula sa tubig ng yelo o Heat ng enclosure, Q ° r, at ang iba pa ay ang thermal energy na kinakailangan ng generator, Q ° g. Sa kabilang banda, ang thermal energy na ma-extract ay pinahahalagahan, kapwa ng condenser Q ° c at ng sumisipsip Q ° ab.
Larawan 13 balanse ng enerhiya ng isang sistema ng pagpapalamig ng pagsipsip
Isinasaalang-alang ang postulate ng unang batas ng Thermodynamics, nakuha namin:
Q ° g + Q ° r = Q ° c + Q ° ab, (30)
at sa kabilang banda, isinasaalang-alang ang dami ng tubig na sumingaw sa pangsingaw, ito ay tinukoy: (hari, 1984. p 179)
Q ° r = m ° e. h fg pa, (35)
Kung saan ito natutupad:
m ° e = mass rate ng daloy ng evaporated na tubig sa evaporator
h fg pa = enthalpy ng singaw sa presyur ng pagsisipsip
mula sa nakaraang equation, sumusunod ito
m ° e = Q ° r / h fg pa = m ° ah. Cp ah. ∆T ah / h fg pa (36)
Upang matukoy ang pagganap ng pagsipsip o pagganap ng koponan, ay tinukoy bilang koepisyent ng pagganap, COP , ang ugnayan sa pagitan ng init na hinihigop ng evaporator at ang inilipat na heat generator:
COP = Q ° r / Q ° g (37)
PAGSASANAY NG SISTEMA NG COGENERATION
Batay sa mga equation na binuo sa itaas kung saan nailalarawan nila ang cogeneration system, maipahiwatig na ang mekanikal na kapangyarihang nilikha ng engine ay isang function ng Thermal Efficiency nito, na ipinahiwatig sa equation equation 2 at 1, kung saan:
W ° = ht. Q ° f = ht. m ° f. ΔHf, (38)
Habang ang kapangyarihang mekanikal na magagamit sa baras ay ginagamit upang makabuo ng koryente sa pamamagitan ng pagkabit nito sa isang de-koryenteng generator, tulad ng ipinapakita sa figure 2 at na-quantify ng equation 15; Samakatuwid ang electric power G ° e, ay:
Gºe = Wº * hg = ht . hg. m ° f. ΔHf (39)
Sa kabilang banda, ang heat heat Q ° d ay nauugnay sa thermal pagganap ng motor tulad ng ipinahiwatig sa mga equation 2 at 4, tulad ng sumusunod:
Q ° d = Q ° f - W ° = Q ° f - ηt. Q ° f = Q ° f. (1 - ht) (40)
Sa proseso ng paggaling ng init ng basura, isang bahagi lamang o maliit na bahagi, fr, ang posible na dalhin ito at ayusin ito bilang isang thermal mapagkukunan para sa isang kagamitan sa pagpapalamig ng Q ° g, tulad ng ipinahiwatig sa ibaba:
Q ° g = Q d . fr (41)
Simula mula sa equation 37, ang kapasidad ng pagpapalamig Q ° r ng kagamitan sa pagpapalamig ay maaaring matukoy, kung saan:
Q ° r = COP. Q ° g = COP. Q d . fr = COP. Q ° f. (1 - ht). fr
Qr = COP. (m ° f . ΔHf). (1 - ht). fr (42)
At mula sa equation sa itaas, malalaman mo ang daloy ng masa ng gasolina m ° f na natupok ng panloob na pagkasunog ng engine:
m ° f = Q ° r / COP. ΔHf. (1 - ht). fr (43)
Upang makalkula ang pagganap ng pinagsamang ikot, h magsuklay, ito ay mula sa equation 6 na tinukoy sa itaas, na ipinapahiwatig ni sui generis ang pagganap ng pinagsamang siklo, na sa aming kaso ay ang Cogeneration system:
h magsuklay = (G ° e + Q ° r) / Q ° f
h magsuklay = + (44)
REFERENCES SA BIBLIOGRAPHIK
- AGUER, Mario at JUTGLAR, Luis (2004) El Ahorro Energético, Ediciones Díaz de Santos, Spain. BONNY, Antonio (2000) Alternatibong Energies, Editorial Acento España BURGHARDT, David (1984) Thermodynamic Engineering, 2nd edition, Editoryal Harla4 . CAPERHART, Barney at TURNER, Wayne (2000) Gabay sa Pamamahala ng Enerhiya. Ang pindutin ng Fairmont, USA 5 . CENGEL, Yunus (1998) Inilipat ang Heat ng isang Practical na pamamaraan. McGraw burol ng edisyon ng International, USA 6 . KOMISYON NG NATIONAL PARA SA ENERGY SAVINGS, CONAE (1999) Ang kahusayan ng enerhiya sa mga sistemang pang-industriya, Mexico. GIUSEPPE GRAZZINI, (1999) Ottimizzazione thermodinamica di frigoriferi, Pitagora editrice, Bolgna, Italy8 . HOLMAN P. , (1998) Ang Transfer Transfer, ang burol ng Mc Graw, Spain9 . HARI, Guy, (1980) Modernong Palamig ng McGraw burol, USA10 . PAYNE, William (1997) Patnubay sa gabay sa pamamahala ng cogeneration. Ang press ng Fairmont, USA PIZA, Ezquerra (1998) Mga aparato at Sistema para sa Pagse-save ng Enerhiya. Mga editor ng Marcombo Boixareu, Spain 12 . PITA, Edgard (1997) Mga Prinsipyo at Mga Sistema ng Palamig, Limusa Noriega Editor, Mexico. STOCKER, WF (1965) Pagpapalamig at Pagkondisyon ng hangin, McGraw Hill, Spain. MANOHAR, Kadambi(1984) Pagbabago ng lakas, Tomo 2, Editoryal Limusa, Mexico15 . ROGOWSKI, Augustus (1973) Mga Elemento ng Mga Panloob na Paggawa ng Panloob, McGraw Hill, USA THUMANN, Albert (1987) Mga Gabay sa Mga Engineer at Tagapangasiwa sa Enerhiya Ang press ng Fairmont, USA18 . YORK MILLENNIUM CATALOG (2000) Mga Palamig sa Pagsipsip ng Liquid. Mga modelo ng YIA, Single-Stage Steam & Hot Water. ZEMANSKY, Mark at DITTMAN, Richard (1981) Ika- 6 na edisyon ng init at thermodynamics, McGraw Hill, Mexico
