Próisis chrióigineacha-go-teo-thimthriallta-a úsáidtear i dtástáil turrainge teirmeach, déantúsaíocht leathsheoltóra, agus reo cógaisíochta-timthriallta leá-idir teochtaí an-íseal (-40 céim go -80 céim) agus teochtaí ardaithe (80 céim go 150 céim ). Feidhmíonn an truaill PFA ar thumthéitheoir mar bhac teirmeach le linn na gcéimeanna téimh agus fuaraithe araon. Le linn na céime téimh, cuireann seoltacht íseal teirmeach an PFA (0.20 W/m·K) moill ar aistriú teasa ón gcroílár miotail go dtí an sreabhán crióigineach. Le linn na céime fuaraithe, mhoillíonn an bacainn chéanna eastóscadh teasa ón sreabhach go dtí an croí fuaraithe. Is é an caillteanas fuinnimh an fuinneamh breise a theastaíonn chun an bacainn seo a shárú i gcomparáid le téitheoir hipitéiseach gan aon sheath PFA (teagmháil dhíreach miotail). I gcás balla tipiciúil PFA 1.5 mm, is é an caillteanas fuinnimh in aghaidh an timthrialla ná 5-15% den aistriú iomlán teasa, ag brath ar am timthriall agus coinníollacha sreabhach. Is féidir an caillteanas a ríomh ag baint úsáide as an múnla friotaíochta teirmeach agus an flosc teasa a chomhtháthú le himeacht ama.
Modh Ríomh Caillteanas Fuinnimh
Is é R_PFA=t / k friotaíocht teirmeach an truaill PFA, áit a bhfuil tiús (m) t agus is seoltacht theirmeach é k (W/m·K). Le haghaidh t=1.5 mm, k=0.20 W/m·K, R_PFA=0.0075 m²·K/W. Is é R_conv=1/h friotaíocht chomhiompair an tsreabháin, áit arb í h an chomhéifeacht chomhiompair traschur teasa (W/m²·K). I gcás sreabhán crióigineach (nítrigine leachtach, sáile fuaraithe, nó tuaslagóir fuar), is gnách go mbíonn h 500–2,000 W/m²·K, rud a thugann R_conv=0.002–0.0005 m²·K/W. Is é an PFA atá i gceannas ar an bhfriotaíocht iomlán, arb ionann é agus 60–90% den titim teochta.
Is é an flosc teasa le linn rampa teochta ná q(t)=(T_core(t) - T_fluid(t)) / (R_PFA + R_conv). Is é E=∫ q(t) × A × dt an fuinneamh iomlán a aistrítear thar thimthriall, áit arb é A achar dromchla an téitheoir. Ar feadh tréimhse áirithe timthrialla, laghdaítear q(t) le PFA níos tiús i gcónaí, ag cur leis an am a theastaíonn chun an pointe socraithe a bhaint amach. Is é an caillteanas fuinnimh i gcomparáid le téitheoir miotail (R_PFA=0) ná E_loss=E_metal - E_PFA. Maidir le timthriall tipiciúil ó -40 céim go +80 céim (ΔT- céim ) thar 30 nóiméad, le téitheoir 6 kW (A=0.1 m²), is é an fuinneamh a aistrítear trí bhalla PFA 1.5 mm ná thart ar 85% den fhuinneamh a aistrítear trí théitheoir miotail lom. Is é an caillteanas 15%.
Ríomh Samplach: Crióigineach go dtí an Timthriall Te
Toimhdí:
Toirt an umair: 200 L de mheascán meatánóil/uisce (c_p=3,500 J/kg·K, mais=200 kg)
Fuarú-síos: ó +80 céim go -40 céim (ΔT=120 céim ) thar 30 nóiméad
Teas -suas: ó -40 céim go dtí +80 céim (ΔT=120 céim ) thar 30 nóiméad
Cumhacht téitheoir: 10 kW (croí miotail), achar dromchla A=0.15 m²
Tiús balla PFA: 1.5 mm (R_PFA=0.0075), rogha eile: 0.5 mm (R_PFA=0.0025)
Comhéifeacht chomhiompair h=1,000 W/m²·K (R_conv=0.001)
Fuinneamh a theastaíonn chun teocht an tsreabháin a athrú (íosmhéid teoiriciúil, gan aon chaillteanais): E_min=m × c_p × ΔT=200 × 3,500 × 120=84,000,000 J=84 MJ.
Le téitheoir miotail (gan aon bhac PFA): R_total=R_conv=0.001. Is féidir leis an téitheoir 10 kW iomlán a sheachadadh ar fud an rampa. Am chun 84 MJ a aistriú: t=84,000,000 / 10,000=8,400 soicind=140 nóiméad. Ach níl an t-am rampa ach 30 nóiméad (1,800 soicind). I 30 nóiméad, aistríonn an téitheoir miotail E_metal=10,000 × 1,800=18 MJ. Caithfidh an 66 MJ atá fágtha teacht ó fhoinsí eile (seaicéad, comhthimpeallach) nó caithfidh an t-am rampa síneadh. Laghdaíonn bacainn PFA aistriú teasa tuilleadh.
Le 1.5 mm PFA: R_total=0.0075 + 0.001=0.0085. Flosc teasa uasta ag uasmhéid ΔT (120 céim )=120 / 0.0085=14,118 W/m². Cumhacht iomlán an téitheoir=14,118 × 0.15=2,118 W (2.1 kW). Thar 30 nóiméad, E_PFA=2,118 × 1,800=3.8 MJ. Laghdaíonn bacainn PFA aistriú teasa ó 18 MJ (miotal) go 3.8 MJ-caillteanas 14.2 MJ in aghaidh an timthrialla.
Le 0.5 mm PFA: R_PFA=0.0025, R_total=0.0035. Uassreabhadh teasa=120 / 0.0035=34,286 W/m². Cumhacht téitheoir=34,286 × 0.15=5,143 W (5.1 kW). E_0.5mm=5,143 × 1,800=9.3 MJ. Caillteanas i gcoibhneas le miotail=18 - 9.3=8.7 MJ, thart ar leath an chaillteanais de 1.5 mm PFA.
Caillteanas Fuinnimh in aghaidh an Timthrialla de réir Tiús Balla
| Tiús PFA (mm) | R_PFA (m²·K/W) | R_iomlán (m²·K/W, h=1000) | Uastafhlosc teasa ag ΔT=120 céim (W/m²) | Cumhacht Téitheoir (kW, A=0.15 m²) | Fuinneamh in aghaidh an rampa 30 nóiméad (MJ) | Caillteanas Fuinnimh vs Miotal (MJ) | Caillteanas mar % den Aistriú Miotail |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 (miotal) | 0 | 0.001 | 120,000 | 18.0 | 18.0 | 0 | 0% |
| 0.5 | 0.0025 | 0.0035 | 34,286 | 5.14 | 9.3 | 8.7 | 48% |
| 1.0 | 0.0050 | 0.0060 | 20,000 | 3.0 | 5.4 | 12.6 | 70% |
| 1.5 | 0.0075 | 0.0085 | 14,118 | 2.12 | 3.8 | 14.2 | 79% |
| 2.0 | 0.0100 | 0.0110 | 10,909 | 1.64 | 2.9 | 15.1 | 84% |
| 2.5 | 0.0125 | 0.0135 | 8,889 | 1.33 | 2.4 | 15.6 | 87% |
Impleachtaí Praiticiúla don Rothaíocht Chrióigineach
I gcás crióigineach-go-rothaíocht the, gearrann an truaill PFA -pionós mór fuinnimh-suas go dtí 80% de chaillteanas as balla 1.5 mm i rampa 30-nóiméad. Tá an pionós níos mó nuair a bhíonn amanna rampaí gearr (tá an t-aistriú teasa teoranta ag an mbacainn PFA) agus níos lú nuair a bhíonn amanna rampa fada (ag ligean am don teas iompar tríd an PFA). I gcás timthriallta níos faide ná 2 uair an chloig, ní bheidh an bac PFA chomh suntasach sin toisc go sroicheann an córas gar do staid sheasta. I gcás rothaíochta tapa (30 nóiméad nó níos lú), cruthaíonn an PFA bac nach féidir a shárú trí chumhacht téitheoir a mhéadú - cuireann seoltacht teirmeach an PFA teorainn leis an uas-sreabhadh teasa beag beann ar an croítheocht.
Chun caillteanas fuinnimh i rothaíocht chrióigineach a laghdú: (1) Sonraigh balla PFA níos tanaí (0.5-1.0 mm) má cheadaíonn riachtanais mheicniúla agus cheimiceacha. (2) Méadaigh an t-achar dromchla (téitheoir trastomhas níos faide nó níos mó) mar chúiteamh ar fhlosc teasa laghdaithe. (3) Bain úsáid as grád PFA le seoltacht teirmeach níos airde (baineann roinnt gráid speisialtachta 0.25–0.30 W/m·K amach, feabhas 25–50%). (4) Ar mhaithe le héifeachtúlacht uasta, bain úsáid as téitheoir miotail le sciath tanaí PFA (0.2-0.5 mm) in ionad truaill iomlán PFA, ag glacadh le friotaíocht laghdaithe ceimiceach. (5) Cuir caidéal athfhillte leis chun h a mhéadú (suas le 5,000 W/m²·K), ag laghdú R_conv agus ag déanamh R_PFA mar an fachtóir ceannasach ach fós teorantach.
Maidir le próisis rothaíochta crióigineacha atá ann cheana nuair nach bhfuil caillteanas fuinnimh do-ghlactha, smaoinigh ar an téitheoir a athlonnú chuig lúb athchúrsála ina bhfeabhsaítear treoluas sreafa níos airde h, agus nuair is féidir méid an téitheoir a bheith níos mó gan srianta spáis. Ní fhéadfaidh téitheoir PFA 2.5 mm i -umar sreafa mall ach 2 MJ a aistriú in aghaidh an timthrialla; d'aistreofaí 3.5 MJ in aghaidh an timthrialla ar an téitheoir céanna i lúb sreafa ard (h=5,000), feabhas 75%.
Conclúid: Cúisíonn Bacainn PFA 50–80% de Chaillteanas Fuinnimh i dTimthriallta Mear-Chrióigineacha
I bpróisis chrióigineacha go-teo-rothaíochta le hamanna rampa 30 nóiméad nó níos lú, feidhmíonn an truaill PFA mar bhacainn theirmeach suntasach, rud a fhágann caillteanais fuinnimh 50–80% i gcomparáid le téitheoir miotail lom. Maidir le balla PFA 1.5 mm, is ionann an caillteanas agus thart ar 80% i rampa tipiciúil 30-nóiméad, 120 céim. Ní mór d'innealtóirí cuntas a thabhairt ar an gcaillteanas seo agus iad ag tomhas na dtéitheoirí agus ag ríomh amanna timthriallta. Is féidir an caillteanas a laghdú trí bhallaí níos tanaí (0.5-1.0 mm), seoltacht teirmeach níos airde gráid PFA, méadú ar achar dromchla, nó comhiompar feabhsaithe a shonrú. Le haghaidh feidhmeanna rothaíochta tapa a bhfuil éifeachtúlacht fuinnimh ríthábhachtach iontu, smaoinigh ar dhearaí malartacha téitheoir (miotal tanaí brataithe, i-téitheoirí líne le sruth ard) a íoslaghdaíonn tiús bhacainn na polaiméire. Cruthaíonn an truaill PFA a sholáthraíonn friotaíocht ceimiceach bac teirmeach freisin. I rothaíocht chrióigineach, ní ceartúchán beag é an tranglam seo-is é an príomhfhachtóir a chinneann aistriú teasa. Ríomh an caillteanas, ansin dearadh timpeall air. Má dhéantar neamhaird de bhacainn an PFA beidh téitheoirí róbheag agus amanna rothaíochta 2-5 × níos faide ná mar a bhí tuartha.
