Scientific Works

ISSN-print: 2073-8730
ISSN-online:
ISO: 26324:2012
Архiви

PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF ADSORPTIVE REGENERATOR OF LOW-POTENTIAL HEAT AND MOISTURE BASED ON COMPOSITE ADSORBENTS ‘SILICA GEL – SODIUM SULPHATE’ SYNTHESIZED BY SOL – GEL METHOD

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Олена Анатолівна Бєляновська
Роман Дмитрович Литовченко
Костянтин Михайлович Сухий
Михайло Порфирович Сухий
Михайло Володимирович Губинський

Анотація

Досліджені експлуатаційні характеристики адсорбційного регенератора низько-потенційного тепла та вологи на основі композитних сорбентів «силікагель – натрій сульфат», синтезованих золь – гель методом. Розроблені математична модель та алгоритм визначення базових параметрів процесів експлуатації адсорбційного регенератора в умовах сектора житлово-комунального господарства.  Запропонований алгоритм включає розрахунок об’єму повітря, який пройшов через шар теплоакумулюючого матеріалу, концентрації води в повiтрi на виході з теплового акумулятора, адсорбції, теплоти адсорбції, кінцевої  температури холодного повітря, температури повітря після змішування холодного повітря з вулиці та теплого повітря в приміщенні при подачi, розрахунок концентрації води в повiтрi на виході з теплового акумулятора, об’єму повітря, який пройшов через шар теплоакумулюючого матеріалу, адсорбції та теплоти адсорбції, кінцевої температури теплого повітря, температури повітря після змішування холодного повітря з вулиці та теплого повітря з приміщення при викиді, визначення температурного коефіцієнта корисної дії, сумарної адсорбції та часу досягнення максимальної адсорбції. Підтверджена кореляція температур повітря біля теплого та холодного кінці регенератора, а також теплових коефіцієнтів корисної дії, встановлених за результатами розрахунків згідно запропонованого алгоритму та дослідним шляхом. Проведено математичне моделювання процесів експлуатації адсорбційних регенераторів на основі композитів «силікагель – натрій сульфат» в умовах типової системи вентиляції житлових приміщень. Показана залежність теплового коефіцієнта корисної дії від часу перемикання потоків повітря, швидкості руху потоків повітря, а також температур зовнішнього та внутрішнього повітря в стаціонарних умовах. Максимальні значення теплових коефіцієнтів корисної дії встановлені при швидкості вологого повітря близько 0,22 –  0,32 м/с та часу перемикання потоків 5 – 10 хв.. Виявлено вплив швидкості руху потоків вологого повітря на час досягнення максимальної адсорбції. Результати проведеного дослідження можуть бути використані при розробці енергоефективних вентиляційних систем та пристроїв для житлових та складських приміщень. The performance characteristics of the adsorptive  regenerator of the low-potential heat and moisture on basis of the composite sorbents ‘silica gel - sodium sulfate’ synthesized by sol-gel method are studied. The mathematical model and algorithm for determining the basic parameters of adsorptive regenerator exploitive processes in the housing and communal services sector are developed. The proposed algorithm includes calculating the volume of air passed through the layer of heat-accumulating material, the concentration of water in the flow at the exit from the regenerator, the adsorption, the heat of adsorption, the final temperature of the cold air, the air temperature after mixing the cold air from the street and the warm air in the room at the warm end of the regenerator during inflow, calculation of the final concentration of water in the flow at the cold end of the regenerator, the volume of air passing through the layer of heat-accumulating material, adsorption and heat of adsorption, the final temperature of the air at the cold end of the regenerator, the air temperature after mixing of  the cold air from the street and the warm air from the room at the cold end of regenerator during outflow, determining the temperature efficiency coefficient, summarized adsorption and maximal adsorption time. The correlation of air temperatures near the warm and cold end of the regenerator, as well as the thermal efficiency coefficients stated by the results of calculations according to the proposed algorithm and experimental way is confirmed. The mathematical modeling of the processes of operation of adsorption regenerators on the basis of ‘silica gel - sodium sulfate’ composites in the conditions of the typical ventilation system of residential premises is carried out. The dependences of the temperature efficiency coefficient vs. the time of switching air flows and the velocity of air flow, as well as the temperatures of external and internal air under stationary conditions are shown. The results of the research can be used in the development of energy-efficient ventilation systems and devices for residential and warehouse premises
Ключові слова:
adsorptive heat and moisture regenerator, temperature efficiency coefficient.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Бєляновська, О., Литовченко, Р., Сухий, К., Сухий, М., & Губинський, М. (2018). PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF ADSORPTIVE REGENERATOR OF LOW-POTENTIAL HEAT AND MOISTURE BASED ON COMPOSITE ADSORBENTS ‘SILICA GEL – SODIUM SULPHATE’ SYNTHESIZED BY SOL – GEL METHOD. Scientific Works, 82(1). https://doi.org/10.15673/swonaft.v82i1.1003
Розділ
Статьи
Біографії авторів

Олена Анатолівна Бєляновська, State Higher Education Institution «Ukrainian State University of Chemical Engineering», Dnipro, Ukraine; 2National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, Ukraine

к.т н., доцент

Роман Дмитрович Литовченко, ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро

аспірант

Костянтин Михайлович Сухий, ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро

д.т.н., професор

Михайло Порфирович Сухий, ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро

к.т.н., професор

Михайло Володимирович Губинський, Національна металургійна академія України, м. Дніпро

д-р техн. наук, професор

Посилання

1. Őstin R. (2017). Evaluation of a Single Family Low Energy Building in Cold Climate. Energy Procedia, 132, 9 – 14.

2. Danilevskiy, L.. N. (2014). Systemy prinuditelnoy vetilyatsii s rekuperatsiyey teplovoy energiyi udalyaemogo vozdukha dlya jilykh zdaniy. Minsk, 128

3. Manyumbua, E., Martin, V., Fransson, T. (2014). Simple mathematical modeling and simulation to estimate solar-regeneration of a silica gel bed in a naturally ventilated vertical channel for Harare, Zimbabwe. Energy Procedia, 57, 1733 – 1742

4. Kubota, M., Hanaoka, N., Matsuda, H., Kodama, A. (2017). Dehumidification behavior of cross-flow heat exchanger type adsorber coated with aluminophosphate zeolite for desiccant humidity control system. Appl. Thermal Eng., 122, 618–625

5. Sukhyy, K.M., Belyanovskaya E.A., Kozlov Ya.N., Kolomiyets E.V., Sukhyy M.P. (2014). Structure and Adsorption Properties of the Composites ‘Silica Gel – Sodium Sulphate’, obtained by Sol – Gel Method. Applied Thermal Eng., 64, 408 – 412.

6. Aristov, Yu. I., Mezentsev, I. V., Mukhin, V. А. Novyi podkhod k regeneratsii ntgkjne s vlagy v systeme ventilyatsii pometsheniya. II. Prototyp realnogo ystroystva. Inzenerno-phyzicheskiy jurnal., 79(3), 1 – 7

7. Kolomiyets, O. V., Sukhyy, K. M., Belyanovskaya, E. A., Tomilo, V. I., Prokopenko, O. M. (2016). Operating characteristics of adsorptive regenerator of low-potential heat and moisture based on composite sorbents ‘silica gel – sodium sulphate and silica gel – sodium acetate’ synthesized by sol – gel method. Scientific works ONAFT, 80(1), 108 – 113.

8. Scapino, L., Zondag, H. A., Van Bael, J., Diriken, J., Rindt, C. C. M. (2017). Sorption heat storage for long-term low-temperature applications: A review on the advancements at material and prototype scale. Applied Energy, 190, 920–948.

9. Belyanovskaya, E. A., Sukhyy, K. M., Kolomiyets O. V., Sukhyy M. P. Operating processes parameters of open-type heat storage devices in heat supply systems. Scientific works ONAFT, 81(1), 4 – 9.