| Summary: | This master thesis project at KTH is performed in the Mechanical and Aerospace Engineering department at University of Florida (UF). The thesis is a small part of a gas turbine research project where a vapour absorption refrigeration system (VARS) and a high pressure regenerative turbine engine (HPRTE) are integrated together. The main objective is to build a computer model of the VARS. The computer model is supposed to be used to analyse the off-design performance of the VARS and should also be easy to integrate as a subroutine in a more complex system model. To model the VARS some knowledge of the absorbent/refrigerant mixture had to be well known, in this case a mixture of ammonia and water. The thermodynamics of the different components is also studied and discussed in the report. The VARS consists of four heat exchangers that rejects/absorbs heat to/from external sources; the evaporator, generator, condenser and absorber. There are two internal heat exchangers used to increase the performance of the VARS and to reduce the heat load on the other heat exchangers. A pump and some throttling valves keep the pressure difference needed in the system to accomplish evaporation and condensation in the heat exchangers. The most advanced component is the rectifier, a mass and heat exchanger that purifies the ammonia-water mixture into almost pure ammonia. The computer model built in this thesis is included in Appendix E and has been used in parametric calculations to plot charts. The results presented and discussed in the report are related to external parameters that are of interest and that have influence on the VARS performance. The experimental test data from test runs in the Energy and Gas Dynamics Systems Laboratory at UF is also compared with the model calculations. At the time of this thesis the VARS used in the experimental setup at UF is operating at approximately half of its capacity and is capable of much more. The most important conclusion drawn from the model calculations is that the temperature of the coolant entering the condenser is very sensitive on the VARS performance and should be kept close to design conditions. === Examensarbetet för KTH utfördes vid avdelningen för maskin- och rymdteknik vid University of Florida (UF). Examensarbetet är en del av ett forskningsprojekt där ett absorptionskylsystem är integrerat med ett regenerativt högtrycks gasturbinsystem. Syftet med examensarbetet är att programmera en datormodell för att kunna analysera off-design prestanda för kylsystemet. Modellen skall enkelt kunna integreras som en funktion i en större datormodell. För att kunna programmera modellen insamlades kunskaper om absorbent/köldmedia blandningen samt funktion och termodynamiska egenskaper för ingående komponenter. Dessa studier finns beskrivna i rapporten. Kylsystemet består av fyra värmeväxlare som tar upp eller avger värme till yttre källor, dessa är generator, förångare, kondensor och absorbator. Ytterliggare två värmeväxlare används internt i kylsystemet för minskad storlek och minskad värmeöverföring vid de andra värmeväxlarna samt ökad prestanda. Den mest komplicerade komponenten i systemet är en vattenavskiljare som används för att koncentrera ammoniak-vatten blandningen till nästan ren ammoniak. För att erhålla erforderlig tryckskillnad i kylsystemet används en pump och några olika typer av ventiler. Ett antal datorsimuleringar kördes med programmet, för att få parametriska data till diagram för att beskriva kylsystemets prestanda. Resultaten från beräkningarna är presenterade på ett sätt som relaterar till intressanta områden i anslutning till kylsystemet som påverkar dess prestanda. Experimentella mätdata från energi- och gasturbinlaboratoriet vid UF är jämförda med datormodellens beräkningar vilket visade att kylsystemet i testanläggningen arbetade på ungefär hälften av dess design-prestanda. Kylsystemet är överdimensionerat och klarar av mycket högre värmebelastning förutsatt att tillräcklig kylning finns tillgänglig. En högre värmebelastning skulle medföra att kylsystemet arbetade närmare den ideala driftpunkten vilket skulle innebära bättre prestanda. Den viktigaste slutsatsen är att kylsystemets kondensor bör ha tillgång till tillräcklig köldmediemängd med tillräckligt låg temperatur för att erhålla bra driftförhållanden och därmed bra prestanda.
|
|---|
