Еволюція системи відцентрової дистиляції з термоелектричним тепловим насосом для космічних місій

Частина 2. Дослідження змінних характеристик системи багатоступінчастої дистиляції (СМЕД) з термоелектричним тепловим насосом (ТТН)

Автор(и)

  • В.Г. Ріферт НТУ «КПІ», вул. Політехнічна, 6, Київ, 03056, Україна
  • Л.І. Анатичук 1. Інститут термоелектрики НАН та МОН України, вул. Науки, 1, Чернівці, 58029, Україна; 2. Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського 2, Чернівці, 58012, Україна
  • П.О. Барабаш НТУ «КПІ», вул. Політехнічна, 6, Київ, 03056, Україна
  • В.І. Усенко НТУ «КПІ», вул. Політехнічна, 6, Київ, 03056, Україна
  • А.С. Соломаха НТУ «КПІ», вул. Політехнічна, 6, Київ, 03056, Україна
  • В.Г. Петренко НТУ «КПІ», вул. Політехнічна, 6, Київ, 03056, Україна
  • А.В. Прибила 1. Інститут термоелектрики НАН та МОН України, вул. Науки, 1, Чернівці, 58029, Україна; 2. Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського 2, Чернівці, 58012, Україна
  • А.П. Стрикун НТУ «КПІ», вул. Політехнічна, 6, Київ, 03056, Україна

Ключові слова:

термоелектрика, тепловий насос, дистилятор

Анотація

У роботі наведено результати випробувань багатоступінчастого (5 ступенів) відцентрового дистилятора (СМЕД) з використанням для зниження енергоспоживання термоелектричного теплового насоса (ТТН). У дослідах вимірювали локальні (у режимі он-лайн) дані системи дистиляції, такі як температура рідин (вихідної й дистиляту) поточну продуктивність, загальний вміст солей, питому витрату енергії за різних швидкостей обертання ротора дистилятора, потужності ТТН, ступінь концентрування. Загальна тривалість випробувань склала понад 700 годин, кількість переробленої рідини (NaCl та урини) склала понад 2000 кг. Дослідження трьох дистиляторів і двох ТТН і порівняння їх результатів показало їхню ідентичність, що свідчить про високу якість виготовлення цих пристроїв. Отримані дані параметрів експлуатації (оберти n і потужність ТТН), можуть бути використані для оптимізації конструкції й режимів експлуатації роботи всієї системи СД + ТТН. Бібл. 28, рис. 8, табл. 1.

The work presents the results of testing a multi-stage (5 stages) centrifugal distiller (CD) with the use of a thermoelectric heat pump (THP) to reduce power consumption. In the experiments, measurements were made of the local (online) data of distillation system, such as the temperature of the liquids (initial and distillate), current production, total salt content, specific power consumption at different speeds of distiller rotor, ТНР power, and the degree of concentration. The total duration of the tests was more than 700 hours, the amount of processed liquid (NaCl and urine) was more than 2000 kg. The study of three distillers and two ТНРs and a comparison of their results showed their identity, which characterizes high quality workmanship of these devices. The obtained operating parameters (revolutions n and ТНР power) can be used to optimize the design and operating modes of the entire CD + ТНР system. Bibl. 28, Fig. 8, Tabl. 1.

Посилання

Rifert V., Barabash P., Goliad N. (1990). Methods and processes of thermal distillation of water solutions for closed water supply systems. SAE Paper 901249, 20th Intersociety Conference on Environmental Systems (Williamsburg, July 1990).

2. Samsonov N., Bobe L., Novikov V., Rifert V., et al. (1994). Systems for water reclamation from humidity condensate and urine for space station. SAE Paper 941536, 24th International society Conference on Environmental Systems (June, 1994).

3. Samsonov N.M., Bobe L.S, Novikov V., Rifert V.G., Barabash P.A, et al (1995). Development of urine processor distillation hardware for space stations. SAE Paper 951605, 25th International Conference on Environmental Systems (San Diego, July 1995).

4. Samsonov, N.M., Bobe, L.S, Novikov, V., Rifert, V.G., et al. (1997). Updated systems for water recovery from humidity condensate and urine for the international space station. SAE Paper 972559, 27th International Conference on Environmental Systems (Nevada, July 1997).

5. Samsonov N.M., Bobe L.S, Novikov V., Rifert V.G., et al. (1999). Development and testing of a vacuum distillation subsystem for water reclamation from urine. SAE Paper 1999-01-1993, 29th International Conference on Environmental Systems, 1999.

6. Rifert V., Usenko V., Zolotukhin I., MacKnight A., Lubman A. (1999). Comparison of secondary water processors using distillation for space applications. SAE Paper 99-70466, 29th International Conference on Environmental Systems (Denver, July 1999).

7. Rifert V, Stricun, A., Usenko, V. (2000). Study of dynamic and extreme performances of multistage centrifugal distiller with the thermoelectric heat pump. SAE Technical Papers 2000. 30th International Conference on Environmental Systems (Toulouse; France, 10-13 July 2000).

8. Rifert, V., V. Usenko, I. Zolotukhin, A. MacKnight and A. Lubman (2001). Design optimisation of cascade rotary distiller with the heat pump for water reclamation from urine. (2001). SAE Paper 2001-

01-2248, 31st International Conference on Environmental Systems (Orlando, July 2001).

9. Rifert, V. G., Usenko V.I., Zolotukhin I.V., MacKnight A. and Lubman A. (2003). Cascaded distillation technology for water processing in space. SAE Paper 2003-01-2625. 34st International Conference on Environmental Systems (Orlando, July 2003).

10. Lubman A, MacKnight A, Rifert V, Zolotukhin I. and Pickering K. (2006). Wastewater processing cascade distillation subsystem. design and evaluation. SAE International, 2006-01-2273. July 2006.

11. Lubman A., MacKnight A., Rifert V. and Barabash, P. (2007). Cascade distillation subsystem hardware development for verification testing. SAE International, 2007-01-3177, July 2007.

12. Callahan M., Lubman A., MacKnight A., Thomas H. and Pickering K. (2008). Cascade distillation subsystem development testing. (2008). SAE International, 2008-01-2195, July 2008.

13. Callahan M., Lubman A. and Pickering K. (2009). Cascade distillation subsystem development: progress toward a distillation comparison test. (2009). SAE International, 2009-01 -2401, July 2009.

14. Callahan M., Patel V. and Pickering K. (2010). Cascade distillation subsystem development: early results from the exploration life support distillation technology comparison test. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2010-6149, July 2010.

15. McQuillan Jeff, Pickering Karn D., Anderson Molly, Carter Layne, Flynn Michael, Callahan Michael, Vega Leticia, Allada Rama and Yeh Jannivine. Distillation technology down-selection for the exploration life support (ELS) water recovery systems element. 40th International Conference on Environmental Systems, AIAA 2010-6125 (Barcelona, Spain. July 2010). .

16. Patel V., Au H., Shull S., Sargusingh M., Callahan M.. (2014). Cascade distillation system – a water recovery system for deep space missions. ICES-2014-12, 44 International Conference on Environmental Systems (Tucson, Arizona, July 2014).

17. Loeftelholz David, Baginski Ben, Patel Vipul, MacKnight Allen, Schull Sarah, Sargusingh Miriam, Callahan Michael. (2014). Unit operation performance testing of cascade distillation subsystem. 44th International Conference on Environmental Systems, 13-17 July 2014 (Tucson. Arizona).

ICES-2014-0014.

18. Callahan Michael R., Sargusingh Miriam J. (2014). Honeywell cascade distiller system performance testing interim results. American Institute of Aeronautics and Astronautics.

19. Rifert V.G., Anatychuk L.I., Barabash P.A, Usenko V.I., Strikun A.P., Prybyla A.V. (2017). Improvement of the distillation methods by using centrifugal forces for water recovery in space flight applications. J.Thermoelectricity, 1, 71-83.

20. Rifert Vladimir G., Barabash Petr A., Usenko Vladimir, Solomakha Andrii S., Anatychuk Lukyan I., Prybyla A.V. (2017). Improvement of the cascade distillation system for long-term space flights. 68th International Astronautical Congress (IAC) (Adelaide, Australia, 25-29 September 2017). IAC-17-A1.IP.25.

21. Anatychuk L.I.., Prybyla A.V. (2015). Optimization of thermal connections in thermoelectric liquid-liquid heat pumps for water purification systems of space application. J.Thermoelectricity, 4, 45 – 51.

22. Anatychuk L.I., Prybyla A.V. (2015). Optimization of power supply system of thermoelectric liquid-liquid heat pump. J.Thermoelectricity, 6, 53 – 58.

23. Anatychuk L.I., Rozver Yu.Yu., Prybyla A.V. (2017). Experimental study of thermoelectric liquid-liquid heat pump. J.Thermoelectricity, 3, C. 33 – 39.

24. Anatychuk L.I., Prybyla A.V. (2017). Limiting possibilities of thermoelectric liquid-liquid heat pump. J.Thermoelectricity, 4, 33 – 39.

25. Anatychuk L.I., Prybyla A.V. (2017). The influence of quality of heat exchangers on the properties of thermoelectric liquid-liquid heat pumps. J.Thermoelectricity, 5, 33 – 39.

26. Anatychuk L.I., Prybyla A.V. (2017). On the coefficient of performance of thermoelectric liquid-liquid heat pumps with regard to energy loss for heat carrier transfer. J.Thermoelectricity, 6, 33 – 39.

27. Rifert V.G., Anatychuk L.I., Barabash P.O., Usenko V.I., Strikun A.P, Solomakha A.S., Petrenko V.G., Prybyla A.V. (2019). Evolution of centrifugal distillation system with a thermoelectric heat pump for space missions. Part 1. Review of publications on centrifugal distillation in the period of 1990 – 2017. J.Thermoelectricity, 1, 5–15.

28. Perry Bruce A., Anderson Molly S. (2015). Improved dynamic modeling of the cascade distillation subsystem and analysis of factors affecting its performance. 45th International Conference on Environmental Systems 12-16 July 2015 (Bellevue, Washington). ICES-2015-216.

##submission.downloads##

Як цитувати

Ріферт, В., Анатичук, Л., Барабаш, П., Усенко, В., Соломаха, А., Петренко, В., … Стрикун, А. (2024). Еволюція системи відцентрової дистиляції з термоелектричним тепловим насосом для космічних місій: Частина 2. Дослідження змінних характеристик системи багатоступінчастої дистиляції (СМЕД) з термоелектричним тепловим насосом (ТТН). Термоелектрика, (2), 5–20. вилучено із http://jte.ite.cv.ua/index.php/jt/article/view/94

Номер

Розділ

Загальні проблеми

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

<< < 1 2 3 4 5 6 7 > >> 

Схожі статті

1 2 > >> 

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.