Дослідження впливу добавок фулерену С60 в компресорні мастила різної в'язкості на параметри ефективності холодильного обладнання

Автор(и)

  • Serhii Korniievych Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-6803-0041
  • Vitaly Zhelezny Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-0987-1561
  • Olga Khliyeva Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-3592-4989
  • Mykola Shymchuk ПрАТ «УКпостач», UBC Group вул. Залізнична, 31-С, м. Дергачі, Україна, 62301, Україна https://orcid.org/0000-0003-2450-3545
  • Natalya Volgusheva Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-9984-6502

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213968

Ключові слова:

R290, компресорне масло, фулерен С60, парокомпресійна холодильна машина, холодильний коефіцієнт, енергозбереження

Анотація

Оптимальний вибір компресорного мастила і застосування добавок наночастинок є перспективним напрямком підвищення ефективності холодильного обладнання. Основною перешкодою на шляху практичної реалізації такого підходу є неможливість теоретичного прогнозування очікуваних ефектів на показники енергетичної ефективності холодильного обладнання.

Отримані експериментальні значення холодопродуктивності, споживаної компресором потужності і холодильного коефіцієнта (СОР) при роботі експериментальної установки (холодильна компресорна система з компресором EmbracoAspera EMT6152U). Для заправки системи застосовувався холодоагент R290 і чотири мастила: алкілбензольне RENISO SP46 (в'язкість 46 мм2·с-1 при 40 °С), це ж мастило з вмістом 0.223·10-4 кг·кг-1 фулерену С60, поліефірне ProEco® RF22S (в'язкість 22.26 мм2·с-1 при 40 °С), це ж мастило з вмістом 6.837·10-4 кг·кг-1 С60. Експеримент був виконаний при температурі конденсації холодоагенту 318.5±1.0 K в інтервалі температур кипіння 252...271 K.

Споживана компресором потужність при використанні чистих мастил відрізнялася на 2...3 %. Ефект добавок С60 в мастила на величину потужності компресора був різним для різних мастил. Використання більш в’язкого мастила, так само як і присутність С60 в мастилі, призводило до зростання холодопродуктивності. Використання менш в'язкого мастила ProEco® RF22S в порівнянні з RENISO SP46 призводило до збільшення СОР (до 20 %) при температурі кипіння 270 K і не впливало на СОР при низьких температурах кипіння. Домішки С60 в обох мастилах сприяли збільшенню СОР у всьому інтервалі температур кипіння на 15...20 %.

Підтверджено доцільність застосування фулерену С60 в компресорних маслах з метою підвищення енергоефективності парокомпресійного холодильного обладнання без його істотної модернізації

Біографії авторів

Serhii Korniievych, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Аспірант

Кафедра теплофізики та прикладної екології

Vitaly Zhelezny, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Доктор технічних наук, професор

Кафедра теплофізики та прикладної екології

Olga Khliyeva, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра теплофізики та прикладної екології

Mykola Shymchuk, ПрАТ «УКпостач», UBC Group вул. Залізнична, 31-С, м. Дергачі, Україна, 62301

Кандидат технічних наук, керівник проектів

Проектно-технічний відділ

Natalya Volgusheva, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра нафтогазових технологій, інженерії та теплоенергетики

Посилання

  1. Azmi, W. H., Sharif, M. Z., Yusof, T. M., Mamat, R., Redhwan, A. A. M. (2017). Potential of nanorefrigerant and nanolubricant on energy saving in refrigeration system – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 69, 415–428. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.207
  2. Bhattad, A., Sarkar, J., Ghosh, P. (2018). Improving the performance of refrigeration systems by using nanofluids: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 3656–3669. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.097
  3. Kasaeian, A., Hosseini, S. M., Sheikhpour, M., Mahian, O., Yan, W.-M., Wongwises, S. (2018). Applications of eco-friendly refrigerants and nanorefrigerants: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 96, 91–99. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.07.033
  4. Sharif, M. Z., Azmi, W. H., Mamat, R., Shaiful, A. I. M. (2018). Mechanism for improvement in refrigeration system performance by using nanorefrigerants and nanolubricants – A review. International Communications in Heat and Mass Transfer, 92, 56–63. doi: https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2018.02.012
  5. Soliman, A. M. A., Abdel Rahman, A. K., Ookawara, S. (2018). Enhancement of vapor compression cycle performance using nanofluids. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 135 (2), 1507–1520. doi: https://doi.org/10.1007/s10973-018-7623-y
  6. Lukianov, M., Khliyeva, O., Zhelezny, V., Semenyuk, Y. (2015). Nanorefrigerants application possibilities study to increase the equipment ecological-energy efficiency. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (5 (75)), 32–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.42565
  7. Jia, T., Wang, R., Xu, R. (2014). Performance of MoFe2O4–NiFe2O4/Fullerene-added nano-oil applied in the domestic refrigerator compressors. International Journal of Refrigeration, 45, 120–127. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2014.06.001
  8. Wang, R., Zhang, Y., Liao, Y. (2017). Performance of rolling piston type rotary compressor using fullerenes (C70) and NiFe2O4 nanocomposites as lubricants additives. Frontiers in Energy, 14 (3), 644–648. doi: https://doi.org/10.1007/s11708-017-0453-y
  9. Xing, M., Wang, R., Yu, J. (2014). Application of fullerene C60 nano-oil for performance enhancement of domestic refrigerator compressors. International Journal of Refrigeration, 40, 398–403. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.12.004
  10. Zhelezny, V., Chen, G., Khliyeva, O., Lukianov, M., Shestopalov, K., Korniievich, S. (2019). An experimental investigation of the influence of fullerene С60 additives in compressor oil on the coefficient of performance of the refrigeration system. Proc. 25th IIR International Congress of Refrigeration. Montreal.
  11. Mchedlov-Petrossyan, N. O. (2013). Fullerenes in Liquid Media: An Unsettling Intrusion into the Solution Chemistry. Chemical Reviews, 113 (7), 5149–5193. doi: https://doi.org/10.1021/cr3005026
  12. Afshari, F., Comakli, O., Lesani, A., Karagoz, S. (2017). Characterization of lubricating oil effects on the performance of reciprocating compressors in air–water heat pumps. International Journal of Refrigeration, 74, 505–516. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.11.017
  13. Chen, R., Wu, J., Duan, J. (2019). Performance and refrigerant mass distribution of a R290 split air conditioner with different lubricating oils. Applied Thermal Engineering, 162, 114225. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114225
  14. Zhelezny, V., Khliyeva, O., Lukianov, M., Motovoy, I., Ivchenko, D., Faik, A. et. al. (2019). Тhermodynamic properties of isobutane/mineral compressor oil and isobutane/mineral compressor oil/fullerenes C60 solutions. International Journal of Refrigeration, 106, 153–162. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.06.011
  15. Ku, B.-C., Han, Y.-C., Lee, J.-E., Lee, J.-K., Park, S.-H., Hwang, Y.-J. (2010). Tribological effects of fullerene (C60) nanoparticles added in mineral lubricants according to its viscosity. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 11 (4), 607–611. doi: https://doi.org/10.1007/s12541-010-0070-8
  16. Ginzburg, B. M., Shibaev, L. A., Kireenko, O. F., Shepelevskii, A. A., Baidakova, M. V., Sitnikova, A. A. (2002). Antiwear effect of fullerene C60 additives to lubricating oils. Russian Journal of Applied Chemistry, 75 (8), 1330–1335. doi: https://doi.org/10.1023/a:1020929515246
  17. Zhai, W., Srikanth, N., Kong, L. B., Zhou, K. (2017). Carbon nanomaterials in tribology. Carbon, 119, 150–171. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.04.027
  18. Gulzar, M., Masjuki, H. H., Kalam, M. A., Varman, M., Zulkifli, N. W. M., Mufti, R. A., Zahid, R. (2016). Tribological performance of nanoparticles as lubricating oil additives. Journal of Nanoparticle Research, 18 (8). doi: https://doi.org/10.1007/s11051-016-3537-4
  19. Murshed, S. M. S., Estellé, P. (2017). A state of the art review on viscosity of nanofluids. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 1134–1152. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.113
  20. Khliyeva, O., Zhelezny, V., Lukianova, T., Lukianov, N., Semenyuk, Y., Moreira, A. L. N. et. al. (2020). A new approach for predicting the pool boiling heat transfer coefficient of refrigerant R141b and its mixtures with surfactant and nanoparticles using experimental data. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. doi: https://doi.org/10.1007/s10973-020-09479-0
  21. Khliyeva, O., Lukianova, T., Semenyuk, Y., Zhelezny, V., Nikulin, A. (2018). An experimental study of the effect of nanoparticle additives to the refrigerant r141b on the pool boiling process. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (8 (94)), 59–66. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139418
  22. Nikulin, A., Khliyeva, O., Lukianov, N., Zhelezny, V., Semenyuk, Y. (2018). Study of pool boiling process for the refrigerant R11, isopropanol and isopropanol/Al2O3 nanofluid. International Journal of Heat and Mass Transfer, 118, 746–757. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.11.008
  23. Ruoff, R. S., Tse, D. S., Malhotra, R., Lorents, D. C. (1993). Solubility of fullerene (C60) in a variety of solvents. The Journal of Physical Chemistry, 97 (13), 3379–3383. doi: https://doi.org/10.1021/j100115a049
  24. Avdeev, M. V., Aksenov, V. L., Tropin, T. V. (2010). Models of cluster formation in solutions of fullerenes. Russian Journal of Physical Chemistry A, 84 (8), 1273–1283. doi: https://doi.org/10.1134/s0036024410080017
  25. Hwang, Y., Lee, J. K., Lee, C. H., Jung, Y. M., Cheong, S. I., Lee, C. G. et. al. (2007). Stability and thermal conductivity characteristics of nanofluids. Thermochimica Acta, 455 (1-2), 70–74. doi: https://doi.org/10.1016/j.tca.2006.11.036
  26. ISO 917:1989(E) Testing of Refrigerant Compressors.
  27. Taylor, B. N., Kuyatt, C. E. (1994). Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Results. United States Department of Commerce Technology Administration. doi: https://doi.org/10.6028/nist.tn.1297

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Korniievych, S., Zhelezny, V., Khliyeva, O., Shymchuk, M., & Volgusheva, N. (2020). Дослідження впливу добавок фулерену С60 в компресорні мастила різної в’язкості на параметри ефективності холодильного обладнання. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(8 (107), 55–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213968

Номер

Том 5 № 8 (107) (2020): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Serhii Korniievych, Vitaly Zhelezny, Olga Khliyeva, Mykola Shymchuk, Natalya Volgusheva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.