Аналіз впливу термогідравлічної незворотності процесів в циклі холодильної машини з неазеотропною сумішшю холодоагентів
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.179131Ключові слова:
ексергетичний аналіз, неазеотропна суміш, неізотермічність фазового переходу, гідравлічний контур холодоагентуАнотація
Об'єктом дослідження є вплив термогідравлічної незворотності енергетичних процесів в циклі холодильної машини, що використовує озонобезпечну неазеотропну суміш як холодоагент, на її енергетичну ефективність. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких холодильних машин є те, що в силу особливостей термодинамічних властивостей, що пов'язані з різним хімічним складом компонентів, неазеотропні суміші характеризуються відмінністю рівноважних концентрацій компонентів в рідкій і паровій фазах. Ця властивість неазеотропних сумішей представляє певну складність для їх ефективного застосування в холодильних машинах і теплових насосах. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу і синтезу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки, термоекономіки, теорії тепло- і масопереносу, а також елементів теорії системотехніки. Було розглянуто питання оцінки енергетичної ефективності циклів холодильних установок, що працюють на неазеотропній суміші холодоагентів, з урахуванням варіативності складу компонентів суміші. Розроблено методику формування складу багатокомпонентної суміші з урахуванням впливу неізобарності процесів в гідравлічному контурі циркуляції холодоагенту на енергетичну ефективність холодильної машини. На основі чисельного експерименту встановлено вплив зміни концентрацій компонентів суміші R32, R125, R134a на неізотермічність фазового переходу в випарнику і конденсаторі, а також на втрати тиску в елементах гідравлічного контуру автономного кондиціонера. Проаналізовано роль тертя на температурному рівні нижче температури навколишнього середовища на ексергетичну ефективність холодильної машини. Проведено поглиблений ексергетичний аналіз холодильного циклу з неазеотропною сумішшю, в результаті якого визначені неминуча і переборна, а також ендогенна і екзогенна складові деструкції ексергії в елементах. Запропонована методика в силу своєї ілюстративності дозволяє істотно спростити визначення термодинамічних параметрів холодоагенту в вузлових точках циклу холодильної машини при чисельному моделюванні.
Посилання
- Cvetkov, O. B., Laptev, Iu. A. (2002). Teplofizicheskie aspekty ekologicheskikh problem sovremennoi kholodilnoi tekhniki. Khimiia i kompiuternoe modelirovanie. Butlerovskie soobscheniia, 10, 74–78.
- Babakin, B. S., Stefanchuk, V. I., Kovtunov, E. E. (2000). Alternativnye khladagenty i servis kholodilnykh sistem na ikh osnove. Moscow: Kolos, 160.
- Zheleznyi, V. P., Khliieva, O. Ya., Bykovets, N. P. (2004). Robochi tila kholodylnykh ustanovok. Kholod, 3, 22−25.
- Volodin, V. I., Zditoveckaia, S. V. (2005). Vliianie gidrodinamiki trakta obviazki teplovogo nasosa na ego teplovuiu effektivnost. Trudy BGTU. Ser. ІІІ. Khimiia i tekhnologiia neorganicheskikh veschestv, XIII, 166–169.
- Maake, W., Eckert, H.-Y., Cauchepin, J.-L. (1993). LE POHLMANN – Manuel technique du froid. Tome 1. Paris: Pyc Livres, 1174.
- Nimich, G. V., Mikhailov, V. A., Bondar, E. S. (2003). Sovremennye sistemy ventiliacii i kondicionirovaniia vozdukha. Kyiv: Avanpost Prim, 626.
- Mezenceva, N. N. (2011). Effektivnost raboty parokompressionnykh teplovykh nasosov na neazeotropnykh smesevykh khladagentakh. Teplofizika i aeromekhanika, 18 (2), 335–342.
- Kim, M., Kim, M. S., Kim, Y. (2004). Experimental study on the performance of a heat pump system with refrigerant mixtures composition change. Energy, 29, 1053–1068. doi: http://doi.org/10.1016/j.energy.2003.12.004
- Shaik, S. V., Babu, T. P. A. (2017). Theoretical Performance Investigation of Vapour Compression Refrigeration System Using HFC and HC Refrigerant Mixtures as Alternatives to Replace R22. Energy Procedia, 109, 235–242. doi: http://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.053
- Ashok Babu, T. P., Samaje Vikas, V., Rajeev, R. (2006). Development of Zero ODP, Less TEWI, Binary, Ternary and Quaternary Mixtures to Replace HCFC-22 in Window Air-Conditioner. International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 854, 1–8.
- Arora, A., Kaushik, S. C. (2008). Theoretical analysis of a vapour compression refrigeration system with R502, R404A and R507A. International Journal of Refrigeration, 31 (6), 998–1005. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2007.12.015
- Kaushik, S. C., Bilga, P. S., Arora, A. (2016). Alternatives in Refrigeration and Air Conditioning. New Delhi: I. K. International Publishing House Pvt. Ltd, 420.
- Qureshi, B. A., Zubair, S. M. (2011). Performance degradation of a vapor compression refrigeration system under fouled conditions. International Journal of Refrigeration, 34 (4), 1016–1027. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2011.02.012
- Dobrovicescu, A., Tsatsaronis, G., Stancu, D., Apostol, V. (2011). Consideration upon Exergy Destruction and Exergoeconomic Analysis of a Refrigerating System. Revista de Chimie, 62 (12), 1168–1174.
- Tarasova, V. A., Kharlampidi, D. Kh. (2013). The comparative analysis of the thermoeconomic models of cold exegetical cost formation. Industrial Gases, 6, 55–63.
- Morosuk, T., Tsatsaronis, G. (2009). Advanced exergetic evaluation of refrigeration machines using different working fluids. Energy, 34 (12), 2248–2258. doi: http://doi.org/10.1016/j.energy.2009.01.006
- Kelly, S., Tsatsaronis, G., Morosuk, T. (2009). Advanced exergetic analysis: Approaches for splitting the exergy destruction into endogenous and exogenous parts. Energy, 34 (3), 384–391. doi: http://doi.org/10.1016/j.energy.2008.12.007
- Vinarskii, M. S., Lure, M. V. (1975). Planirovanie eksperimenta v tekhnologicheskikh issledovaniiakh. Kyiv: Tekhnіka, 168.
- Lemmon, E. W., McLinden, M. O., Huber, M. L. (2002). NIST Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties – REFPROP Version 7.0. NIST Standard Reference Database 23. Boulder: National Institute of Standards and Technology, 155.
- Kim, Y. J., Park, I. S. (2000). Development of Performance-Analysis Program for Vapor-Compression Cycle based on Thermodynamic Analysis. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 6 (6), 385–394.
- Choi, J. Y., Kedzierski, M. A., Domanski, P. A. (2001). Generalized pressure drop correlation for evaporation and condensation in smooth and micro-fin tubes. Thermophysical Properties and Transfer Processes of New Refrigerants. Paderbom: IIR, 9–16.
- Bratuta, E. G., Kharlampidi, D. Kh., Sherstiuk, V. G. (2006). Vliianie neizobarnosti processov kondensacii i ispareniia na energeticheskie pokazateli kholodilnykh mashin i teplovykh nasosov. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (3 (21)), 91–93.
- Bratuta, E. G., Sherstiuk, V. G., Kharlampidi, D. Kh. (2007). Analiz vliianiia soprotivleniia soedinitelnykh truboprovodov kholodilnoi mashiny na ee effektivnost. Іntegrovanі tekhnologіi ta energozberezhennia, 1, 16–23.
- Tarrad, A. H., Abbas, A. K. (2010). Evolution of Proper Alternative Refrigerant for R22 in Air Conditioning System. Emirates Journal for engineering Research, 15 (2), 41–51.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Dionis Kharlampidi, Victoria Tarasova, Mikhail Kuznetsov
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.
