Смеси углеводородов с CO2 эффективны в качестве хладагентов и при этом менее горючи

0
164

Высокая степень горючести препятствует распространению углеводородов, отличающихся великолепными термодинамическими характеристиками, в тех секторах холодильной индустрии, где требуется большой объем заправки хладагентом.

Чтобы решить проблемы с безопасностью и с соблюдением соответствующих норм, группа ученых из Северо-восточного университета в Бостоне, Массачусетс (США), и отделения Техасского университета A&M в Катаре изучила поведение смесей углеводородов с CO2 в стандартном парокомпрессионном цикле.

Выяснилось, что смеси хорошо себя показывают в отношении коэффициента производительности (COP) и объемной холодопроизводительности (VRC). Соответствующее исследование опубликовано в январском номере «Journal of Energy Resources Technology» за 2020 год.

Если COP хорошо известен профессионалам отрасли HVAC&R как показатель энергоэффективности, то VRC, определяемый как охлаждающее действие единицы объема пара, поступающего в компрессор, используется не так часто. Однако это важная характеристика, определяющая, в частности, размеры оборудования, а, следовательно, и его стоимость.

Смешивание углеводородов с негорючим СО2 создает два преимущества. Во-первых, уменьшение риска воспламенения по сравнению с чистыми углеводородами расширяет область применения хладагентов. Во-вторых, смеси отличаются меньшим давлением конденсации, и, следовательно, более высокой критической температурой по сравнению с чистым CO2, что также расширяет область применения хладагентов (прежде всего, географически).

Критическая температура чистого CO2, равная 31°C, не позволяет хладагенту эффективно работать при температуре окружающего воздуха выше этого значения, хотя технологические ухищрения способны минимизировать негативный эффект.

Ученые проанализировали поведение 15 хладагентов в стандартном парокомпрессионном цикле с теплоносителем, обеспечивающим постоянную температуру испарителя и конденсатора/газоохладителя.

Моделировались два режима: кондиционирование воздуха в тропическом климате и охлаждение пищевых продуктов.

Исследователи обнаружили, что пропан (R290), изобутан (R600a), пропилен и диметиловый эфир прекрасно ведут себя в смеси с СО2, причем, с увеличением доли CO2 в смеси COP понижается, а VRC растет.

Лучшие показатели COP демонстрировались при моделировании охлаждения пищевых продуктов. Из четырех исследованных смесей, смесь диметилового эфира показывала наивысший COP при малом содержании CO2, а смесь пропилена — при высокой концентрации CO2. Исследователи также включили в эксперимент смеси CO2 c ГФО, однако они показали худшие результаты по сравнению со смесями с углеводородами.

По материалам R744.com

Предыдущая статьяНовейшее решение для охлаждения ЦОД
Следующая статьяПроизводителей приглашают заявить о наиболее безопасных с точки зрения глобального потепления продуктах

Решение года