Scientific approaches to solving the problem of joint processes of bubble boiling of freon and its movement in a coil

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The combined processes of nucleate boiling and refrigerant movement in the tubes of a heat pump are considered. A coil located on the back side of the photovoltaic panel (PV) is used as an additional heating surface. A mathematical model has been created to theoretically determine the temperature on the front surface of a solar cell cooled by freon in a coil from the rear side. A peculiarity of the numerical modeling of nucleate boiling of freon in a coil was the insufficiently detailed study of the process and the lack of references to the results obtained in earlier works. The boundary conditions and assumptions in the numerical modeling of the process of nucleate boiling of freon R407C are clarified, the results are compared with the theoretically found values, which are subsequently used in the design of an energy technology complex consisting of a heat pump and a photovoltaic panel. A mathematical model for theoretical calculation of PV temperature and a methodology for constructing a numerical model of nucleate boiling of freon as part of the methodology for designing energy technology complexes based on renewable energy sources are presented for the first time.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

A. Kovalev

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “South Ural State University (National Research University)”

Email: korniakovaoi@susu.ru
Ресей, Chelyabinsk

Ya. Bolkov

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “South Ural State University (National Research University)”

Email: korniakovaoi@susu.ru
Ресей, Chelyabinsk

K. Osintsev

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “South Ural State University (National Research University)”

Email: korniakovaoi@susu.ru
Ресей, Chelyabinsk

O. Kornyakova

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “South Ural State University (National Research University)”

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: korniakovaoi@susu.ru
Ресей, Chelyabinsk

Әдебиет тізімі

  1. Romsy T., Zacha P. CFD simulation of upward subcooled boiling flow of freon R12, Acta Polytechnica CTU Proceedings. 4(73) (2016). https://www.researchgate.net/publication/312401141_CFD_SIMULATION_OF_UPWARD_SUBCOOLED_BOILING_FLOW_OF_FREON_R12
  2. Milman O.O., Ananyev P.A., Korlyakova M.O., Miloserdov V.O. Experimental studies of non-stationary thermo-hydraulic processes at freon R113 boiling, Journal of Physics Conference Series. 1382(1) (2019). https://www.researchgate.net/publication/337715518_Experimental_studies_of_non-stationary_thermo-hydraulic_processes_at_freon_R113_boiling
  3. Thorat S., Dale O., Hambarde M. Experimental investigation on flow boiling of R407C in plain horizontal copper tube, International Engineering Research Journal. (2020). https://www.researchgate.net/publication/342522182_Experimental_investigation_on_flow_boi-ling_of_R407C_in_plain_horizontal_copper_tube
  4. Hambarde M. Invetigation on flow boiling heat transfer of Refrigerants, https://www.researchgate.net/project/Invetigation-on-flow-boiling-heat-transfer-of-Refrigerants. Accessed March 17, 2023.
  5. Kuzmin A.Yu., Bukin A.V. Experimental study of heat transfer during boiling on a smooth tube under conditions of free convection of alternative refrigerants R407c and R410a, South of Russia: ecology, development, 5 (4) (2010) 121–124. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15613598
  6. Александров А.А, Орлов К.А., Очков В.Ф. Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики: Интернет-справочник. – М.: Издательский дом МЭИ, 2009.
  7. Osintsev K.V., Alyukov S.V. Experimental Investigation into the Exergy Loss of a Ground Heat Pump and its Optimization Based on Approximation of Piecewise Linear Functions. J Eng Phys Thermophy 95, 9–19 (2022). https://doi.org/10.1007/s10891-022-02451-9
  8. Zalepugin D.Y., Tilkunova N.A., Chernyshova I.V. et al. Application of Sub- and Supercritical Freons in Xenogenic Bone Matrix Processing. Russ. J. Phys. Chem. B 11, 1051–1055 (2017). https://doi.org/10.1134/S1990793117070211
  9. Fang Y., Wu M., Guo Z. et al. Evaluation on Cycle Performance of R161 as a Drop-in Replacement for R407C in Small-Scale Air Conditioning Systems. J. Therm. Sci. 31, 2068–2076 (2022). https://doi.org/10.1007/s11630-022-1678-6
  10. Sandipan Deb, Kanade Paresh Mahesh, Mantu Das, Dipak Chandra Das, Sagnik Pal, Ranjan Das, Ajoy Kumar Das. Flow boiling heat transfer characteristics over horizontal smooth and microfin tubes: An empirical investigation utilizing R407c, International Journal of Thermal Sciences,Volume 188, 2023, 108239, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2023.108239.
  11. Yoon Jo Kim, Sarah Kim, Yogendra K. Joshi, Andrei G. Fedorov, Paul A. Kohl Thermodynamic analysis of an absorption refrigeration system with ionic-liquid/refrigerant mixture as a working fluid, Energy, Volume 44, Issue 1, 2012, Pages 1005–1016, https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.04.048
  12. Hekkenberg M., Anton J.M. Schoot Uiterkamp Exploring policy strategies for mitigating HFC emissions from refrigeration and air conditioning International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 1, Issue 3, 2007, Pages 298–308, https://doi.org/10.1016/S1750-5836(07)00030-8
  13. Arcasi A., Mauro A.W., Napoli G., Viscito L. Heat transfer coefficient, pressure drop and dry-out vapor quality of R454C. Flow boiling experiments and assessment of methods, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 188, 2022, 122599, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.122599
  14. Zhi-Qiang Yang, Gao-Fei Chen, Yan-Xing Zhao, Qi-Xiong Tang, Han-Wen Xue, Qing-Lu Song, Mao-Qiong Gong Experimental study on flow boiling heat transfer of a new azeotropic mixture of R1234ze(E)/R600a in a horizontal tube, International Journal of Refrigeration, Volume 93, 2018, Pages 224–235, https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.07.003
  15. Yuping Gao, Shuangquan Shao, Ye Feng, Changqing Tian Heat transfer and pressure drop characteristics of ammonia/miscible oil mixture during flow boiling in an 8 mm horizontal smooth tube, International Journal of Thermal Sciences, Volume 138, 2019, Pages 341–350, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.12.040

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. The designed experimental setup.

Жүктеу (25KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. The heat pump cycle on the ln(P)-i diagram.

Жүктеу (66KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. (a) Emulsion flow regime of the vapor-liquid mixture; (b) Fraction of the liquid phase in the tube cross-section; (c) Annular flow regime (steam inside the liquid); (d) Dispersed flow regime (droplets inside the vapor).

Жүктеу (31KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Block diagram of calculation using the Gauss method.

Жүктеу (47KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Dependence of the wall temperature of the solar tube on the ambient temperature and wind speed.

Жүктеу (17KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. (a) Geometry of the evaporator model; (b) Mesh structure of the evaporator tube.

Жүктеу (20KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. (a) Fluctuations in the residuals of the dispersion-annular flow regime; (b) Convergence of the degree of dryness at the outlet of the evaporator; (c) Mixing of the vapor-liquid mixture; (d) Temperature field; (d) Proportion of steam in volume.

Жүктеу (45KB)
Метадеректер

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».