Природные хладагенты – фавориты будущего

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Снижение отрицательного техногенного влияния на окружающую среду является одним из перспективных направлений развития техники низких температур. Согласно ратифицированной Российской Федерацией поправке к Монреальскому соглашению, применение гидрофторуглеродов должно сократиться к 2036 году на 85%.

Цель – дать обоснование применению углеводородов в качестве хладагентов с точки зрения эффективности применения.

Методы. Проведено исследование потерь холодильных установок с разными температурными уровнями (температуры кипения хладагента -25 °С, -18 °С и -13 °С), работающих с холодильными агентами R134a, R404A, R1270 и R290 энтропийно-статистическим методом термодинамического анализа.

Результаты. Рассматриваемые природные хладагенты R1270 и R290 обладают более высокими показателями эффективности по сравнению с традиционно используемыми хладагентами R134a и R404A. Значения холодильного коэффициента при адиабатном сжатии выше на 16,28% по сравнению с R404A, на 1,81% по сравнению с R1270, на 1,14% по сравнению с R290 для установки с температурой кипения -13 °С. Значения холодильного коэффициента при адиабатном сжатии выше на 16,84% по сравнению с R404A, на 1,13% по сравнению с R1270, на 0,58% по сравнению с R290 для установки с температурой кипения -18 °С. Значения холодильного коэффициента при адиабатном сжатии выше на 18,53% по сравнению с R404A, на 0,8% по сравнению с R1270, на 0,43% по сравнению с R290 для установки с температурой кипения -25 °С.

Степень термодинамического совершенства при использовании R290 выше на 27,99% по сравнению с R134a, на 19,2% по сравнению с R404A, на 14,79% по сравнению с R1270 для установки с температурой кипения -13 °С. Степень термодинамического совершенства при использовании R290 выше на 21,25% по сравнению с R134a, на 14,71% по сравнению с R404A, на 9,9% по сравнению с R1270 для установки с температурой кипения -18 °С. Степень термодинамического совершенства при использовании R290 выше на 27,94% по сравнению с R134a, на 11,44% по сравнению с R404A, на 3,61% по сравнению с R1270 для установки с температурой кипения -25 °С.

Приводятся данные по производству углеводородных хладагентов, в частности R1270 и R290, на территории Российской Федерации, а также показатели качества и основные области их применения.

Заключение. Результаты анализа показали перспективность применения природных хладагентов (R1270 и R290) и позволили определить пути совершенствования холодильных установок.

Об авторах

Владимир Георгиевич Пономарев

ООО «НПП СИНТЕЗ»

Email: info@nppsintez.com

к.х.н.

Россия, Пермь

Максим Сергеевич Талызин

Международная Академия Холода

Автор, ответственный за переписку.
Email: talyzin_maxim@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7244-1946
SPIN-код: 6524-3085

к.т.н.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Цветков О.Б., Бараненко А.В., Лаптев Ю.А. и др. Озонобезопасные хладагенты // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Холодильная техника и кондиционирование. 2014. № 3. С. 98–111.
  2. Талызин М.С. Альтернативные хладагенты – проблемы и перспективы // Молочная промышленность. 2021. №12. С. 36–37.
  3. Современные альтернативные хладагенты на длительную перспективу и их возможные области применения // Холодильная техника. 2016. Т. 105, № 6. С. 4–9.
  4. Артеменко С.В., Семенюк Ю.В., Железный В.П. Оценка термодинамической эффективности азеотропных смесей хладагентов с низкими значениями потенциала глобального потепления // Технические газы. 2010. № 1. С. 61–68.
  5. Бабакин Б.С., Бабакин С.Б., Белозеров А.Г. и др. Природные смесевые хладагенты // Молочная промышленность. 2017. № 12. С. 40–42.
  6. Горючие хладагенты. 36-я информационная записка по холодильным технологиям (февраль 2018 г.) // Холодильная техника. 2018. Т. 107, № 5. С. 4–8.
  7. Sivakumar M., Somasundaram P., Thangavel P. Exergy and performance analysis of three stage auto Refrigerating Cascade (3 stage ARC) system using Zeotropic mixture of eco-friendly refrigerants // International Review of Mechanical Engineering. 2014. Vol. 8, N 1. P. 124–134. doi: 10.1016/j.enconman.2014.04.076
  8. Бабакин Б.С., Белозеров А.Г., Бабакин С.Б. и др. Современные экологически безопасные хладагенты для предприятий АПК // Мясные технологии. 2019. № 5(197). С. 44–47. doi: 10.33465/2308-2941-2019-5-44-46
  9. Singh K.K., Kumar R., Gupta A. Comparative energy, exergy and economic analysis of a cascade refrigeration system incorporated with flash tank (HTC) and a flash intercooler with indirect subcooler (LTC) using natural refrigerant couples // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2020. Vol. 39. P. 100716. doi: 10.1016/j.seta.2020.100716
  10. Xu B., Chen J., Qi Z., et al. Экспериментальное исследование характеристик бытовых кондиционеров на R290 // Холодильная техника. 2013. Т. 102, № 2. С. 10–13.
  11. Alam M.S., Jeong J.H. Comparative molecular dynamics simulations of homogeneous condensation of refrigerants // Int. J. Thermal Sci. 2019. Vol. 141. P. 187–198. doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2019.04.001
  12. Alam M.S., Jeong J.H. Analysis of phase transition, structural and dynamical properties of R290 using molecular dynamics simulation // J. Mech. Sci. Tech. 2020. Vol. 34, N 10. P. 4345–4353. doi: 10.1007/s12206-020-0924-7
  13. Перевод секторов торгового и транспортного холодильного оборудования на озонобезопасные хладагенты и вспениватели с учетом международного опыта // Холодильная техника. 2015. Т. 104, № 10. С. 40–43.
  14. Madhu Sruthi Emani, Bijan Kumar Mandal. The Use of Natural Refrigerants in Refrigeration and Air Conditioning Systems: A Review. J. Phys. Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2018. Vol. 377 P. 012064. doi: 10.1088/1757-899X/377/1/012064
  15. Sai C. Yelishala, Kumaran Kannaiyan, Ziyu Wang, et al. Thermodynamic Study on Blends of Hydrocarbons and Carbon Dioxide as Zeotropic Refrigerants // J. Energy Resour. Technol. 2020. Vol. 142, N 8. P. 082304. doi: 10.1115/1.4045930
  16. Архаров А.М., Шишов В.В., Талызин М.С. Сравнение с помощью энтропийно-статистического анализа транскритических циклов на СО2 с циклами на традиционных хладагентах для систем холодоснабжения предприятий торговли. // Холодильная техника. 2017. № 2. С. 34–41.
  17. Shishov V.V., Talyzin M.S. Efficiency of refrigeration equipment on natural refrigerants // Chemical and Petroleum Engineering. 2020. Vol. 56, N 5-6. P. 385-392.
  18. Архаров А.М. Основы криологии. Энтропийно-статистический анализ низкотемпературных систем. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.
  19. Fan C., Yan G., Yu J. Thermodynamic analysis of a modified solar assisted ejector-compression heat pump cycle with zeotropic mixture R290/R600a // Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 150. P. 42–49. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2019.01.011

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Принципиальная схема цикла. КМ – компрессор, Кд – конденсатор, И – испаритель, РВ – регулирующий клапан.

Скачать (47KB)
3. Рис. 2. Распределение потерь мощности по элементам холодильной установки с температурой кипения −25 °С, Вт.

Скачать (46KB)
4. Рис. 3. Распределение потерь мощности по элементам холодильной установки с температурой кипения −18 °С, Вт.

Скачать (54KB)
5. Рис. 4. Распределение потерь мощности по элементам холодильной установки с температурой кипения −13°С, Вт.

Скачать (49KB)

© Пономарев В.Г., Талызин М.С., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».