Analysis of refrigeration unit with freecooling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Refrigeration units are widely used in the dairy industry, in particular to produce ice water with a temperature of 0.5–2 °C, which is used for primary cooling of milk after milking. This process is critical to prevent bacterial growth and maintain milk quality. The cooling rate affects the microbiological stability and shelf life of the product. Reducing energy consumption is an urgent task at all stages of the refrigeration plant life cycle. The importance of this task is addressed at the government level (Federal Law No. 261-FZ On Energy Saving, Increasing Energy Efficiency and Amendments to Some Laws of the Russian Federation) and by the owners of refrigeration equipment. One way to address the problem of energy saving is to use natural cold if the ambient temperature is lower than the required coolant temperature or the temperature in the cooled room. As a rule, a coolant circuit is used to implement this technology. However, it is possible to use only the coolant circuit.

AIM: To analyze the refrigeration unit with the free cooling capability without an additional coolant circuit at the design stage.

METHODS: To study a refrigeration unit with free cooling used to produce ice water without an intermediate coolant, we resorted to the entropy-statistical method of thermodynamic analysis, which allows to identify losses in the elements of the refrigeration system. As a refrigerant, we considered R717 as a most promising refrigerant for future use in industrial refrigeration plants.

RESULTS: Free cooling reduces energy losses in the cycle by 68.65%.

Potential work generated during the implementation of the free cooling circuit is used to compensate for losses due to unbalanced heat exchange in the condenser and evaporator.

CONCLUSION: The analysis showed the prospects of a free cooling system without an intermediate coolant.

About the authors

Maksim S. Talyzin

International Academy of Refrigeration

Author for correspondence.
Email: talyzin_maxim@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7244-1946
SPIN-code: 6524-3085

Cand. Sci. (Engineering)

Russian Federation, Moscow

Konstantin V. Pecherskih

International Academy of Refrigeration

Email: const83@mail.ru
Russian Federation, Ekaterinburg

Andrey V. Skolov

Lekma Holod

Email: skolov@lekmaholod.ru
Russian Federation, Rostov-on-Don

References

  1. Talyzin MS, Solodkii AS. On the “floating” condensation pressure. Refrigeration Technology. 2013;(11):27–29. EDN: SMKGJJ
  2. Shishov VV, Talyzin MS. Temperature difference in air-cooled condensers. Refrigeration Technology. 2014;(9):35–37. EDN: STGQZP
  3. Kornienko VN, Suchkov AN. Cold accumulators in the dairy industry. Molochnaia Promyshlennost. 2022;(8):9–13. doi: 10.31515/1019-8946-2022-08-9-13 EDN: SLTDGC
  4. Babakin BS, Suchkov AN, Babakin BS. Natural cold accumulators for dairy farms. Molochnaia Promyshlennost. 2022;(7):18–19. doi: 10.31515/1019-8946-2022-07-18-19 EDN: QKBDIN
  5. Maslakov VN. Method for calculating the payback period of natural cooling (free cooling). Refrigeration Technology. 2018;(2):44–48. EDN: YVVLIL
  6. Shishov VV, Talyzin MS. Efficiency of refrigeration equipment taking into account the annual change in ambient temperatures. Refrigeration Technology. 2019;(2):28–31. EDN: KNLBDP
  7. Arkharov AM. Fundamentals of Cryology. Entropy-Statistical Analysis of Low-Temperature Systems. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana; 2014. EDN: ZCKYTT
  8. Arkharov AM. Why the exergetic version of thermodynamic analysis is not rational for studying basic low-temperature systems. Refrigeration Technology. 2011;(10):8–12. EDN: PHGQUF
  9. Arkharov AM, Sychev VV. Fundamentals of entropy-statistical analysis of real energy losses in low-temperature and high-temperature machines and plants. Refrigeration Technology. 2005;(12):14–23.
  10. Arkharov AM. On a unified thermodynamic space, heat, cold, exergy and entropy as basic concepts of engineering cryology. Refrigeration Technology. 2009;(6):34–39. EDN: LAGWJL
  11. Arkharov AM, Sychev VV. Once again on entropy and the problem of determining the real (actual) values of energy losses due to irreversibility. Refrigeration Technology. 2007;(4):8–13. EDN: IASYVD
  12. Talyzin MS. Alternative refrigerants - problems and prospects. Molochnaia Promyshlennost. 2021;(12):36–37. EDN: JIDRFA
  13. Tsvetkov OB, Baranenko AV, Laptev IuA, et al. Ozone-safe refrigerants. Nauchnyi Zhurnal NIU ITMO. Seriia: Refrigeration Technology i Konditsionirovanie. 2014;(3):98-111. EDN: TBVUYT
  14. Babakin BS, Babakin SB, Belozerov AG, Kuz’mina IA. Natural mixed refrigerants. Molochnaia Promyshlennost. 2017;(12). EDN: ZUVPQH
  15. Flammable refrigerants. 36th Informational Note on Refrigeration Technologies (February 2018). Refrigeration Technology. 2018;(5):4–8. EDN: YAEUXJ
  16. Babakin BS, Belozerov AG, Babakin SB, Suchkov AN. Modern environmentally safe refrigerants for agro-industrial complex enterprises. Miasnye Tekhnologii. 2019;5(197):44–47. doi: 10.33465/2308-2941-2019-5-44-46 EDN: VZPFLU
  17. Talyzin MS, Skolov AV. Selection of a refrigerant for use in liquid chilling refrigeration machines (chillers). Refrigeration Technology. 2024;(1):13–20. doi: 10.17816/RF632560 EDN: LZVWBV
  18. Veliukhanov VI. Energy saving in cold supply through the use of natural cold. Imperiia Kholoda. 2021;3(108):28–30.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Cycle flow chart.

Download (143KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Distribution of power losses by elements, kW.

Download (109KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. View of the air-cooled condenser.

Download (82KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. View of the vaporator condenser.

Download (182KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a 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».