Перспективы применения углекислого газа в холодильных машинах | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №7 (141) февраль 2017 г.

Дата публикации: 17.02.2017

Статья просмотрена: 371 раз

Библиографическое описание:

Гафуров Ш. Д., Карабаев А. С. Перспективы применения углекислого газа в холодильных машинах // Молодой ученый. — 2017. — №7. — С. 46-48. — URL https://moluch.ru/archive/141/39627/ (дата обращения: 21.10.2018).



Применение экологически чистых хладагентов в холодильных машинах вместо озоноразрушающих является актуальной задачей. К таким веществам относится углекислый газ.

The use of environmentally-friendly refrigerants in refrigerators instead of ozone is an urgent task. These substances include carbon dioxide.

Углекислый газ (хладагент R744) — достаточно инертный при нормальных условиях двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Химическое название R744 — Диоксид углерода.

Химическая формула CO2 (диоксид углерода). Относится к группе ГФУ (HFC). Дешевое нетоксичное, негорючее и экологически чистое (ODP = 0, GWP= 1) вещество. Стоимость диоксида углерода в 100…120 раз ниже, чем R134a.

R744 может служить альтернативным хладагентом. Содержится в атмосфере и биосфере Земли, имеет следующие преимущества: низкая цена, простое обслуживание, совместимость с минеральными маслами, электроизоляционными и конструкционными материалами. Вместе с тем при использовании диоксида углерода требуется водяное охлаждение конденсатора холодильной машины, увеличивается металлоемкость холодильной установки (по сравнению с металлоемкостью установок, работающих на галоидопроизводных хладагентах). Высокое критическое давление имеет и положительный аспект, связанный с низкой степенью сжатия, вследствие чего эффективность компрессора становится значительной. Возможны перспективы применения диоксида углерода в низкотемпературных двухкаскадных установках и системах кондиционирования воздуха автомобилей и поездов. Его предлагают использовать также в бытовых холодильниках и тепловых насосах.

СО2 принадлежит к так называемым «естественным» хладагентам, таким как аммиак, пропан, бутан или вода. У каждого из них есть свои недостатки: аммиак токсичен, пропан горюч, у воды ограниченная область применения. В отличие от них СО2 не токсичен и не горюч, хотя его влияние на окружающую среду не однозначно. С одной стороны, СО2 содержится в воздухе и необходим для протекания жизненных процессов. С другой стороны, считается, что большая концентрация углекислоты в воздухе и есть одна из причин глобального потепления.

Основные холодильные оборудования работают с помощью аммиака и фреона. Аммиак используют, обычно, для крупных холодильных установок, а фреон в бытовых и других холодильных установках. Но при этом аммиак опасен по промышленной безопасности, а фреоны уступают аммиаку в энергетической эффективности. Кроме этого фреоны обладают рядом других недостатков, суть которых сводится к следующему: нет такого синтетического хладагента который был бы озонобезопасным, не способствовал бы созданию парникового эффекта, обладал бы хорошими термодинамическими свойствами и высокими эксплуатационными параметрами.

Углекислый газ, или диоксид углерода (СО2), имеет хорошие показатели эффективности для низких температур, очень высокую удельную холодопроизводительность. (Рис. 1)

Характеристики производительности винтового компрессора Битцер с объёмной производительностью 220 м3/ч на СО2, R22 и NH3

Рис. 1. Характеристики производительности винтового компрессора «Битцер» с объёмной производительностью 220 м3

Недостатки фреонов привели к тому, что в мире наблюдается тенденция перехода на натуральные, природные, хладагенты. Наиболее популярные: воздух, вода, аммиак, углеводороды, углекислый газ.

При этом, воздух имеет чрезвычайно низкую температуру кипения, а вода высокую при нормальных условиях. Аммиак является одним из лучших холодильных агентов и в настоящее время активно внедряется для малых холодильных установок, однако главный недостаток — токсичность и взрывопожароопасность неустраним. Углеводороды еще более взрывопожароопасны, чем аммиак, поэтому их целесообразно использовать только в малых холодильных машинах, например, в бытовой технике.

На этом фоне, повышенный интерес к углекислому газу становится вполне объясним.

Углекислый газ обладает следующими достоинствами:

1) обладает высокой объемной холодопроизводительностью,

2) не токсичен и безопасен;

3) инертен к материалам;

4) дешевый и доступный.

Главные недостатки — низкая критическая температура 31°С и высокие рабочие давления, до 10 МПа. Для исправление этих недостатков рекомендуется использовать углекислый газ как примесью с другими хладагентами, например с пропаном и бутаном.

Благодаря благоприятным для окружающей среды характеристикам, низкой токсичности и привлекательным физико-химическим свойствам в случае «докритического» функционирования углекислота (CO2) всё более интересует разработчиков как предпочтительный хладоноситель для вторичного контура, а также как хладагент для низкотемпературных каскадных систем. При обычном низкотемпературном применении видна особенно высокая удельная холодопроизводительность CO2, по сравнению с другими хладагентами.

Для реализации докритического цикла необходимо поддержание температуры конденсации в пределах 0 -10°С, что будет соответствовать давлению 2,5–3,5 МПа. Данная схема реализуется в каскадных холодильных машинах.

Литература:

  1. Herman Renz, «Bitzer Kuelmashinenbau GmbH», Germany, 2007.
  2. Лашутина Н. Г., Верхова T. A., Суедов В. Р. Холодильные машины и установки. — M.: Koлoс, 2006. — 440 с.
  3. Современные холодильники. Подред. A. В. Родина и Н. A. Tюнина. — M.: СОЛОН — ПРЕСС, 2008. — 96 с.
  4. Bill Whitman, Bill Johnson, John Tomczyk, Eugene Silberstein. Refrigeration & air conditioning technology. Delmar Cengage Learning.-2012.
  5. http://www.frigodesign.ru.
  6. http://www.hvac-school.ru.
Основные термины (генерируются автоматически): углекислый газ, аммиак, хладагент, высокая удельная холодопроизводительность, GWP, HFC, ODP, окружающая среда, углерод.


Похожие статьи

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Рис. 1. Удельная холодопроизводительность, кДж/м3 для хладагентов R-134A, R-410А и R-407C. Как видно по расчетным данным, хладагент R-410А имеет наиболее высокую удельную холодопроизводительность.

Сравнительный анализ эффективности работы... | Молодой ученый

...холодопроизводительность, холодильный коэффициент, удельный объём газа на

Все эти хладагенты безопасны для озонового слоя земли и имеют коэффициент ODP=0. С точки

Хладагент R404а является смесью высокого давления. Рабочее давление около 27 атм.

Хранилище для пищевых продуктов с аккумулированием холода

Внутрь трубы термосифона 9 закачивают хладагент (фреон, аммиак, углекислоту)

В теплое время года, когда температура воздуха над поверхностью грунта становится выше окружающей температуры в зоне испарения, циркуляция хладагента прекращается.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

Определяется удельная массовая холодопроизводительность , Дж/кг холодильной установки [3] из равенства

где коэффициент теплопередачи испарителя , ; средняя разность температур между температурой окружающей среды и температурой кипящего хладагента в...

Защита от коррозии, вызванной углекислым газом

Углекислый газ, таким образом, являлся главным коррозийным компонентом газовой фазы продукции скважин. Из-за высоких парциальных давлений CO2 добываемый из скважин водный конденсат представлял собой крепкий раствор угольной кислоты pH=4÷5,5...

Механизм образования и негативное влияние выбросов...

На долю газов приходится более 90 % всех выбросов.

Учитывая высокую энергию активации реакции образования термического NOx, считается, что образование термических оксидов азота является

Похожие статьи. Проблемы выбросов в окружающую среду в России и мире.

Перспективы перевода сплит-кондиционеров на ГФУ-410А

Ключевые слова: сплит кондиционеры, хладагент, озон, холодопроизводительность, холодильный коэффициент. Производство искусственного холода, т. е. достижение температур ниже температуры окружающей среды...

Переработка диоксида углерода с использованием...

Проблема загрязнения окружающей среды углекислым газом.

Существует несколько методом очистки воздуха от диоксида углерода. Перспективным представляется переход к возобновляемым источникам энергии, таким как энергия воды, ветра, солнца.

Исследование углубленной холодильной камеры в регулируемой...

Малоизученными являются газообменные процессы между плодами, овощами и окружающей средой, не только внутри хранилищ, но и непосредственном в слое овощей.

При этом кислорода в них меньше, а углекислого газа больше, чем в воздухе.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Рис. 1. Удельная холодопроизводительность, кДж/м3 для хладагентов R-134A, R-410А и R-407C. Как видно по расчетным данным, хладагент R-410А имеет наиболее высокую удельную холодопроизводительность.

Сравнительный анализ эффективности работы... | Молодой ученый

...холодопроизводительность, холодильный коэффициент, удельный объём газа на

Все эти хладагенты безопасны для озонового слоя земли и имеют коэффициент ODP=0. С точки

Хладагент R404а является смесью высокого давления. Рабочее давление около 27 атм.

Хранилище для пищевых продуктов с аккумулированием холода

Внутрь трубы термосифона 9 закачивают хладагент (фреон, аммиак, углекислоту)

В теплое время года, когда температура воздуха над поверхностью грунта становится выше окружающей температуры в зоне испарения, циркуляция хладагента прекращается.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

Определяется удельная массовая холодопроизводительность , Дж/кг холодильной установки [3] из равенства

где коэффициент теплопередачи испарителя , ; средняя разность температур между температурой окружающей среды и температурой кипящего хладагента в...

Защита от коррозии, вызванной углекислым газом

Углекислый газ, таким образом, являлся главным коррозийным компонентом газовой фазы продукции скважин. Из-за высоких парциальных давлений CO2 добываемый из скважин водный конденсат представлял собой крепкий раствор угольной кислоты pH=4÷5,5...

Механизм образования и негативное влияние выбросов...

На долю газов приходится более 90 % всех выбросов.

Учитывая высокую энергию активации реакции образования термического NOx, считается, что образование термических оксидов азота является

Похожие статьи. Проблемы выбросов в окружающую среду в России и мире.

Перспективы перевода сплит-кондиционеров на ГФУ-410А

Ключевые слова: сплит кондиционеры, хладагент, озон, холодопроизводительность, холодильный коэффициент. Производство искусственного холода, т. е. достижение температур ниже температуры окружающей среды...

Переработка диоксида углерода с использованием...

Проблема загрязнения окружающей среды углекислым газом.

Существует несколько методом очистки воздуха от диоксида углерода. Перспективным представляется переход к возобновляемым источникам энергии, таким как энергия воды, ветра, солнца.

Исследование углубленной холодильной камеры в регулируемой...

Малоизученными являются газообменные процессы между плодами, овощами и окружающей средой, не только внутри хранилищ, но и непосредственном в слое овощей.

При этом кислорода в них меньше, а углекислого газа больше, чем в воздухе.

Задать вопрос