Сравнительный анализ эффективности работы автомобиля-рефрижератора на хладагентах R134а и R404а | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 15 августа, печатный экземпляр отправим 2 сентября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №25 (159) июнь 2017 г.

Дата публикации: 22.06.2017

Статья просмотрена: 2025 раз

Библиографическое описание:

Копылова, О. А. Сравнительный анализ эффективности работы автомобиля-рефрижератора на хладагентах R134а и R404а / О. А. Копылова, В. В. Романов, А. И. Прохорова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 25 (159). — С. 69-72. — URL: https://moluch.ru/archive/159/44861/ (дата обращения: 04.08.2020).



В данной статье рассматриваются два холодильных агента, используемые для транспортного холодильного оборудования. Проводится сравнительный термодинамический анализ между ними. Также объясняется, почему нельзя использовать один и тот же компрессор для хладагента R134a и R404a.

Ключевые слова: авторефрижератор, хладагент, термодинамическая эффективность, сравнительный анализ, фторсодержащие хладагенты

Автомобильный рефрижератор предназначен для поддержания оптимальных условий при перевозе пищевых продуктов, и обеспечении высокой скорости доставки продукции к потребителю. Это становится удобно как с экономической стороны, так и с технологической, появляется возможность реализовать продукты сезонного производства в течение года, снижаются товарные потери. Для этого необходимо провести термодинамический анализ наиболее эффективного использования хладагентов в холодильной системе автомобиля –рефрижератора.

На рисунке 1 представлена схема фургона.

Рис. 1. Схема фургона

В работе поставлена задача рассчитать основныетермодинамические параметры хладагентов R134а и R404а (удельная холодопроизводительность, холодильный коэффициент, удельный объём газа на входе в компрессор и т. д.) провести их сравнение [1]. Наиболее важным в данном анализе является холодильный коэффициент, который позволяет определить энергетическую эффективность работы холодильной установки автомобильного рефрижератора.

Используя методику расчета, представленную в работе [2] определили тепловые поступления за счет инфильтрации наружного воздуха в камеру фургона, тепловые нагрузки на камеру рефрижератора обусловленной тепловым потоком через стены, потолок и пол; тепловой нагрузки, обусловленной присутствием персонала. Суммарные теплопритоки в камеру фургона определены и взяты из работы [2].

В качестве рабочего вещества в холодильно-отопительной установке автомобильного рефрижератора рассматриваются два фторсодержащих хладагента: R134a (тетрафторэтан CH2FCF3) и R404а (пентафторэтан CHF2CF3). Все эти хладагенты безопасны для озонового слоя земли и имеют коэффициент ODP=0. С точки зрения образования парникового эффекта преимущество имеет холодильный агент R404а (GWP=0,001). Анализ физических свойств пентафторэтан подтвердил эффективность, проявляясь в снижении энергопотребления и уменьшения шума работы холодильно-отопительной установки автомобильного рефрижератора.

Термодинамический анализ циклов «давление-энтальпия» хладагентов R134а и R404а рассмотрен в табл. 1.

Таблица 1

Показатели энтальпии иудельного объема хладагентов

точки цикла

R134a

R404a

i, кДж/кг

v,

i, кДж/кг

v,

1

400

0,150

375

0,055

2

440

0,022

400

0,012

3

410

0,020

385

0,010

4

255

260

5

230

240

6

230

240

7

390

360

В системах холодильного оборудования в транспортном оборудовании используются два хладагента. R134а — хладагент низкого давления. Рабочее давление около 16 атмосфер. Он применяется так же в автомобильных и автобусных кондиционерах. Является однокомпонентным газом и допускает любые дозаправки во время ремонтов и перезаправки. Авторефрижераторы, работающие на R134а, в отличии от работающих на R404а быстрее сбивают температуру внутри фургона, а именно на 30 %, в диапазоне от +30 до 0 градусов.

Хладагент R404а является смесью высокого давления. Рабочее давление около 27 атм. Он применяется во всех авторефрижераторах, работающих на тепло и для перевозки замороженных продуктов. Является трёх компонентным газом и в случае утечки более 30 % от объёма заправки требуется полная заправка во время ремонта, что удорожает его обслуживание.

Так как рабочее давление у хладагента R404а почти в 2 раза больше, чем у R134а, поэтому компрессора предназначенные для работы на этих хладагентах будут разные как по исполнению, так и по цене. Компрессора для R404а имеют специальную маркировку типа HD или XD, и от обычных компрессоров отличаются наличием специального тефлонового покрытия на поршнях и специальных неопреновых уплотнителях между корпусными деталями компрессора.

Если компрессор «рождённый» для R134а применять в системах с R404а, то это равносильно если в двигатель работающий на бензине А76, залить бензин А95. Двигатель перегреется и заклинит.

Для сходных данных произведен расчет основных компонентов и сведен в табл. 2.

Таблица 2

Показатели термодинамической эффективности циклов

Название показателя

Величина показателя

R134a

R404a

Удельная холодопроизводительность , кДж/кг

527,3

662,8

Удельная массовая холодопроизводительность , кДж/кг

160

120

Работа компрессора l, кДж/кг

40

25

Холодильный коэффициент Ԑ

4

4,8

Массовый расход газа, мкг/с

9,94

13,25

Удельный объём газа на входе в компрессор м3/кг

1,49⋅10-3

0,86⋅10-3

Доказано, что эти хладагенты безопасны для озонового слоя планеты. Фторуглеродные хладагенты в случае утечки в жидком состоянии быстро испаряются, но необходимо помнить, что они замораживают все с чем соприкасаются в этот момент. Так же хладагенты при контакте с открытым пламенем или электрически разрядом образуют токсичные газы раздражающего действия. Воздействие с ним может доже стать причиной летального исхода.

На рисунке 2 и 3 наглядно изображен сравнительный анализ показателей термодинамической эффективности.

Рис. 2.Сравнительный анализ

Рис. 3. Сравнительный анализ показателей

Результаты сравнительных показателей изображены на рис. 2 и 3. Анализ полученных результатов показывает, что более высокая удельная холодопроизводительность, удельная массовая холодопроизводительность, работа компрессора и удельный объём газа на входе в компрессор у холодильного агента R134а, а холодильный коэффициент и массовый расход газа выше у хладагента R404а. Из этого следует, что наиболее эффективен в данном сравнении, а именно термодинамическом анализе эффективности автомобильной холодильной установки является холодильный агент R404а.

Так как компрессора, работающие на R134а используют в автомобильных кондиционерах, то их выпускают в сотни раз больше, чем компрессора, работающие на R404а для авторефрижераторов. Из этого следует, что цена компрессора для R134а ниже. Из-за погони за дешевизной авторефрижератора некоторые используют компрессора предназначенные для R134а в авторефрижераторах заправленных хладагентом R404а. Так как компрессор низкого давления устанавливают в систему высокого давления, он быстро перегревается и выходит из строя.

Литература:

  1. Сумзин Л. В., Максимов А. В. Анализ потерь эксергии в цикле компрессионного бытового холодильника // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2012. Т. 8. № 1. С. 37–39.
  2. Галка Г. А., Копылова О. А., Прохорова А. И. Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной установки авторефрижератора / Галка Г. А. Копылова О. А. Прохорова А. И. // Молодой ученый. — 2016. — № 20(124). — С. 134–139.
Основные термины (генерируются автоматически): хладагент, автомобильный рефрижератор, холодильный коэффициент, компрессор, рабочее давление, холодильный агент, высокое давление, термодинамическая эффективность, удельная массовая холодопроизводительность, удельная холодопроизводительность.


Ключевые слова

сравнительный анализ, хладагент, авторефрижератор, термодинамическая эффективность, фторсодержащие хладагенты

Похожие статьи

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Ключевые слова: хладагент, химический состав, рабочее давление, эффективность работы компрессора, удельная холодопроизводительность, холодильный коэффициент.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

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

где , удельный объём газа в точке «1» на входе в компрессор, м3/кг. Степень повышения давления газа в компрессоре определим из равенства

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

Проведено сравнение энерго-эффективности работы холодильной машины при двух видах воздухообмена.

На основе работы компрессора и его стоянки определялся коэффициент рабочего времени.

Удельная массовая холодопроизводительность.

Описание теоретической модели бытовой холодильной машины...

Компрессор — это “сердце” холодильной машины, он предназначен для сжатия паров хладагента. Но при сжатии происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора перегретый хладагент (газ) направляется в конденсатор.

Экспериментальное исследование особенностей работы...

Удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента (в кДж/кг)

Массовый расход хладагента: Используя холодопроизводительность установки (из паспортных данных БХМ).

Влияние недостаточной производительности конденсатора на...

Рис. 4. Холодильный цикл в координатах P-i. Рассчитаем холодопроизводительность установки.

Удельная холодопроизводительность по циклу на P-i диаграмме (Рис 4.): q =. Массовый расход = = 20  ).

Перспективы применения углекислого газа в холодильных...

углекислый газ, аммиак, хладагент, высокая удельная холодопроизводительность, GWP, HFC, ODP, окружающая среда, углерод.

Использование эффекта Зеебека для увеличения интенсивности...

Используя тепло поверхности компрессора и холод холодильного отделения, вырабатывается напряжение достаточной

Удельная теплоемкость воздуха также зависит от влажности воздуха.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся...

Удельная холодопроизводительность: Массовый расход хладагента

Холодильный коэффициент равен: Экспериментально определим площадь теплообмена конденсатора с окружащей средой

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Ключевые слова: хладагент, химический состав, рабочее давление, эффективность работы компрессора, удельная холодопроизводительность, холодильный коэффициент.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

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

где , удельный объём газа в точке «1» на входе в компрессор, м3/кг. Степень повышения давления газа в компрессоре определим из равенства

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

Проведено сравнение энерго-эффективности работы холодильной машины при двух видах воздухообмена.

На основе работы компрессора и его стоянки определялся коэффициент рабочего времени.

Удельная массовая холодопроизводительность.

Описание теоретической модели бытовой холодильной машины...

Компрессор — это “сердце” холодильной машины, он предназначен для сжатия паров хладагента. Но при сжатии происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора перегретый хладагент (газ) направляется в конденсатор.

Экспериментальное исследование особенностей работы...

Удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента (в кДж/кг)

Массовый расход хладагента: Используя холодопроизводительность установки (из паспортных данных БХМ).

Влияние недостаточной производительности конденсатора на...

Рис. 4. Холодильный цикл в координатах P-i. Рассчитаем холодопроизводительность установки.

Удельная холодопроизводительность по циклу на P-i диаграмме (Рис 4.): q =. Массовый расход = = 20  ).

Перспективы применения углекислого газа в холодильных...

углекислый газ, аммиак, хладагент, высокая удельная холодопроизводительность, GWP, HFC, ODP, окружающая среда, углерод.

Использование эффекта Зеебека для увеличения интенсивности...

Используя тепло поверхности компрессора и холод холодильного отделения, вырабатывается напряжение достаточной

Удельная теплоемкость воздуха также зависит от влажности воздуха.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся...

Удельная холодопроизводительность: Массовый расход хладагента

Холодильный коэффициент равен: Экспериментально определим площадь теплообмена конденсатора с окружащей средой

Похожие статьи

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Ключевые слова: хладагент, химический состав, рабочее давление, эффективность работы компрессора, удельная холодопроизводительность, холодильный коэффициент.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

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

где , удельный объём газа в точке «1» на входе в компрессор, м3/кг. Степень повышения давления газа в компрессоре определим из равенства

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

Проведено сравнение энерго-эффективности работы холодильной машины при двух видах воздухообмена.

На основе работы компрессора и его стоянки определялся коэффициент рабочего времени.

Удельная массовая холодопроизводительность.

Описание теоретической модели бытовой холодильной машины...

Компрессор — это “сердце” холодильной машины, он предназначен для сжатия паров хладагента. Но при сжатии происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора перегретый хладагент (газ) направляется в конденсатор.

Экспериментальное исследование особенностей работы...

Удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента (в кДж/кг)

Массовый расход хладагента: Используя холодопроизводительность установки (из паспортных данных БХМ).

Влияние недостаточной производительности конденсатора на...

Рис. 4. Холодильный цикл в координатах P-i. Рассчитаем холодопроизводительность установки.

Удельная холодопроизводительность по циклу на P-i диаграмме (Рис 4.): q =. Массовый расход = = 20  ).

Перспективы применения углекислого газа в холодильных...

углекислый газ, аммиак, хладагент, высокая удельная холодопроизводительность, GWP, HFC, ODP, окружающая среда, углерод.

Использование эффекта Зеебека для увеличения интенсивности...

Используя тепло поверхности компрессора и холод холодильного отделения, вырабатывается напряжение достаточной

Удельная теплоемкость воздуха также зависит от влажности воздуха.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся...

Удельная холодопроизводительность: Массовый расход хладагента

Холодильный коэффициент равен: Экспериментально определим площадь теплообмена конденсатора с окружащей средой

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Ключевые слова: хладагент, химический состав, рабочее давление, эффективность работы компрессора, удельная холодопроизводительность, холодильный коэффициент.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

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

где , удельный объём газа в точке «1» на входе в компрессор, м3/кг. Степень повышения давления газа в компрессоре определим из равенства

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

Проведено сравнение энерго-эффективности работы холодильной машины при двух видах воздухообмена.

На основе работы компрессора и его стоянки определялся коэффициент рабочего времени.

Удельная массовая холодопроизводительность.

Описание теоретической модели бытовой холодильной машины...

Компрессор — это “сердце” холодильной машины, он предназначен для сжатия паров хладагента. Но при сжатии происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора перегретый хладагент (газ) направляется в конденсатор.

Экспериментальное исследование особенностей работы...

Удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента (в кДж/кг)

Массовый расход хладагента: Используя холодопроизводительность установки (из паспортных данных БХМ).

Влияние недостаточной производительности конденсатора на...

Рис. 4. Холодильный цикл в координатах P-i. Рассчитаем холодопроизводительность установки.

Удельная холодопроизводительность по циклу на P-i диаграмме (Рис 4.): q =. Массовый расход = = 20  ).

Перспективы применения углекислого газа в холодильных...

углекислый газ, аммиак, хладагент, высокая удельная холодопроизводительность, GWP, HFC, ODP, окружающая среда, углерод.

Использование эффекта Зеебека для увеличения интенсивности...

Используя тепло поверхности компрессора и холод холодильного отделения, вырабатывается напряжение достаточной

Удельная теплоемкость воздуха также зависит от влажности воздуха.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся...

Удельная холодопроизводительность: Массовый расход хладагента

Холодильный коэффициент равен: Экспериментально определим площадь теплообмена конденсатора с окружащей средой

Задать вопрос