Оценка второго закона диметилового эфира и его смесей в бытовой холодильной системе

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 275 (2023) Цитировать эту статью

801 Доступ

Подробности о метриках

Диметиловый эфир (ДМЭ) и его смесь хладагентов (R429A, R435A и R510A) рассматриваются в анализе второго закона этого исследования как потенциальная замена R134a. Характеристики различных хладагентов в парокомпрессионной холодильной системе исследуются с использованием пакета проектирования CYCLE D. Программное обеспечение REFPROP 9.0 используется для определения всех тепловых и физических параметров ДМЭ и его смеси хладагентов. Обсуждаются параметры производительности второго закона, такие как дефекты эффективности, генерирование энтропии и ExergyEfficiency. Хладагенты R429A и R510A более энергоэффективны, чем R134a, в диапазоне температур конденсации от 30 до 55 °C при температуре испарения – 10 °C. R134a превосходил R429A и R510A по эксергетической эффективности на 2,08 и 0,43% соответственно. По сравнению с другими потерями в различных компонентах эксергетические потери компрессора больше и составляют 37–40% от общих эксергетических потерь. Используя RE170 и его смеси, парокомпрессионная холодильная система часто работает лучше по второму закону, чем R134a.

Результат показывает, что наибольшие дефекты эффективности имеют компрессор, за ним следуют конденсатор и испаритель. Таким образом, улучшение конструкции компрессора имеет наибольшее значение для улучшения производительности системы за счет снижения общей необратимости.

R134a эффективно используется в бытовых холодильниках (ПГП 1430) в качестве альтернативы ХФУ, имеющему высокий ОРП и ПГП1,2. Киотский протокол 1997 года определил его как парниковый газ; таким образом, его производство и использование прекратятся в течение следующих десятилетий. В результате их место займут экологически чистые хладагенты3,4. Согласно правилам ЕС, теперь важно найти замену хладагенту с низким ПГП5,6. В таблице 1 приведены физические характеристики исследуемых хладагентов. По словам Николаса Кокса7, отсутствие температурного скольжения и разделения делает диметиловый эфир более эффективным, чем смесь углеводородов. Валентинапостол и др.8 проводят сравнительный термодинамический анализ с использованием хладагентов R717, R12, R134A, R22, DME и смеси R404A, R407C в холодильной системе. Согласно результатам этого исследования, ДМЭ может использоваться в качестве хладагента и хорошей замены R12 и R134a.

Диметиловый эфир (ДМЭ, C2H6O), по мнению Б.М. Адамсона9, обладает рядом желательных характеристик в качестве замены R134a. Некоторые из них — улучшенные возможности теплопередачи, хорошая стабильность давления/температуры при использовании натуральных смазочных материалов, относительно низкая стоимость и быстрый доступ. Он также очень экологичен и совместим с большинством материалов, используемых в холодильных системах.

Различные исследователи10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31 проанализировали тепловые характеристики видеомагнитофона. системы с ДМЭ и его смесями. Результат показывает, что исследованные хладагенты являются возможными альтернативами R134a. Ки-Юнг Парк и др.32 исследовали эффективность бытовых очистителей воды с использованием R429A. Результаты показывают, что температура нагнетания компрессора и потребление энергии составляют 13,40 C и на 28,9% ниже по сравнению с R134a. Чоедэсон и др.33 исследовали эффективность R435A (комбинации DME и R152a) в качестве замены домашним водоочистителям R134a. По сравнению с HFC 134a, потребление электроэнергии и температура выбросов были соответственно на 12,7% и 3,7 °C ниже. Используя R510A, Ки-Юнг Парк и др.34 исследовали эффективность бытовых водоочистителей. Результат показывает, что температура нагнетания компрессора и энергопотребление на 3,70°С и на 22,3% ниже по сравнению с R134a35,36. В этом исследовании характеристики системы по второму закону исследуются с использованием хладагентов RE170, R429A, R435A и R510A в качестве возможных альтернатив R134a.