Обґрунтування застосування робочих речовин «нового покоління» у випарниках холодильних і теплонасосних установок

Abstract

Наведено енергетичне та екологічне обґрунтування застосування озонобезпечних холодоагентів R1234yf, R513a і R448a в холодильних і теплонасосних установках. При виборі робочих речовин крім екологічних показників були враховані такі параметри, як холодильний коефіцієнт; допустимі по міцності конструкції машин, тиск конденсації і різниця тисків; питома об'ємна холодопродуктивність, величиною якої визначаються розміри компресора; відношення тисків, більш низькі значення якого обумовлюють більш високі робочі коефіцієнти компресора. Для обґрунтування можливості заміни холодоагентів R134a і R404a на холодоагенти «нового покоління» R1234yf, R513a і R448a зроблено порівняння циклів холодильних машин і циклів теплонасосних установок для зазначених холодоагентів на одних температурних рівнях. Для побудови циклів процесів, що характеризують роботу холодильних установок, були прийняті такі температури: температура кипіння –15 °С, температура конденсації 30 °С; для побудови циклів процесів, що характеризують роботу теплонасосних установок: температура кипіння 5 °С, температура конденсації 40 °С. За вихідними даними були побудовані цикли холодильної та теплонасосної установок на lgp-h діаграмах для кожного досліджуваного холодоагенту. На рисунках наведені цикли для однокомпонентного холодоагенту R1234yf і сумішевих холодоагентів R448a і R513a. Пропоновані озонобезпечні холодоагенти практично не поступаються замінним холодоагентам за основними показниками ефективності роботи холодильної машини: питомої масової холодопродуктивності і холодильного коефіцієнта. При використанні пропонованих холодоагентів масова витрата зменшиться в 1,8 рази, споживана потужність теплонасосних і холодильних систем зменшиться в 1,4 рази, проте вартість даних холодоагентів у 10 разів більше вже використовуваних холодоагентів.

The energy and environmental justification of the use of ozone-safe refrigerants R1234yf, R513a and R448a in refrigeration and heat pump installations is given. If you select working substances in addition to environmental indicators were taken into account parameters such as refrigerating factor; allowable strength design machine the condensing pressure and pressure difference; specific volumetric refrigerating effect, the value of which determines the size of the compressor, pressure ratio, lower values of which contribute to higher operating ratios of the compressor. In order to justify the possibility of replacing refrigerants R134a and R404a with "new generation" refrigerants R1234yf, R513a and R448a, a comparison of cycles of refrigeration machines and cycles of heat pump units for these refrigerants at the same temperature levels was made. To construct the cycles of processes characterizing the operation of refrigeration units, the following temperatures were adopted: boiling point –15 °C, condensation temperature 30 °C; to construct the cycles of processes characterizing the operation of heat pump units: boiling point 5 °C, condensation temperature 40°C. According to the initial data, cycles of refrigeration and heat pump units were constructed using lgp-h diagrams for each refrigerant under study. The figures show the cycles for the one-component refrigerant R1234yf and the mixed refrigerants R448a and R513a. The offered ozone-safe refrigerants practically do not concede to replaced refrigerants on the main indicators of efficiency of work of the refrigerating machine: specific mass refrigerating capacity and refrigerating coefficient. When using the proposed refrigerants, the mass consumption will be reduced by 1.8 times, the power consumption of heat pump and refrigeration systems will be reduced by 1.4 times, but the cost of these refrigerants is 10 times more than the already used refrigerants.