Вплив схемного рішення низькотемпературного холодильного контуру на основі екологічно безпечних холодоагентів на енергоефективність циклу
Loading...
Date
2026
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національна академія наук України, Видавничий дім «Академперіодика»
Abstract
Вступ. Штучний холод від –40 0C і нижче широко використовують для різних електротехнологічних процесів. Водночас від вибору холодильного агенту та схеми циклу залежить не лише енергетична ефективність, а й екологічна безпека холодильної установки.
Проблематика. Для умов глибокого холоду використовують багатоступеневі або каскадні схеми з раціональним підбором пар холодоагентів задля максимальної ефективності.
Мета. Оцінити вплив схемного рішення з урахуванням екологічних властивостей холодоагентів на енергоефективність низькотемпературного холодильного циклу через коефіцієнт термотрансформації (СОР) та ексергетичний ККД (ε) й надати практичні рекомендації щодо вибору схеми і холодоагентів.
Матеріали й методи. Застосовано термодинамічний та ексергетичний порівняльний аналіз теоретичних низькотемпературних холодильних циклів, виконано їх числове моделювання у Refprop відповідно до заданих температур (tконд = 45 0С, tкип = –45 0С). Як об’єкт використано двоступеневу парокомпресійну холодильну машину (ПКХМ) з проміжною ємністю та змійовиком, каскадну холодильну машину для пар холодильних агентів R717/R13, R717/R23, R717/R290, R717/R744, R717/R32, модифікований каскадний цикл, триступеневу ПКХМ.
Результати. Найбільшу енергоефективність (COP = 2,22; ε = 0,372) досягнуто для триступеневої ПКХМ на R717. Серед традиційних каскадних холодильних циклів найбільш енергоефективною (COP ≈ 2,00) та екологічною парою є R717/R290. Модифікований каскадний цикл перевершив за ефективністю традиційні каскадні схеми (COP ≈ 2,07), а його застосування дозволяє суттєво зменшити термомеханічні параметри, що позитивно впливає на ресурс компресорів.
Висновки. Для низькотемпературних застосувань доцільно віддавати перевагу багатоступеневим ПКХМ на R717, які за ефективністю перевершують каскадні схеми. Якщо ключовим є підвищення надійності установки, доцільно розглянути використання модифікованого каскадного циклу на R717/R290. Для такого циклу запропоновано правило вибору проміжної температури.
Description
Keywords
TECHNOLOGY
Citation
Козін, В., Шарапов, С., & Барсукова, Г. (2026). Вплив схемного рішення низькотемпературного холодильного контуру на основі екологічно безпечних холодоагентів на енергоефективність циклу. Science and Innovation, 22(1), 94–106. https://doi.org/10.15407/scine22.01.094