Аналіз термодинамічних характеристик циклів автокаскадного охолодження із застосуванням натуральних робочих речовин
Ескіз недоступний
Дата
2024
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНТУ, кафедра кріогенної техніки
Анотація
Автокаскадне охолодження є ключовим технічним рішенням для досягнення температур нижче −40°C. Основним чинником, який впливає на продуктивність циклу, є ефективність поділу суміші холодоагентів. Хоча фракціонування дозволяє очищати низькокиплячі компоненти, воно водночас зменшує масову витрату холодоагенту у випарнику, що може призвести до зниження ефективності.
У роботі виконано термодинамічний аналіз двох вдосконалених автокаскадних циклів, які поєднують фракціонування з флеш-сепарацією. Проведений літературний огляд підтвердив, що такі конфігурації не лише підвищують чистоту низькокиплячих компонентів, але й забезпечують збільшення масової витрати холодоагенту у випарнику, що покращує продуктивність системи.
Результати термодинамічного аналізу показали, що вдосконалені цикли значно перевершують базові (базовий автокаскадний цикл — БАКЦ, і цикл із фракціонуванням — ФАКЦ) за показниками енергетичної ефективності та ексергетичного коефіцієнта. У розрахункових умовах масова концентрація низькокиплячих компонентів у циклах з покращеним (ФПАКЦ) і модифікованим фракціонуванням (ФМАКЦ) зросла на 4,21% і 2,97% відповідно порівняно з базовими циклами.
Масова витрата холодоагенту у випарнику у вдосконалених циклах збільшилася на 25,87% і 34,78%. Крім того, значення COP і ексергетичного КПД для ФПАКЦ і ФМАКЦ виявилися на 42,57% і 45,44%, а також на 46,61% і 55,15% вищими відповідно, порівняно з базовим циклом. Поєднання фракціонування та флеш-сепарації дозволило усунути недоліки низької ефективності поділу у БАКЦ і низької масової витрати у ФАКЦ, забезпечивши значне підвищення продуктивності автокаскадного циклу.
Опис
Ключові слова
автокаскадні цикли, флеш-сепарація, фракціонування, енергетична ефективність, ексергетична ефективність