Аналіз термодинамічної ефективності холодильних циклів в залежності від визначальних теплофізичних властивостей робочих речовин

Автор(и)

  • Вікторія Тарасова Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3252-7619
  • Михайло Кузнецов Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5180-8830

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-774X.2021.01.10

Анотація

Показано принципову можливість визначення термодинамічної ефективності циклів холодильних машин і теплових насосів за обмеженою кількістю даних про властивості робочих речовин. Проведено дослідження термодинамічної ефективності парокомпресійних одноступінчастих простих і регенеративних циклів холодильних машин на різних робочих речовинах, отримано узагальнені регресійні залежності. Запропоновано нове аналітичне рівняння для оцінки ефективності простого і регенеративного циклів на основі визначального модифікованого критерію Клаузіуса.

Посилання

Klein S. A., Reindl D. T. and Brownell K. (2000), “Refrigeration system performance using liquid-suction heat exchangers”, Int. J. Refrigeration, vol. 23(8), pp. 588–596, doi: 10.1016/S0140-7007(00)00008-6.

Chajchenec N. S. (1987), “Sposoby povyshenija jeffektivnosti teplonasosnyh sushil'nyh ustanovok [Ways to improve the efficiency of heat pump drying plants]”, Holodil'naja tehnika [Refrigeration technique], no. 7, pp. 15–20.

Stoecker W. F. and Walukas D. J. (1981), “Conserving energy in domestic refrigerators through the use of refrigerant mixtures”, Int. J. Refrigeration, vol. 4(4), pp. 201–208, doi: 10.1016/0140-7007(81)90051-7.

McLinden M. O. (1990), “Optimum refrigerants for non-ideal cycles: an analysis employing corresponding states”, 1990 USNC/IIR Purdue Refrigeration Conference and 1990 ASHRAE Purdue CFC Conference, July 17–20, Purdue University, West Lafayette, Indiana, pp. 69–79.

Bivens D. B., Allgood C. C., Rizzo J. J., Shiflett M. B., Patron D. M., Chisolm T. E. C., Shealy G. S., Yokozeki A., Wells W. D. and Geiger K. A. (1994), “HCFC-22 alternative for air conditioners and heat pumps”, ASHRAE transactions 1994: Technical and symposium papers, vol. 100(2), pp. 566–572.

Dоmanski P. A. and McLinden M. O. (1992), “A simplified cycle simulation model for the performance rating of refrigerants and refrigerant mixtures”, Int. J. Refrigeration, vol. 15(2), pp. 81–88, doi: 10.1016/0140-7007(92)90031-O.

Man Y., Yang H. and Fang Z. (2008), "Study on hybrid ground-coupled heat pump systems", Energy Build., vol. 40(11), pp. 2028–2036, doi: 10.1016/J.ENBUILD.2008.05.010.

Agrawal D. C. and Menon V. J. (1993), “Finite-time Carnot refrigerators with wall gain and product loads”, J. Appl. Phys., vol. 74(4), pp. 2153–2158, doi: 10.1063/1.354748.

Feidt M. (2010), “Thermodynamics applied to reverse cycle machines, a review”, Int. J. Refrigeration, vol. 33(7), pp. 1327–1342, doi: 10.1016/j.ijrefrig.2010.07.016.

Shelton M. R. and Grossmann I. E. (1985), “A shortcut procedure for refrigeration systems”, Comput. Chem. Eng., vol. 9(6), pp. 615–619, doi: 10.1016/0098-1354(85)87017-4.

Alefeld G. (1987), “Efficiency of compressor heat pumps and refrigerators derived from the second law of thermodynamics", Int. J. Refrigeration, vol. 10(6), pp. 331–341, doi: 10.1016/0140-7007(87)90119-8.

Matsevityi Ju. M., Bratuta Je. G., Kharlampidi D. Kh. and Tarasova V. A. (2014), Sistemno-strukturnyj analiz parokompressornyh termotransformatorov [System-structural analysis of steam compressor thermotransformers], IPMash NAN Ukrainy [IPMash of NAS of Ukraine], Kharkov, Ukraine, 269 p.

Lorencen G. (1991), “Holod, jenergija i okruzhajushhaja sreda [Cold, energy and the environment]”, Holodil'naja tehnika [Refrigeration technique], no. 5, pp. 3–6.

Kalnin' I. M. and Fadekov K. N. (2006), “Ocenka jeffektivnosti termodinamicheskih ciklov parokompressionnyh holodil'nyh mashin i teplovyh nasosov [Evaluation of the efficiency of thermodynamic cycles of vapor compression refrigerating machines and heat pumps]”, Holodil'naja tehnika [Refrigeration technique], no. 3, pp. 16–25.

Morozjuk T. V. (2006), Teorija holodil'nyh mashin i teplovyh nasosov [Theory of refrigerating machines and heat pumps], Negociant [Negociant], Odessa, Ukraine, 721 p.

Kharlampidi D. Kh., Tarasova V. A. and Kuznetsov M. A. (2015), “Sovremennye metody termojekonomicheskogo analiza i optimizacii holodil'nyh ustanovok [Modern methods of thermoeconomic analysis and optimization of refrigeration units]”, Tehnicheskie gazy [Industrial gases], no. 6, pp. 55–64, doi: 10.18198/j.ind.gases.2015.0802.

Kharlampidi D., Tarasova V., Kuznetsov M. and Omelichkin S. (2016), “Application of graphic apparatus of C-curves for the analysis and optimization of supercritical cycles of thermotransformers”, Eastern-European J. Enterprise Technologies, vol. 5, no. 8(83), pp. 20–25, doi: 10.15587/1729-4061.2016.79988.

Andrjushhenko A. I., Dubinin A. B. and Krylov E. E. (1988), “Zavisimost' optimal'noj konfiguracii ciklov gazoturbinnyh ustanovok ot termodinamicheskih svojstv rabochih tel [Dependence of the optimal configuration of the cycles of gas turbine plants on the thermodynamic properties of working substances]”, Izvestija vuzov. Jenergetika [Proc. of universities. Energy], no. 6, pp. 50–55.

Andrjushhenko A. I. (1975), Osnovy tehnicheskoj termodinamiki real'nyh processov [Fundamentals of technical thermodynamics of real processes], Vysshaja shkola [High school], Moscow, Russia, 264 p.

Dоmanski P. A., Didion D. A. and Doyle J. P. (1994), “Evaluation of suction-line/liquid-line heat exchange in the refrigeration cycle”, Int. J. Refrigeration, vol. 17(7), pp. 487–493, doi: 10.1016/0140-7007(94)90010-8.

Kruze A. S. (1973), “Teploperedacha i gidrodinamika v regenerativnyh teploobmennikah malyh holodil'nyh mashin [Heat transfer and hydrodynamics in regenerative heat exchangers of small refrigeration machines]”, Holodil'naja tehnika [Refrigeration technique], no. 9, pp. 46–49.

Jakobson V. B. (1964), “Issledovanie vlijanija peregreva vsasyvaemogo para na rabotu holodil'noj mashiny [Investigation of the influence of suction steam overheating on the operation of the refrigerating machine]”, Holodil'naja tehnika [Refrigeration technique], no. 2, pp. 22–29.

Rozenfel'd L. M. and Tkachev A. G. (1960), Holodil'nye mashiny i apparaty [Refrigerating machines and apparatus], Gostorgizdat [Gostorgizdat], Moscow, Russia, 656 p.

Matsevityi Ju. M., Kharlampidi D. Kh., Tarasova V. A. and Kuznetsov M. A. (2016), Termojekonomicheskaja diagnostika i optimizacija parokompressornyh termotransformatorov [Thermoeconomic diagnostics and optimization of steam compressor thermotransformers], ChP “Tehnologicheskij Centr” [PE “Technological Center”], Kharkov, Ukraine, 160 p.

Kuznetsov M. A., Tarasova V. A. and Kharlampidi D. Kh. (2019), “Method for the Optimal Design of Vacuum-Evaporative Heat Pumps”, J. Mechanical Engineering, vol. 22(2), pp. 21–31, doi: 10.15407/pmach2019.02.021.

Kuznetsov M., Kharlampidi D., Tarasova V. and Voytenko E. (2016), “Thermoeconomic optimization of supercritical refrigeration system with the refrigerant R744 (CO2)”, Eastern-European J. Enterprise Technologies, vol. 6, no. 8(84). pp. 24–32, doi: 10.15587/1729-4061.2016.85397.

Опубліковано

2021-10-28

Як цитувати

Тарасова, В., & Кузнецов, М. (2021). Аналіз термодинамічної ефективності холодильних циклів в залежності від визначальних теплофізичних властивостей робочих речовин. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетичнi та теплотехнiчнi процеси й устаткування, (1), 60–70. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2021.01.10

Номер

Розділ

Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування