Теоретический анализ схемы холодильной машины, работающей на зеатропном хладагенте с большим температурным глайдом на две температуры кипения

При разработке новых рабочих веществ для холодильной техники проводятся специальные исследования на выявление их свойств, последнее позволяет находить наиболее оптимальные сочетания компонентов и их соотношение. При комбинации различных сочетаний компонентов хладагента получают его модификации. Большая часть из существующих хладагентов, нашедших практическое применение, относится к смесевым. Из смесевых хладагентов выделяют зеатропные, характеризующиеся раздельным кипением, т.е. кипением при низшей и высшей температурах (это свойство названо температурным глайдом). Зеатропные хладагенты с температурным глайдом более 7 К в настоящее время не рассматриваются как перспективные в силу сложностей, возникающих при эксплуатации и сервисе. Но, как известно то, что не находит применения в преимущественной области использования техники, при появлении потребности (в данном случае в свойстве наличия большого температурного глайда) может найти перспективу в какой-то иной технической нише, это же касается холодильных машин. Наличие технического решения для превращения недостатка в достоинство актуализирует применение объекта, использование которого не считалось рациональным. Рассмотрена схема холодильной машины, работающей на зеатропном хладагенте с большим температурным глайдом на две температуры кипения. Такая схема имеет свои преимущества и недостатки, которые рассмотрены в данной статье. Важно отметить, что предложенную схему не совсем правильно сравнивать с известной схемой на две температуры кипения или компаунд-схемой в силу разных принципов получения двух температур кипения и потенциальной возможности применения использованного в схеме принципа для работы на нескольких хладонах одновременно. В предложенной схеме движущей силой разделения хладагента на два потока в конденсаторе на «низкокипящий» и «высококипящий» компоненты служит их разница в температурах насыщения.

Обоснование: большой температурный глайд (разница между высшей и низшей температурами кипения компонентов хладагента) зеатропных смесевых хладагентов рассматривается, обычно, как отрицательный фактор, который ограничивает их применение. Как известно, недостаток при определенных условиях может быть превращен в достоинство. Использование температурного глайда зеатропной смеси дает возможность осуществить разделение компонентов хладагента для получения двух температур кипения, при этом чем больше температурный глайд, тем большую разницу температур кипения можно получить. Это позволит использовать холодильную машину для охлаждения продуктов при соответствующих температурах, в конечном итоге это расширяет применение зеатропных хладагентов, упрощает схему холодильных машин по сравнению с аналогами, использующими для двух температур кипения однокомпонентные хладагенты или квазиазеатропные смесевые вещества.

Цель: провести теоретический анализ практической реализации схемы холодильной машины, работающей на зеатропной смеси с большим температурным глайдом на две температуры кипения.

Методы: использован метод теоретической разработки, который позволил предложить и проанализировать перспективы схемы холодильной машины, работающей на зеатропном хладагенте с температурным глайдом от 7…10 ℃. Объектами исследования послужили схемы парокомпрессионных холодильных машин.

Результаты: разработана схема холодильной машины для работы на зеатропных хладагентах с получением двух температур кипения за счет температурного глайда 7…10 ℃. Результат достигается за счет разницы в температурах насыщения компонентов, которая позволяет осуществить разделение последних на стороне высокого давления (в конденсаторе(ах), которые требуют особой конструкции) с дальнейшим направлением их на в испарители с разными температурами кипения.

Заключение: исследования позволяют заключить о теоретической возможности применения зеатропного вещества для получения в схеме одной холодиной машины двух температур кипения путем разделения компонентов хладагента на стороне высокого давления за счет разницы в температурах насыщения. Однако, предложенное техническое решение требует применения соответствующих конденсаторов, схемы которых также были предложены в данной статье.