Усовершенствованный метод расчета герметичного компрессора с использованием ограниченного количества испытаний на новом хладагенте-диметиловом эфире тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат технических наук Минашкин, Михаил Григорьевич

• Минашкин, Михаил Григорьевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Минашкин, Михаил Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ методов описания характеристик холодильных герметичных компрессоров. Постановка задач исследования.

1.1.Методы описания характеристик холодильных герметичных компрессоров.

1.2.Влияние физических свойств хладагентов на характеристики холодильных герметичных компрессоров.

1.3.Диметиловый эфир как холодильный агент.

1.4 .Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. Моделирование характеристик малых холодильных герметичных компрессоров.

2.1. Моделирование и методика расчета характеристик холодильных малых герметичных компрессоров.

2.2. Расчет термодинамических свойств хладагентов.

2.3. Методика расчета эмпирических коэффициентов kFoc, kFH, Я, tj3.

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования характеристик холодильного герметичного компрессора.

3.1. Экспериментальный стенд для исследования характеристик холодильного герметичного компрессора.

3.2. Объект испытаний, методика проведения и обработки результатов испытаний.

3.3. Оценка погрешностей измерений.

3.4. Анализ результатов испытаний холодильного герметичного компрессора на хладагенте R-12.

3.5. Анализ результатов испытаний холодильного герметичного компрессора на диметиловом эфире.

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Усовершенствованный метод расчета герметичного компрессора с использованием ограниченного количества испытаний на новом хладагенте-диметиловом эфире»

Венская конвенция об охране озонового слоя (1985 г.) и дополняющий ее Монреальский протокол о прекращении потребления веществ, разрушающих озоновый слой (1987 г.) и о временном и количественном ограничении применения веществ, имеющих малый потенциал разрушения озонового слоя, Киотский протокол к «Рамочной конвенции ООН об изменении климата» о регулировании эмиссии парниковых газов (веществ, имеющих высокий потенциал глобального потепления - GWP), другие международные и национальные документы послужили мощным толчком к интенсивной разработке альтернативных озонобезопасных хладагентов (обладающих низким озоноразрушаюбщим потенциалом - ODP), предназначенных для замены в первую очередь хладагента R-12 ,в последующем R-22.

Одним из перспективных направлений поиска явилось использование в качестве альтернативных так называемых «природных» хладагентов, прежде всего углеводородов: пропана, н-бутана, изобутана, диметилового эфира и их смесей.

Углеводороды, как хладагенты, обладают рядом достоинств: высокими термодинамическими свойствами, низкой себестоимостью, хорошей растворимостью в маслах, инертностью к большинству конструкционных материалов и др.

Существенным недостатком углеводородов, ограничивающим их широкое применение, является высокая пожаро- и взрывоопасность. Несмотря на это, они достаточно широко применяются в нефтехимии в промышленных холодильных установках, а в последнее время и в бытовых холодильниках, для которых характерна малая величина заправки хладагента (ГОСТ Р МЭК 66035-2-24-2001, разрешающий использование в приборах бытовой холодильной техники углеводородов при ограниченной массе заправки - до 150 г).

Одним из наиболее перспективных углеводородов в качестве хладагента является диметиловый эфир, особенно для транспортных холодильных установок, поскольку может использоваться в качестве экологически чистого моторного дизельного топлива.

Широкие исследования по применению диметилового эфира в качестве хладагента проводятся на кафедре «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» МГТУ им. Н.Э.Баумана. Разработаны методы расчета термодинамических свойств и циклов на диметиловом эфире, созданы опытные образцы транспортных холодильных установок, проведены исследования по применению диметилового эфира в бытовых холодильниках и морозильниках. В то же время особенности работы холодильных герметичных компрессоров, теплообменной аппаратуры на диметиловом эфире изучены недостаточно.

Заключение диссертации по теме «Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения», Минашкин, Михаил Григорьевич

выводы.

1. Разработан и обоснован метод расчета характеристик холодильного герметичного компрессора на новых хладагентах с ограниченным объемом испытаний, основанный на введении наряду с коэффициентами подачи и электрического к.п.д. компрессоров двух коэффициентов, учитывающих теплообмен хладагента под кожухом компрессора с окружающей средой и нагнетательным трубопроводом; показано, что эти коэффициенты являются линейными функциями расхода.

2. Проведено экспериментальное исследование характеристик холодильного герметичного компрессора ВН 315(2) на хладагентах R-12 и диметиловом эфире; получены эмпирические зависимости для расчета характеристик герметичного компрессора со среднеквадратичной погрешностью аппроксимации экспериментальных данных:

5{Х) = 5.63. .5.82%; б(пэ) = 2.64.5.71%;

S(kFoc) = 3.31.6.88%;

S{kFH)=3.13.3.66%.

3. Сравнительный анализ энергетических характеристик холодильного герметичного компрессора при работе на хладагенте R-12 и диметиловом эфире показывает, что в диапазоне температур кипения -15°С.-10°С эти хладагенты сопоставимы; для более высоких температур кипения диметиловый эфир превосходит хладагент R-12 по эффективности и объемной холодопроизводительности.

4. По результатам анализа экспериментальных данных установлено, что отношение температуры на всасывании в компрессор Т, к температуре хладагента под кожухом компрессора Г/ - величина, практически не Т зависящая от режима работы: для R-12 —1 = 0.892.0.908, для ДМЭ Т

0.891.0.902, в связи с чем методика расчета характеристик Т] холодильного герметичного компрессора упрощается.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Минашкин, Михаил Григорьевич, 2005 год

1. Холодильные компрессоры: Справочник. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 421 с.

2. Френкель М.И. Поршневые компрессоры 3-е изд.: — Л.: Машиностроение, 1969. — 398 с.

3. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины М.: Пищевая промышленность, 1977.-291 с.

4. Якобсон В.Б. Тепловой расчет и обобщенные характеристики малых холодильных компрессоров // Холодильная техника. 1970. - №3. — С.23-29.

5. Якобсон В.Б. Теплообмен холодильных компрессоров с окружающей средой // Холодильная техника. — 1965. — №5. С. 18-26.

6. Быков А.В. Энергетическая эффективность низкотемпературных холодильных компрессоров // Холодильная техника. — 1974. — №7. С. 3136.

7. Быков А.В. Исследование рабочего процесса низкотемпературных малых поршневых герметичных компрессоров с целью повышения их эффективности: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Москва, 1979. — 154 с.

8. Виденов И.И. Исследование тепловых процессов в герметичных фреоновых компрессорах: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Одесса, 1974. — 134 с.

9. Виденов И.И. Влияние к.п.д. встроенного электродвигателя на характеристики герметичного компрессора // Холодильная техника. 1973. -№1.-С. 30-37.

10. Клименко Т. А. Исследование низкотемпературных высокооборотных герметичных компрессоров: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Москва, 1980. 163 с.

11. Шавра В.М. Влияние перегрева всасывающего пара на работу фреонового компрессора // Холодильная техника. 1963. - №1. — С. 4-12.

12. Элькин И. А. Влияние зазора поршень^цилиндр на характеристики герметичного компрессора // Холодильная техника. 1966. - №2.-С. 14-22.

13. Дорош B.C. Механические потери в высокооборотных герметичных компрессорах // Холодильная техника. — 1976. №12. - С. 4148.

14. Lenguth М. Lustandsanderungen und Warmeaust taush in einem Kaltehompressor uncldessen Energiebilanz // Luft und Kaltetechnic. 1970. -№1.-5. 42-44.V

15. Зеликовский И.Х. Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки М.: ВО Агропромиздат, 1989. - 235 с.

16. Стандарт ASHRAE 41.9. Standart Method of Measurement of Fluid Flow.-1999.-40 c.

17. Стандарт EN 12900. Compresseurs pour fluid frigorigenes. Conditions de determination des csrscteristiques, tolerances et presentation des performances du fabricant AFNOR. 1999. — 32 c.

18. ГОСТ 17008-85. Компрессоры холодильные герметичные. Общие технические требования. -М., 1985. — 38 с.

19. Температурные режимы испытаний малых герметичных холодильных компрессоров / И.А. Афанасьева, И.М. Калнинь, В.И.Смыслов, К.Н. Фадеков // Холодильная техника. 2003. - №2. - С. 3948.

20. Хмельнюк М.Г. Научно-технические основы совершенствования малых холодильных машин (альтернативные хладагенты, схемные решения): Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. — Одесса!, 2003. 23 с.

21. L'UNITE HERMETIQUE. Герметичные компрессоры и агрегаты: Общий каталог. М., 1999. - 12 с.

22. Кобулашвили Ш.Н. Холодильная техника: Энциклопедический справочник. Т.1 -М.: Госторгиздат, 1960. — 534 с.

23. Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода) М.: Энергоатомиздат, 1995. - 231 с.

24. Диметиловый эфир рабочее тело холодильных машин / А.А. Жердев, С.Д. Глухов, А.В. Поляков, А.В. Шарабурин // Вестник МГТУ имени Н.Э.Баумана. Серия Машиностроение. — 2002. - Специальный выпуск. — С. 43-53.

25. Использование диметилового эфира как моторного топлива и хладагента / A.M. Архаров и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2003. - №6. - С. 12-28.

26. Funer V., Mitt. D. Teil Methylather Kaltetechnik Inst TH Karlsruhe: 1948.-87 p.

27. Поляков А.В. Применение диметилового эфира в качестве рабочего тела холодильных установок дизельных авторефрижераторов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. технических наук. Москва, 2001. - 25 с.

28. Жердев А.А. Разработка и исследование холодильных установок с использованием в качестве рабочих тел экологически безопасных газомоторных топлив: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 2004. — 38 с.

29. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие. 3-е изд. — JL: Химия, 1982. — 235 с.

30. DEA Mineraloel LG. Information about company and production. -2003.- 14 p.

31. Braker W. Mossman Matheson Gas Data Book. Sixth Edition-New York; 1997.-32 p.

32. Цветков О.Б. Природные холодильные агенты углеводороды //Холодильная техника. - 2002. - №7. - С. 23-30.

33. Шарабурин А.В. Исследование диметилового эфира и смесей хладонов R-22, RC-318 и R-142b для замены" R-12 в промышленных и бытовых холодильных установках: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — 2004. — 22 с.

34. Железный В.П., Хлиева О.Я., Быковец Н.П. Перспективы и проблемы применения углеводородов в качестве хладагентовч

35. Холодильная техника. 2002. - №7. - С. 41-49.

36. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред М.: Энергия, 1968.-378 с.

37. Нестационарный теплообмен / В.К. Кошкин, Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, Ярхо С.А. — М.: Машиностроение, 1973. 435 с.

38. Гантмахер. Теория матриц —М.: Наука, 1979. 452 с.

39. Ландау, Лифшиц. Механика сплошных сред -М.: Наука, 1982.233 с.

40. Бадылькес И.С. Свойства холодильных агентов М.: Пищевая промышленность, 1974.— 323 с.

41. Перельштейн И.И., Парушин Е.Б. Термодинамические и теплофизические свойства рабочих веществ холодильных машин и тепловых насосов М.: Пищевая промышленность, 1984. - 433 с.

42. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей -Л.: Химия, 1982. 3-е изд. - 345 с.

43. Бер. Техническая термодинамика —М.: Наука, 1983. — 455 с.

44. Жердев А. А. Определение термодинамических свойств хладагентов с помощью уравнения состояния Редлиха-Квонга // Вестник Международной академии холода. М.—2002. - № 2. — С. 56-62.

45. ТО атд 2.710.003. В7-21А. Вольтметр универсальный. М., 1988.-20 с.

46. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы М.: Энергия, 1978. - Изд. 3. - 144 с.

47. Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений М.: Изд. стандартов, 1973. - 89 с.

48. Лавров Н.А.; Маринин Ю.В. Поверочный расчет холодильной машины // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение -2002. Специальный выпуск. - С. 28-34.

49. Бадылькес И.С. Рабочие вещества и процессы холодильных машин М.: Государственное издательство торговой литературы, 1962. -96 с.