Влияние длины капиллярной трубки на производительность бытового холодильника с экосистемой

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14460 (2022) Цитировать эту статью

1842 г. Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В бытовых системах отопления и охлаждения часто используются капиллярные устройства. Использование спирального капилляра исключает необходимость использования в системе легких холодильных устройств. На капиллярное давление заметно влияют геометрические параметры капилляра, такие как длина, средний диаметр и шаг. Эта статья посвящена влиянию длины капилляра на производительность системы. В эксперименте использовались три капиллярные трубки разной длины. Данные по R152a были изучены в различных условиях для оценки влияния изменения длины. Максимальный КПД достигается при температуре испарителя − 12 °С и длине капилляра 3,65 м. В результате показано, что производительность системы повышается, когда длина капилляра увеличивается до 3,65 м по сравнению с 3,35 м и 3,96 м. В результате, когда длина капилляра увеличивается до определенной величины, производительность системы улучшается. Результаты эксперимента сравнивались с результатами анализа вычислительной гидродинамики (CFD).

Холодильник — это охлаждающее устройство, содержащее теплоизолированное отделение, а холодильная система — это система, которая производит охлаждающий эффект в изолированном отделении. Поскольку охлаждение определяется как процесс удаления тепла из пространства или вещества и передачи этого тепла другому пространство или вещество. В настоящее время холодильники широко используются для хранения продуктов, которые портятся при температуре окружающей среды; В холодильнике с низкой температурой порча, вызванная ростом бактерий и другими процессами, происходит гораздо медленнее. Хладагент — это рабочая жидкость, используемая в качестве поглотителя тепла или охлаждающего агента в процессе охлаждения. Хладагент собирает тепло путем испарения при низких температурах и давлениях, а затем конденсируется при более высоких температурах и давлениях, выделяя его. Кажется, что эта область охлаждается, поскольку тепло отводится из охлаждаемой камеры. Процесс охлаждения происходит в системе, включающей компрессор, конденсатор, капилляр и испаритель. Холодильник – это холодильная установка, используемая в данном исследовании. Холодильники широко используются во всем мире, и это оборудование стало домашней необходимостью. Производительность современного холодильника достаточно эффективна, но исследования по улучшению системы все еще продолжаются. Одним из основных недостатков R134a является то, что он, как известно, нетоксичен, но имеет очень высокий потенциал глобального потепления (ПГП). R134a, используемый в бытовых холодильниках, был включен в Киотский протокол Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата1,2. Однако, как следствие, использование R134a должно быть значительно сокращено3. Из экологических, финансовых и медицинских проблем важно найти хладагенты с низким уровнем глобального потепления4. Многочисленные исследования доказали, что R152a является экологически безопасным хладагентом. Моханрадж и др.5 исследовали теоретическую возможность использования R152a и углеводородных хладагентов в бытовых холодильниках. Было обнаружено, что углеводороды неэффективны в качестве отдельных хладагентов. R152a более энергоэффективен и экологичен, чем хладагенты, выведенные из употребления. Боладжи и др.6. В парокомпрессионном холодильнике сравнивались характеристики трех экологически чистых хладагентов HFC. Они пришли к выводу, что R152a можно использовать в системах сжатия пара и заменить R134a. R32 имеет такие недостатки, как высокое давление и низкий коэффициент полезного действия (КПД). Боладжи и др.7 протестировали R152a и R32 в качестве замены R134a в домашнем холодильнике. Согласно исследованию, средний КПД R152a на 4,7 процента выше, чем у R134a. R152a и R134a были испытаны в холодильной установке с герметичным компрессором Cabello et al. 8. R152a был испытан в холодильной системе Боладжи и др.9. Они пришли к выводу, что R152a является наиболее энергоэффективным: холодопроизводительность на тонну на 10,6% меньше, чем у предыдущего R134a. Более высокая объемная холодопроизводительность и КПД были продемонстрированы на R152a. Чавхан и др.10 проанализировали эффективность R134a и R152a. Исследование двух исследованных хладагентов показало, что R152a является наиболее энергоэффективным. R152a имеет КПД на 3,769 процента выше, чем у R134a, и его можно использовать в качестве замены. Боладжи и др.11 изучали различные хладагенты с низким ПГП в качестве альтернативы R134a в холодильных системах, поскольку они имеют низкий потенциал глобального потепления. Самая высокая энергетическая эффективность среди оцененных хладагентов была у R152a, который потреблял на 30,5 процента меньше электроэнергии на тонну охлаждения, чем R134a. По мнению авторов, R161 необходимо будет полностью перепроектировать, прежде чем его можно будет использовать в качестве замены. Многие исследователи проводили различные экспериментальные работы в бытовых холодильниках для повышения производительности системы с помощью хладагентов с низким ПГП и смеси с R134a в качестве будущей альтернативной замены в холодильной системе12,13,14,15,16,17,18,19,20 ,21,22,23. Баскаран и др.24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35 исследовали эффективность нескольких экологически чистых хладагентов и комбинаций с R134a в качестве перспективной альтернативной замены в различных испытаниях на парокомпрессионная холодильная система. Тивари и др.36 использовали экспериментальный анализ и CFD-анализ для сравнения характеристик капиллярных трубок с различными хладагентами и диаметрами трубок. Анализ проводится с помощью программного обеспечения ANSYS CFX. Рекомендуется использовать лучшую винтовую спиральную конструкцию. Пуния и др.16 исследовали влияние длины, диаметра капиллярной трубки и диаметра змеевика на массовый расход хладагента сжиженного нефтяного газа через спиральные змеевики. Согласно полученным результатам, регулировка диапазона длины капилляров от 4,5 до 2,5 м увеличила массовый расход в среднем на 25%. Сойлемез и др.16 использовали три различные модели турбулентности (вязкости) для проведения CFD-анализа отделения для свежих продуктов бытового холодильника (DR), чтобы получить представление не только о скорости охлаждения отделения для свежих продуктов, но также о воздухе и распределение температуры внутри отсека при его загрузке. Прогнозы разработанной CFD-модели наглядно иллюстрируют поля воздушного потока и температуры внутри FFC.