НЕАЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ В ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ Л.А

НЕАЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ В ТЕПЛОВЫХ НАСОСАХ
Л.А. Огуречников, Н.Н.Мезенцева
Институт теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН
пр-т акад. Лаврентьева 1, г. Новосибирск, Россия, 630090
Тел.: (383) 330-60-40; факс: (383) 330-84-80
E-mail: ola@itp.nsc.ru
Озабоченность человечества глобальным потеплением климата на планете способствовало
выработке рекомендаций и требований, предъявляемых к хладагентам четвертого поколения,
отличительной особенностью которых является ограничение эмиссии парниковых газов.
Постановка задачи сводится к рассмотрению технической возможности и энергетической
эффективности теплонасосных установок при работе на хладоновых неазеотропных смесях.
Исследование
предполагает
два
критерия
эффективности-достижение
минимально
возможного потенциала глобального потепления при нулевом зонном эффекте и
максимального коэффициента преобразования энергии. В качестве метода исследования
принят метод математического моделирования. Экологический анализ группы хладонов по
критериям
глобального
потепления
позволил
определить
хладагенты,
в
качестве
компонентов фреоновых смесей. В результате к рассмотрению приняты в качестве рабочих
тел закрытого теплосилового контура теплового насоса неазеотропные смеси R32/R134a и
R32/R152a. Расчет термодинамических параметров бинарных смесей, необходимых для
анализа реализуемого термодинамического цикла, выполнен по свойству аддитивности
термодинамических функций входящих в смесь компонентов. Для заданных постоянных
давлений в процессах испарения и конденсации была выполнена корректировка температур
на правой и левой кривой равновесия с учетом зарубежных экспериментальных значений
температурного глайда смесевых хладагентов. Результаты исследований показали высокую
энергетическую эффективность теплонасосных установок в режимах теплоснабжения на
экологически чистых неазеотропных смесях R32/R134a и R32/R152a, несмотря на принятые
методические допущения. В рассмотренной совокупности хладонов, перспективных к
применению в парокомпрессионных ТНУ, неазеотропные смеси R32/R134a (30/70) и
R32/R152a (50/50), обладают наибольшей удельной объемной энергией по сравнению с
чистыми хладагентами R134а и R152a. При этом более предпочтительной является
неазеотропная смесь R32/R152a (50/50).Полученные результаты исследований показывают,
что в бивалентном режиме работы теплового насоса (62,8%) и котельной установки (37,2%)
эффективность использования энергоресурсов достаточно высокая и составляет порядка
36%.
NONAZEOTROPIC MIXTURES IN HEAT PUMPS
L.A. Ogurechnikov, N.N. Mezentseva
Kutateladze Institute of Thermophysics SB RAS
Lavrentiev av. 1, Novosibirsk, Russia, 630090
Tel.: (383) 330-60-40; fax: (383) 330-84-80
E-mail: ola@itp.nsc.ru
Recently the task of reliable heat supply of a high quality with a minimal negative effect on
environment and acceptable energy and economic efficiency becomes very urgent. The mankind
concern about global warming on our planet caused the development of recommendations and
requirements to the coolants of the forth generation, whose feature is restriction of emissions of the
greenhouse gases. The problem statement is reduced to consideration of technical possibility and
energy efficiency of heat pumps at operation with freon nonazeotropic mixtures at different
conditions of heat supply (heat and hot water supply). Mathematical modeling was taken as the
method of research. Thermodynamic parameters of binary mixtures R32/R134a and R32/R152a,
required for analysis of the current thermodynamic cycle, were calculated by additivity of
thermodynamic functions of the mixture components. The temperatures on the left and right
equilibrium curves were adjusted for the given constant pressures of evaporation and condensation
with consideration of experimental values of the temperature glide of the mixture coolants, obtained
by the foreign researchers. Results of investigation have shown the high energy efficiency of heat
pumps on ecologically safe nonazeotropic mixtures of R32/R134a and R32/R152a, despite the
accepted methodological assumptions. Among the considered coolants promising for application in
vapor compression heat pumps, the nonazeotropic mixtures of R32/R134a (30/70) and R32/R152a
(50/50) have the maximal specific volumetric energy in comparison with pure coolants R134а and
R152a. At this, the nonazeoptropic mixture of R32/R152a (50/50) is more preferable. The results of
investigation show that at bivalent operation of the heat pump (62.8%) and boiler plant (37.2%) the
efficiency of energy resource application is relatively high and makes up about 36%.