НОВИЙ ПІДХІД ДО ОПТИМІЗАЦІЇ СКЛАДУ СУМІШЕВОГО ХОЛОДОАГЕНТУ

Abstract

Кріорефрижератори Джоуля-Томсона, що працюють на сумішевих робочих тілах, мають значні переваги перед холодильними машинами, які використовують чисті холодоагенти. В процесі оптимізації складу зеотропних сумішей холодоагентів необхідно враховувати особливості роботи компресорів об'ємної дії. Відомо, що подача поршневого компресора суттєво залежить від ступеня стиснення і тиску нагнітання компресора. Тому оптимізувати склад зеотропних сумішей холодоагентів за фіксованої молярної витрати, як це робиться в багатьох дослідженнях, недоцільно. У цій статті описано метод оптимізації роботи холодильної машини, що працює на п’ятикомпонентній зеотропній суміші холодоагентів. В якості цільової функції було обрано максимальну холодопродуктивність установки, побудованої на базі герметичного компресора TAG 2513Z, за температури об'єкта охолодження 120 К. Під час оптимізації варіювалися такі параметри: тиск нагнітання і всмоктування компресора, склад п’ятикомпонентної робочої суміші, а також температура перед дросельним вентилем і температура на вході в фазовий сепаратор. В результаті обробки результатів чисельного експерименту було отримано аналітичний вираз, який апроксимує роботу холодильної установки в залежності від восьми параметрів, що варіювалися. Це дозволило знайти оптимальний режим роботи холодильної машини, за якого досягається максимальна холодопродуктивність.  За оптимального режиму роботи холодильної машини тиск всмоктування становить 2.35 бар, а тиск нагнітання – 16.0 бар. За оптимального складу робочої речовини досягається максимальна холодопродуктивність 147.7 Вт за витрати енергії компресором 2.36 кВт.