Исследование динамических характеристик парокомпрессионных холодильных машин на многокомпонентных смесях хладагентов

• Автор: Кротов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Содержание
ГЛАВА 1.

1.1.1.
1.1.2.

1.4.1.
1.4.2.
1.4.3.

ВВЕДЕНИЕ
Анализ необходимости исследования динамических характеристик ПКХМ на многокомпонентных смесях хладагентов. Методы измерения и расчёта
холодопроизводительности, постановка задач исследования
Применение низкотемпературных рефрижераторов для охлаждения объектов до температур минус
...минус 150 °С
Особенности процессов охлаждения различных материалов. Способы охлаждения и конструктивные разновидности
существующих систем охлаждения
Сравнительный анализ технических показателей и
эксплуатационных характеристик
Особенности холодильных машин, работающих по дроссельным циклам на многокомпонентных смесях
хладагентов
Расчётные методы определения холодопроизводительности ПКХМ на смесях хладагентов в нестационарных процессах
Анализ экспериментальных методов прямого и косвенного
измерения холодопроизводительности
Калориметрический метод
Метод с измерением расхода хладагента
Косвенные нестационарные методы
Выводы. Постановка задач исследования. Обоснование методов исследования

ГЛАВА 2. Теоретический анализ динамических процессов, протекающих в низкотемпературных камерах с парокомпрессионной холодильной машиной на многокомпонентных смесях хладагентов
2.1. Рабочее тело парокомпрессионной холодильной машины,
работающей по дроссельному рефрижераторному циклу
2.2. Математическое моделирование цикла ПКХМ на
многокомпонентных смесях хладагентов
2.2.1. Выбор методики расчёта свойств смеси
2.2.2. Расчёт параметров цикла холодильной машины
2.3. Математическое моделирование динамических тепловых
процессов, протекающих в корпусе холодильной камеры
2.3.1. Одномерная математическая модель
2.3.2. Двумерная математическая модель
2.3.3. Выбор математической модели и учёт влияния факторов, не
вошедших в них
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование динамических характеристик

ПКХМ на многокомпонентных смесях хладагентов
3.1. Цели и задачи экспериментальной части исследований
3.2. Описание экспериментального стенда для исследования
динамических характеристик ПКХМ на многокомпонентных смесях хладагентов
3.3. Проведение экспериментальных исследований и обработка
полученных данных
3.3.1. Предварительные испытания. Определение характеристик
экспериментальной установки

3.3.2.
3.3.3.

Определение зависимости холодопроизводительности ПКХМ в процессе охлаждения низкотемпературной камеры от тепловой
нагрузки
Исследование зависимости скорости охлаждения низкотемпературной камеры и холодопроизводительности ПКХМ от состава рабочего тела и общего количества его
заправки
Оценка погрешности измерений
Сравнение результатов экспериментальных исследований и
теоретического расчёта
Выводы по экспериментальной части исследований
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение

В 2003 году Е. С. Навасардян [18,42] был создан экспериментальный образец дроссельной системы охлаждения биоматериалов при температуре минус 70°С. В данной работе использовался стандартный поршневой герметичный компрессор, и смесь фреонов Ш4, 1123, Я22.
Холодопроизводительность при указанной температуре не превышала 25 Вт.
В период с 2003 по 2008 год, при непосредственном участи автора диссертации, в рамках совместной работы ОАО «ЦНИИ «Курс» и кафедры «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» (Э-4) МГТУ им. Н.Э. Баумана по выполнению НИОКР по государственным контрактам были разработаны и изготовлены несколько экспериментальных и опытных образцов низкотемпературных камер с ПКХМ на многокомпонентных смесях хладагентов, с температурой термостатирования минус 40 ... минус 150 °С [43,44,45,46,47,48]. Во всех опытных образцах использовался одноступенчатый герметичный компрессор.
В частности при использовании в ПКХМ низкотемпературной камеры типа «ларь» с рабочим объёмом 200 л., работающей по циклу Клименко, смеси следующего мольного состава: Ю42Ь — 23,4%, Д22 — 40,9%, Ю4 — 35,7% удалось получить минимальную температуру воздуха в рабочем объёме камеры минус 105 °С [48]. Давление нагнетания при этом не превышало 30 бар, давление всасывания составило 3,5 бар, мощность, потребляемая компрессором - 560 Вт. Время выхода на расчётный режим температуры воздуха в рабочем объёме камеры минус 90 °С составило 5 часов 30 минут.
При использовании смеси азота, метана, пропана, этана и изобутана удалось получить температуру воздуха минус 150 °С в низкотемпературной камере с рабочим объёмом 120 л [45]. Для обеспечения тепловой изоляции при этом потребовалось применение второй холодильной машины, охлаждающей тепловой экран. Время выхода на расчётный режим составило более 24 часов.
При всех достигнутых улучшениях в данной области, существенным недостатком пока остаётся высокое давление нагнетания. В начальный период