Динамическая модель парокомпрессионной системы охлаждения энергетических машин

Об авторе:

Карелин Дмитрий Леонидович, кандидат технических наук, доцент кафедры
Высокоэнергетические процессы и агрегаты,
Набережночелнинский институт (филиал)
Казанского федерального университета (г. Набережные Челны); karelindl@mail.ru; ORCID: 0000-0003-1479-633X

Аннотация:

Представлена динамическая модель парокомпрессионной системы охлаждения, дополнительно учитывающая массу рабочего агента содержащегося в объеме теплообменника-испарителя, теплообменника-конденсатора и динамику паросодержания рабочего агента на входе в теплообменник-конденсатор. Выявлено и объяснено наличие «провалов» в переходных характеристиках температуры и давления испарения на первой секунде после пуска системы из состояния ожидания и влияние на них начальных значений температуры окружающей среды. Показано, что для исследования переходных характеристик парокомпрессионных систем охлаждения необходимо использовать критериальные уравнения теплоотдачи, учитывающие всю карту режимов двухфазного течения при кипении, а также учитывать зоны перегрева и возможного переохлаждения рабочего агента на выходе и входе компрессора.

Список литературы:

1. Авчухов В. В. Задачник по процессам тепломассообмена: учебное пособие для вузов / В. В. Авчухов, Б. Я. Паюсте. М.: Энергоатомиздат, 1986. 144 с.
2. Болгарский А. В. Термодинамика и теплопередача: учебн. для вузов / А. В. Болгарский, Г. А. Мухачев, В. К. Щукин. Изд. 2-ое, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1975. 495 с.
3. Карелин Д. Л. Метод расчета температуры конденсации рабочего агента для парожидкостных компрессионных систем охлаждения / Д. Л. Карелин, В. М. Гуреев // Вестник КГТУ им. Туполева. Казань: КНИТУ КАИ, 2016. № 4. С. 20-24.
4. Карелин Д. Л. Методика расчета параметров термодинамического цикла парокомпрессионной системы охлаждения / Д. Л. Карелин // Труды Академэнерго. Казань, 2017. № 3. С. 23-31.
5. Карелин Д. Л. Моделирование системы охлаждения с парожидкостной компрессионной установкой / Д. Л. Карелин, В. М. Гуреев, В. Л. Мулюкин // Вестник КГТУ им. Туполева. Казань: КНИТУ КАИ, 2015. № 5. С. 5-10.
6. Кораблев В. А. Интенсификация теплообмена в системе обеспечения теплового режим полупроводникового электронного прибора / В. А. Кораблев, Л. А. Савинцева, А. В. Шарков // Научно-технический вестник ИТМО. 2003. № 3. С. 141-145.
7. Кошкин Н. Н. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Н. Н. Кошкин. Л.: Машиностроение, 1976. 402 с.
8. Кривов В. Г. Теплоотвод в зарубашечное пространство форсированного тепловозного дизеля при его высокотемпературном охлаждении / В. Г. Кривов, С. А. Синатов, Ф. Г. Ким, Н. А. Устинов // Двигателестроение. 1986. № 11. С. 5-11.
9. Патрахальцев Н. Н. Форсирование двигателей внутреннего сгорания наддувом / Н. Н. Патрахальцев, А. А. Савастенко. М.: Легион-Автодата, 2004. 176 с. 
10. Промышленные фторорганические продукты: справ. изд. / Б. Н. Максимов, В. Г. Баранов, В. С. Зотиков и др. Л.: Химия, 1990. 464 с.
11. Розенфельд Л. М. Холодильные машины и аппараты / Л. М. Розенфельд, А. Г. Ткачев. М.: ГИТЛ, 1960. 666 с.
12. Склифус Я. К. Фазовые переходы теплоносителя в системе охлаждения дизеля тепловоза / Я. К. Склифус // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2014. № 4 (29). С. 92-95.
13. Утиленко А. И. Принципы построения высокоэффективных систем охлаждения электронных приборов: дисс. … докт. техн. наук / А. И. Утиленко. Рязань, 2009. 419 с.
14. Чумак И. Г. Холодильные установки / И. Г. Чумак, В. П. Чепурненко, С. Г. Чуклин. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 344 с. 
15. ASHRAE Handbook. Fundamentals. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., 2001.
16. Cabello R. Experimental Evaluation of the Internal Heat Exchanger Influence on a Vapor-Compression Plant Performance Using R134a, R407C And R22 as Working Fluids / R. Cabello, E. Torrella, J. Navarro-Esbri // Appl Therm Eng. 2004. Vol. 24. Pp. 1905-1917. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2003.12.003
17. Dilay E. A Volume Element Model (VEM) for Energy Systems Engineering / E. Dilay, J. V. C. Vargas, J. A. Souza, J. C. Ordonez, S. Yang, A. B. Mariano. Int J Energy Res. 2015. Vol. 39(1). Pp. 46-74. DOI: 10.1002/er.3209
18. Elgendy E, Schmidt J, Khalil A, Fatouh M. Modelling and Validation of a Gas Engine Heat Pump Working with R410A for Cooling Applications // Appl Energy. 2011. Vol. 88(12). Pp. 4980-4988. DOI: 10.1016/j.apenergy.2011.06.046
19. Jabardo J. M. S. Modeling and Experimental Evaluation of an Automotive Air Conditioning System with a Variable Capacity Compressor / J. M. S. Jabardo, W. G. Mammani, M. R. Ianella // Int J Refrigeration. 2002. Vol. 25. Pp. 1157-1172. DOI: 10.1016/S0140-7007(02)00002-6
20. Klimenko V. V. A Generalized Correlation for Two-Phase Forced flow Heat Transfer / V. V. Klimenko // Int J Heat Mass Trans. 1988. Vol. 31(3). Pp. 541-552. DOI: 10.1016/0017-9310(88)90035-X
21. Sanaye S. Dynamic Modeling of Gas Engine Driven Heat Pump System in Cooling Mode / S. Sanaye, M. Chahartaghi, H. Asgari // Energy. 2013. Vol. 55. Pp. 195-208. DOI: 10.1016/j.energy.2013.03.074
22. Zhao Lei. Dynamic simulation and analysis of a water chiller refrigeration system / Lei Zhao, M. Zaheeruddin // Appl Therm Eng. 2005. Vol. 25. Pp. 2258-2271. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2005.01.002