Оптимізація режиму роботи холодильної машини, що працює на зеотропній суміші холодильних агентів

Анотація

Кріорефрижератори Джоуля-Томсона, що працюють на сумішевих робочих тілах, мають значні переваги у порівнянні з охолоджувачами, які використовують чисті холодильні агенти. При оптимізації складу зеотропних сумішей холодильних агентів необхідно враховувати особливості роботи компресорів об'ємної дії. Відомо, що коефіцієнт подавання поршневого компресора суттєво залежить від ступеню стиснення та тиску нагнітання компресора. Тому проводити оптимізацію складу зеотропних сумішей холодильних агентів при фіксованій молярній витраті суміші з практичної точки зору є недоцільним. В статті описаний метод оптимізація режиму роботи холодильної машини, що працює на п’ятикомпонентній зеотропній суміші холодильних агентів. В якості цільової функції обрана максимальна холодопродуктивність установки, яка побудована на базі герметичного компресора TAG 2513Z, при температурі об’єкту охолодження 120 К. Метою дослідження є створення відносно простої математичної моделі такого компресора, яка повинна пов’язати тиски на всмоктуванні та нагнітанні з коефіцієнтом об’ємного подавання компресора. При оптимізації варіювалися такі параметри: тиски 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, був отриманий аналітичний вираз, який наближено описує роботу холодильної установки залежно від восьми параметрів, що варіювалися. Це дозволило знайти оптимальний режим роботи холодильної машини, при якому досягається максимум холодопродуктивності. При опти­мальному режимі роботи холодильної установки тиск всмоктування дорівнює 2,4 бар, тиск нагнітання – 17,3 бар. За оптимального складу робочої речовини досягається максимальна холодо­продуктивність 54,7 Вт