EN Thermodynamic analysis of a combined CO2 refrigeration system with heat recovery

Анотація

У роботі представлено термодинамічний аналіз комбінованої парокомпресійної CO₂-холодильної системи з утилізацією теплоти та додатковим переохолодженням. Запропонована система поєднує транскритичний парокомпресійний цикл на CO₂ з ежекторною холодильною машиною, яка приводиться в дію за рахунок теплоти нагнітання групою сполучених між собою компресорів високого ступеня стиснення та групою сполучених між собою комресорів паралельного стисненння. Ежекторний контур забезпечує додаткове переохолодження CO₂ після газоохолоджувача, що дозволяє зменшити втрати при дроселюванні та підвищити енергоефективність установки. Розроблено математичну модель, що базується на рівняннях збереження маси та енергії для всіх елементів системи, включаючи компресори, газоохолоджувач, мультиежекторний блок, випарники, сепаратор та переохолоджувач. Термодинамічні властивості CO₂ визначались із використанням бібліотеки CoolProp, а ефективність компресорів та параметри роботи ежекторів враховувалися на основі узагальнених залежностей та виробничих даних. Показано, що коефіцієнт COP запропонованої системи перевищує показники базової двоступеневої бустерної CO₂-системи. При температурі на виході з газоохолоджувача 45°C підвищення COP становить до 20.9% при температурі переохолодження 25°C та до 32.43% при 15°C. Водночас сумарна потужність компресорів зменшується на 17.29% та 24.50% відповідно. Отримані результати підтверджують доцільність інтеграції ежекторної технології та теплового переохолодження для підвищення енергоефективності транскритичних CO₂-холодильних систем. Подальші дослідження доцільно спрямувати на ексергетичний аналіз для визначення необоротностей та оптимізації запропонованої конфігурації