CC BY
22
УД К 621.574
Перевод турбокомпрессорного холодильного оборудования с хладона Я22 на озонобезопасные смесевые хладагенты
Д. А. АКУЛИЧ
ОД О «Холодильное оборудование», 220113, г. Минск, ул. Мележа, 5-1 Канд. техн. наук В. В. АНАНЬЕВ Московский государственный университет технологий и управления им. К. Г. Разумовского
109004, г. Москва, ул. Земляной вал, 73 М. И. МЕРКУЛОВ ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова», 111116, г. Москва, ул. Авиамоторная, 2 Д-р техн. наук Б. Д. ТИМОФЕЕВ ГНУ «ОИЭЯИ — Сосны» НАН Беларуси, 220109, г. Минск, ул. академика А. К. Красина, 99
The present paper proposes variants to retrofit turbo compressor refrigeration equipment running on R22 to use ozone friendly blend refrigerants. Retrofitting recommendations were developed in "Joint Institute for Power and Nuclear Research — Sosny" Relorussian NAS. Refrigerant blend RC318/R142b, of required composition and supplied quantity, was realized by ODO "Refrigeration equipment".
Keywords: thermodynamic cycle, compressor, chladone R22, Mach number.
Ключевые слова: термодинамический цикл, компрессор, хладон R22, число Маха.
Перевод компрессорного холодильного оборудования с озоноразрушающего хладона Ш2 на альтернативные и озонобезопасные хладагенты стали проводить страны, которые ратифицировали Монреальский протокол 1987 г. с последующими поправками. Однако Киотский протокол 1997 г. ограничил потребление и альтернативных, и озонобезопасных хладонов. Таким образом, создалась сложная ситуация в обеспечении холодом во всех странах, которые ратифицировали документы Монреальского и Киотского протоколов по ограничению производства и потребления озоноразрушающих веществ даже с относительно небольшой величиной озоноразрушающего потенциала (ООР< 0,06). При этом растет перспектива применения таких хладагентов, как аммиак, диоксид углерода, углеводороды, воздух и др. То, что это требует существенной модернизации огромного количества работающего холодильного оборудования и вынужденных материальных затрат, не обсуждается научной общественностью, так как основной целью является выработка компромиссного предложения с научным обоснованием уменьшения материального ущерба обществу от принимаемых государственными чиновниками обязательств.
В настоящей работе предлагаются варианты перевода (ретрофита) работающего турбокомпрессорного оборудования с хладона 1122 на озонобезопасные смесевые хладагенты. В первом приближении ретрофит будет успешным, если число Маха на входе в первую ступень на новом хладагенте не менее числа Маха на хладоне Я22 [1]. Это условие необходимо соблюдать и при ретрофите турбокомпрессорного оборудования с хладона Я12.
Такой подход был успешно реализован при ретрофите турбокомпрессорной машины типа 10ТХМ В-4000 с хладона Ш2 на альтернативный смесевой хладагент Эко-хол 2 (ЯСЗ18/Я142Ь) в Беларуси на МПО «Химволок-но» [2]. Рекомендации по ретрофиту были разработаны в «ОИЭЯИ—Сосны» НАН Беларуси. Изготовление сме-севого хладагента (РС318/Я142Ь) требуемого состава выполнило ОДО «Холодильное оборудование».
В таблице приведены результаты расчетов двухступенчатого термодинамического холодильного цикла на хла-донах 1122, К404а, 11407с и К507а, которые положены в основу обоснования ретрофита холодильного оборудования с компрессором ЧКД— ПРАГА.
Результаты расчетов двухступенчатого термодинамического холодильного цикла на хладонах с компрессором ЧКД-ПРАГА
Хладагент 4(1"), °С Р{ 1"),бар Р(2), бар 4(2), °С Глайд, °С є а, м/с Мц2 <Эо, МВт ЛГЭ, МВт
Я22 —40,8 1,05 10,5 57,6 0 2,09 159 1,11 3,5 1,67
Я404а -40,9 1,06 12,5 35,6 0,7 2,00 143 1,24 3,5 1,75
Я407с -45,1 0,50 10,0 48,3 6,6 1,90 156 1,14 3,5 1,84
Я507а -41,0 1,05 13,0 41,6 0 2,04 142 1,25 3,5 1,72
В таблице приняты следующие обозначения: 4(1") — температура кипения хладагента в испарителе; Р( 1") и Р(2) — давление хладагента на входе и выходе компрессора, соответственно; 4(2) — температура хладагента на выходе компрессора; Глайд — неравномерность температуры фазового перехода при постоянном давлении хладагента в конденсаторе; е — холодильный коэффициент цикла; а — скорость звука в хладагенте при параметрах входа в компрессор; Мп2 — число Маха хладагента на входе в компрессор, С>0 и N3 — расчетные значения холодопроизводительности и мощности на привод компрессора, соответственно.
Из таблицы следует, что на смесевых хладагентах по сравнению с К22 уменьшается величина холодильного коэффициента цикла, соответственно возрастает мощность на привод компрессора. Установленный компрессор ЧКД-ПРАГА по технической документации имеет запас по мощности, т. е. возможен ретрофит холодильного оборудования с хладона 1122 на предлагаемые сме-севые хладагенты. При этом необходима замена используемого холодильного масла на минеральной основе на синтетическое с соответствующей вязкостью. До ретрофита фреоновый контур должен быть промыт для снятия эксплуатационных отложений с заменой фильтрующих элементов.
Теоретически возможно применение и других смесевых хладагентов как с целью снижения числа Маха, так и для исключения процедуры замены холодильного масла на минеральной основе. Однако требуется экспериментальная проверка. Такая работа проводится в «О И ЭЯ И-Сосны» НАН Беларуси.
Для перевода холодильных машин с компрессором ЧКД-ПРАГА с хладона Я22 на рекомендуемые озонобезопасные смесевые хладагенты К404а, 11407с и 11507а и их модификации на первом этапе работ требуется:
— экспериментальная проверка давления пара хладагента при параметрах на входе в компрессор;
— исследование совместимости и работоспособности холодильного масла на минеральной основе (для вариантов применения модифицированных озонобезопасных
хладагентов без замены холодильного масла на минеральной основе);
— исследование работоспособности переходной смеси, которая образуется путем долива в систему модифицированного смесевого хладагента с целью снижения общих затрат на ретрофит и др.
На втором этапе работы «ОИЭЯИ—Сосны» НАН Беларуси и ОДО «Холодильное оборудование» планируют выполнение следующих работ:
— изучение системы холодильного оборудования с компрессором ЧКД-ПРАГА;
— разработка вариантов ТЭО по ретрофиту с хладона 1122 холодильных машин с компрессором ЧКД-ПРАГА;
— разработка технологического регламента ретрофита;
— изготовление и поставка на испытание требуемого количества смесевого хладагента и холодильного масла;
— участие в процессе ретрофита в пуско-наладочных работах и испытаниях с целью проверки полученных результатов и подтверждения расчетных показателей.
В «ОИЭЯИ—Сосны» НАН Беларуси в рамках ГКПНИ (2006—2010 гг.) по заданию «Тепловые процессы 30» на тепло-насосном стенде ТН-10 проводились теоретические и экспериментальные исследования нового озонобезопасного смесевого хладагента ЯСЗ18/Е 170 с применением холодильного масла на минеральной основе. Были получены положительные результаты для внедрения этого смесевого хладагента в тепло-насосном оборудовании. Необходимая масса смесевого хладагента была изготовлена и поставлена ОДО «Холодильное оборудование».
Список литературы
1. Чистяков Ф. М. Холодильные турбоагрегаты. — М.: Машиностроение, 1967.
2. Сухомлинов И. Я., Головин М. В., Славуцкий Д. Л. и др. Использование отечественных смесевых хладагентов для ретрофита холодильных машин центробежными компрессорами //Холодильная техника. 2001. № 6.
