Научные подходы к решению задачи совместных процессов пузырькового кипения фреона и его движения в змеевике

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены совместные процессы пузырькового кипения и движения хладагента в трубках теплового насоса. В качестве дополнительной поверхности нагрева использован змеевик, расположенный на тыльной стороне фотоэлектрической панели (ФЭП). Создана математическая модель теоретического определения температуры на фронтовой поверхности ФЭП, охлаждаемой фреоном в змеевике с тыльной стороны. Особенностью численного моделирования пузырькового кипения фреона в змеевике оказалась недостаточно подробная изученность процесса и отсутствие ссылок на полученные результаты в более ранних работах. Уточнены граничные условия и допущения при численном моделировании процесса пузырькового кипения фреона R407C, сравнены результаты с теоретически найденными значениями, которые в дальнейшем применяются при проектировании энерготехнологического комплекса, состоящего из теплового насоса и фотоэлектрической панели. Математическая модель теоретического расчета температуры ФЭП и методика построения численной модели пузырькового кипения фреона как часть методологии проектирования энерготехнологических комплексов на основе возобновляемых источников энергии представлены впервые.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Ковалев

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ”Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)“

Email: korniakovaoi@susu.ru
Россия, Челябинск

Я. С. Болков

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ”Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)“

Email: korniakovaoi@susu.ru
Россия, Челябинск

К. В. Осинцев

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ”Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)“

Email: korniakovaoi@susu.ru
Россия, Челябинск

О. Ю. Корнякова

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования ”Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)“

Автор, ответственный за переписку.
Email: korniakovaoi@susu.ru
Россия, Челябинск

Список литературы

  1. Romsy T., Zacha P. CFD simulation of upward subcooled boiling flow of freon R12, Acta Polytechnica CTU Proceedings. 4(73) (2016). https://www.researchgate.net/publication/312401141_CFD_SIMULATION_OF_UPWARD_SUBCOOLED_BOILING_FLOW_OF_FREON_R12
  2. Milman O.O., Ananyev P.A., Korlyakova M.O., Miloserdov V.O. Experimental studies of non-stationary thermo-hydraulic processes at freon R113 boiling, Journal of Physics Conference Series. 1382(1) (2019). https://www.researchgate.net/publication/337715518_Experimental_studies_of_non-stationary_thermo-hydraulic_processes_at_freon_R113_boiling
  3. Thorat S., Dale O., Hambarde M. Experimental investigation on flow boiling of R407C in plain horizontal copper tube, International Engineering Research Journal. (2020). https://www.researchgate.net/publication/342522182_Experimental_investigation_on_flow_boi-ling_of_R407C_in_plain_horizontal_copper_tube
  4. Hambarde M. Invetigation on flow boiling heat transfer of Refrigerants, https://www.researchgate.net/project/Invetigation-on-flow-boiling-heat-transfer-of-Refrigerants. Accessed March 17, 2023.
  5. Kuzmin A.Yu., Bukin A.V. Experimental study of heat transfer during boiling on a smooth tube under conditions of free convection of alternative refrigerants R407c and R410a, South of Russia: ecology, development, 5 (4) (2010) 121–124. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15613598
  6. Александров А.А, Орлов К.А., Очков В.Ф. Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики: Интернет-справочник. – М.: Издательский дом МЭИ, 2009.
  7. Osintsev K.V., Alyukov S.V. Experimental Investigation into the Exergy Loss of a Ground Heat Pump and its Optimization Based on Approximation of Piecewise Linear Functions. J Eng Phys Thermophy 95, 9–19 (2022). https://doi.org/10.1007/s10891-022-02451-9
  8. Zalepugin D.Y., Tilkunova N.A., Chernyshova I.V. et al. Application of Sub- and Supercritical Freons in Xenogenic Bone Matrix Processing. Russ. J. Phys. Chem. B 11, 1051–1055 (2017). https://doi.org/10.1134/S1990793117070211
  9. Fang Y., Wu M., Guo Z. et al. Evaluation on Cycle Performance of R161 as a Drop-in Replacement for R407C in Small-Scale Air Conditioning Systems. J. Therm. Sci. 31, 2068–2076 (2022). https://doi.org/10.1007/s11630-022-1678-6
  10. Sandipan Deb, Kanade Paresh Mahesh, Mantu Das, Dipak Chandra Das, Sagnik Pal, Ranjan Das, Ajoy Kumar Das. Flow boiling heat transfer characteristics over horizontal smooth and microfin tubes: An empirical investigation utilizing R407c, International Journal of Thermal Sciences,Volume 188, 2023, 108239, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2023.108239.
  11. Yoon Jo Kim, Sarah Kim, Yogendra K. Joshi, Andrei G. Fedorov, Paul A. Kohl Thermodynamic analysis of an absorption refrigeration system with ionic-liquid/refrigerant mixture as a working fluid, Energy, Volume 44, Issue 1, 2012, Pages 1005–1016, https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.04.048
  12. Hekkenberg M., Anton J.M. Schoot Uiterkamp Exploring policy strategies for mitigating HFC emissions from refrigeration and air conditioning International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 1, Issue 3, 2007, Pages 298–308, https://doi.org/10.1016/S1750-5836(07)00030-8
  13. Arcasi A., Mauro A.W., Napoli G., Viscito L. Heat transfer coefficient, pressure drop and dry-out vapor quality of R454C. Flow boiling experiments and assessment of methods, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 188, 2022, 122599, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.122599
  14. Zhi-Qiang Yang, Gao-Fei Chen, Yan-Xing Zhao, Qi-Xiong Tang, Han-Wen Xue, Qing-Lu Song, Mao-Qiong Gong Experimental study on flow boiling heat transfer of a new azeotropic mixture of R1234ze(E)/R600a in a horizontal tube, International Journal of Refrigeration, Volume 93, 2018, Pages 224–235, https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.07.003
  15. Yuping Gao, Shuangquan Shao, Ye Feng, Changqing Tian Heat transfer and pressure drop characteristics of ammonia/miscible oil mixture during flow boiling in an 8 mm horizontal smooth tube, International Journal of Thermal Sciences, Volume 138, 2019, Pages 341–350, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.12.040

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Проектируемый экспериментальный стенд.

Скачать (25KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Цикл теплового насоса на ln(P)-i диаграмме.

Скачать (66KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (а) Эмульсионный режим течения парожидкостной смеси; (б) Доля жидкостной фазы в сечении трубки; (в) Кольцевой режим течения (пар внутри жидкости); (г) Дисперсный режим течения (капли внутри пара).

Скачать (31KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Блок-схема расчета по методу Гаусса.

Скачать (47KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость температуры стенки ФЭП от температуры окружающей среды и скорости ветра.

Скачать (17KB)
Метаданные
7. Рис. 6. (а) Геометрия модели испарителя; (б) Сеточная структура трубки испарителя.

Скачать (20KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (а) Колебания невязок расчета дисперсно-кольцевого режима; (б) Схождение степени сухости на выходе из испарителя; (в) Перемешивание парожидкостной смеси; (г) Поле температур; (д) Доля пара в объеме.

Скачать (45KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024