POLITECHNIKA GDAŃSKA

Podobne dokumenty
Klimatyzacja samochodowa na dwutlenek węgla

Część I. Katarzyna Asińska

Informacja o pracy dyplomowej. Projekt stanowiska dydaktycznego opartego na spręŝarkowym urządzeniu chłodniczym, napełnionym dwutlenkiem węgla (R744)

Czynniki alternatywne - przyszłość chłodnictwa? Dr hab. inż. Artur Rusowicz Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Warszawska

WPŁYW ODZYSKU CIEPŁA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

EKSPERYMENTALNE OKREŚLENIE WPŁYWU DOBORU CZYNNIKA CHŁODNICZEGO NA MOC CIEPLNĄ CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWEJ**

Automatyzacja procesu odszraniania wentylatorowych chłodnic powietrza gorącymi parami czynnika w małych urządzeniach chłodniczych

OCENA TECHNICZNO-EKONOMICZNA KASKADOWEGO SYSTEMU CHŁODZENIA OPARTEGO NA UKŁADZIE AMONIAK DWUTLENEK WĘGLA

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

Dobór urządzenie chłodniczego

GEA rozwiązania dla sektora rybnego

Pompy ciepła powietrze woda serii T-CAP, czyli stała wydajność grzewcza do temperatury zewnętrznej -15stC.

Część II. Zastosowanie dwutlenku węgla R744 jako czynnika chłodniczego. I Wstęp. Historia CO2 jako czynnika chłodniczego

AUTOMATYKA CHŁODNICZA

Kurs początkowy i uzupełniający w zakresie substancji kontrolowanych

Program szkolenia. dla osób ubiegających się o kategorię I lub II

Alternatywne czynniki chłodnicze jako odpowiedź na harmonogram wycofywania F-gazów.

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

Rozwój pomp ciepła sprawność energetyczna i ekologia

SPIS TREŚCI TOMU I. Przedmowa 11. Wprowadzenie 15 Znaczenie gospodarcze techniki chłodniczej 18

POLITECHNIKJA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Chłodnictwo i klimatyzacja / Kazimierz M. Gutkowski, Dariusz J. Butrymowicz. wyd. 2-1 dodr. (PWN). Warszawa, cop

Alternatywne do R134a czynniki proponowane jako płyny robocze w klimatyzacji samochodowej i innych instalacjach chłodniczych o małej wydajności

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

Temat: Skraplarka La Rouge a i skraplarka Gersza. Karol Szostak Inżynieria Mechaniczno Medyczna

Zastosowanie CO 2 w systemach chłodzenia.

Amoniakalne urządzenia chłodnicze Tom I

Czynniki chłodnicze DuPont TM ISCEON MO59 i MO79. Materiały informacyjne

c = 1 - właściwa praca sprężania izoentropowego [kj/kg], 1 - właściwa praca rozprężania izoentropowego

OCENA TECHNICZNO-EKONOMICZNA KASKADOWEGO SYSTEMU CHŁODZENIA OPARTEGO NA UKŁADZIE AMONIAK DWUTLENEK WĘGLA

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej PRACA SEMINARYJNA

Temat: Skraplarka La Rouge a i skraplarka Gersza

Poligeneracja wykorzystanie ciepła odpadowego

Efektywność energetyczna powietrznych pomp ciepła dla CWU

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

Rola CHEMII w zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego na świecie VI KONFERENCJA NAUKA BIZNES ROLNICTWO

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Pompy ciepła

Automatyka Chłodnicza-Seminarium

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

CO DALEJ Z CZYNNIKAMI SYNTETYCZNYMI

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY. Seminarium z przedmiotu AUTOMATYKA CHŁODNICZA I KLIMATYZACYJNA

Wykład 1: Obiegi lewobieżne - chłodnictwo i pompy ciepła. Literatura. Przepisy urzędowe

Obiegi rzeczywisty - wykres Bambacha

PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY TRANSFER CIEPŁA W ZAKŁADACH PIWOWARSKICH

Instalacja z zaworem elektronicznym EEV dla TELECOM Italia

Spis treści. 2. Przemiany powietrza wilgotnego. Przygotowanie procesu Powietrze wilgotne Przemiany powietrza wilgotnego 16

Metoda Elementów Skooczonych

BADANIE SPRĘŻARKOWEJ POMPY CIEPŁA

APV Hybrydowe Spawane Płytowe Wymienniki Ciepła

AUTOMATYKI CHŁODNICZEJ I KLIMATYZACYJNEJ

Politechnika Gdańska

Akademia R744 (CO2) wprowadzenie branży w chłodnictwo oparte na dwutlenku węgla.

Długoterminowe substytuty ziębników R 502, R 13 i R 13B1

AUTOMATYKA CHŁODNICZA I KLIMATYZACYJNA

Czyszczenie suchym lodem

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

Porównanie strat ciśnienia w przewodach ssawnych układu chłodniczego.

ZAMIENNIKI SERWISOWE CZYNNIKA R 22

ZAMIENNIKI SERWISOWE CZYNNIKA R 22

Czynnik chłodniczy DuPont TM ISCEON M049. Materiały informacyjne

Politechnika Gdańska. Chłodnictwo. wykonał : Kamil Kłek wydział : Mechaniczny

SEMINARIUM Z TECHNIK ZAMRAŻANIA

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Tomasz P. Olejnik, Michał Głogowski Politechnika Łódzka

Techniki Niskotemperaturowe w Medycynie. Skraplarka Claude a i skraplarka Heylandta (budowa, działanie, bilans cieplny, charakterystyka techniczna).

Wienkra: Hydro Kit - Moduł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej dla systemów MULTI V

Skraplacz klimatyzacji niedoceniany mocarz termiki

Danfoss Learning - Twój bezpłatny dostęp do szkoleń z zakresu chłodnictwa w każdej chwili z dowolnego miejsca.

Temat: Systemy do precyzyjnej regulacji temperatury w obiektach chłodzonych o dużej i małej pojemności cieplnej.

SZKOLENIE CO2 WROCŁAW

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PISEMNA

inż. Marcin Łazicki Dyrektor Działu Chłodnictwa Elektronika S.A

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

Spis treści: 1. TZR budowa i zasada działania Zjawisko poślizgu temperaturowego.5 3. Wentylatorowe chłodnice powietrza 6 4. Podsumowanie.

Jaka płaca, taka... temperatura - klimatyzatory grzewczo-chłodzące (1)

Kaskadowe urządzenia do skraplania gazów. Justyna Jaskółowska IMM. Techniki niskotemperaturowe w medycynie Gdańsk

Skraplarki Claude a oraz Heylandta budowa, działanie, bilans cieplny oraz charakterystyka techniczna

SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHLODNICZEJ

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE. Sprężarki tłokowe Maneurop NTZ - MT - MTZ - MPZ - 50 Hz. Katalog skrócony

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

Wykład 8 : Obiegi rzeczywisty w prowiantówce - awarie i niesprawności, oleje

SPOSÓB NA ZASTĄPIENIE KOTŁÓW OLEJOWO-GAZOWYCH W INSTALACJACH NOWYCH I MODERNIZOWANYCH

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

SZKOLENIE podstawowe z zakresu pomp ciepła

Eurammon: Stopniowa redukcja szkodliwych F-gazów przez Unię Europejską

SEMINARIUM Z CHŁODNICTWA

PSH - Sprężarki spiralne do układów ogrzewania - R410A

Oto powody, dla których osoby odpowiedzialne za eksploatację i produkcję, oraz specjaliści od sprężonego powietrza obowiązkowo wyposażają swoje sieci

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA (seminarium)

V-600 i V-800. Rozwiązania przyjazne dla środowiska dla średnich i dużych samochodów ciężarowych w transporcie miejskim

Odnawialne źródła energii - pompy ciepła

Wysoka sprawność i niezawodność nawet w niskich temperaturach!

Rozwiązania pomiarowe w sektorze HVAC/R

Ćwiczenie 5: Wymiana masy. Nawilżanie powietrza.

Upustowy regulator wydajności, typu CPCE z mieszaczem LG CHŁODNICTWO I KLIMATYZACJA. Dokumentacja techniczna

Zestaw pytań konkursowych LODÓWA 2018

Transkrypt:

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Mechaniczny Katedra Techniki Cieplnej Chłodnictwo Temat: Dwutlenek węgla: własności cieplne i użytkowe, wykorzystanie w technice chłodniczej i tzw. Klimatyzatorach samochodowych. Krzysztof Mocek Dariusz Paciorkiewicz SUChiKl sem 8 Gdaosk 2010

Krzysztof Mocek Test klimatyzacji samochodowej na dwutlenek węgla na przykładzie samochodu VW Touran 1,9 TDI (77kW) oraz porównanie tego czynnika do obecnie stosowanego czynnika jakim jest R134a. Rys 1. Samochód VW Touran Czynniki chłodnicze, które zostały obecnie zatwierdzone przez producentów samochodów to R12 oraz R134a. Pierwszym czynnikiem chłodniczym stosowanym w układach klimatyzacyjnych pojazdów był R12, który został wycofany z użycia w 1993r., lecz nie od razu zaprzestano produkcji samochodów na ten czynnik i przejściowo na rynku motoryzacyjnym w 1993r. można było jeszcze kupić samochód z instalacją na oba czynniki R12 i R134a. W roku 1995 została wstrzymana produkcja czynnika R12 na mocy Protokołu Montrealskiego z 1987r., ze względu na destrukcyjne działanie na warstwę ozonową - współczynnik ODP=0,82. Na jego miejscu na początku lat 90-tych jako zamiennik wprowadzono czynnik R134a, którego OPD=0 Idąc z postępem techniki oraz szeroko pojętej ekologii producenci samochodów szukają coraz to nowszych rozwiązań w układach klimatyzacyjnych, co za tym idzie zamiana starego czynnika na nowy, lepszy, tańszy oraz bardziej ekologiczny od poprzednich. Takim czynnikiem może się okazać dwutlenek węgla (R744). Czynnik ten należy on do grupy naturalnych czynników chłodniczych, w skład których wchodzą również takie czynniki jak: amoniak, węglowodory, oraz woda. R744 jest nietoksyczny, niepalny, bezbarwny, obojętny, bezwonny, neutralny w smaku. Jego współczynnik ODO=0. Czynnik R744 tak samo jak czynnik R134a współpracuje z olejem syntetycznym. 2

Znaczącą różnicą dzielącą oba czynniki są wartości ciśnień po stronie tłocznej i ssawnej. Dla czynnika R134a mamy wartości rzędu 2 Bar dla strony niskiego ciśnienia i 14 Bar na stronie wysokiego ciśnienia przy temperaturze na wyjściu ze sprężarki rzędu 60 C. Dużo wyższe ciśnienia robocze panują dla czynnika R744, gdzie mamy po stronie niskiego ciśnienia 35 Bar, a strona wysokiego ciśnienia przyjmuje już obciążenia rzędu 130 Bar i temperaturę na wyjściu ze sprężarki 160 C ( niski punkt potrójny wymaga zastosowania dochładzacza). Zleceniodawcami projektu jest : Niemieckie Federalne Ministerstwo Ochrony Środowiska, Ministerstwo Ochrony, Przyrody oraz Ministerstwo Bezpieczeństwa Jądrowego Wykonaniem instalacji, montażem oraz testami zajęła się Austriacka firma Obrist Engineering GmbH, która to współpracowała z dostawcami części takimi jak: Behr (Stuttgart), BHTC (Lippstadt), Egelhof (Stuttgart), Ixetic (Bad Hamburg). Dla zapewnienia jak najbardziej wiarygodnych wyników testu, badania przeprowadzono na dwóch różnych stacjach diagnostycznych wyposażonych w specjalistyczny sprzęt zapewniający odpowiednie warunki pomiarów. Pierwszym obiektem w którym przeprowadzono (Rys.2) testy wykorzystano: komorę, tunel aerodynamiczny stosowany dla pociągów, autobusów oraz samochodów, wyposażony w sekwencje występowania zmiennego nasłonecznienia, dynamometr, zmianę temperatury otoczenia, wilgotności oraz siły wiatru. Drugim obiektem (Rys.3) była stacja diagnostyczna w której dodatkowo zostały zastosowane przyrządy do pomiaru zużycia paliwa. Rys. 2 Pierwszy obiekt testowy 3

Rys. 3 Drugi obiekt testowy Schemat instalacji: W układzie chłodniczym pojawia się dochładzacz ( w R134a nie ma) wymiennik ciepła powodujący podgrzanie par opuszczających parownik i dochłodzenie par opuszczających skraplacz. Sprężarki układów dla R744 mają mniejszą pojemność skokową (np. 28 zamiast 160cm3), są lżejsze i nie posiadają sprzęgła. Rys. 4 Schemat instalacji Nowością jest wprowadzenie dwóch klap sterujących przepływem gorącego powietrza (Rys.4). Funkcja ich polega na : zamykaniu się podczas za małego przepływu powietrza a otwierają podczas zwiększonego przepływu powietrza. Nie ma tego systemu w instalacji na R134a, gdyż system ten jest mniej wrażliwy na wsteczny przepływ. 4

Rys. 5 Klapy sterujące przepływem powietrza Porównanie przewodów elastycznych (Rys.6) wysokiego ciśnienia pracujących na R134a i R744.Przewód na czynnik R134a gumowy w porównaniu do odpornego na bardzo wysokie ciśnienia przewodu czynnika R744. Rys.6 Przewody wysokiego ciśnienia Dla porównania obydwu instalacji klimatyzacyjnych zastosowano dokładnie takie same procedury jak w przypadku czynnika R134a czyli: Tak samo rozmieszczone czujniki temperatury w samochodzie Pomiary mocy sprężarki chłodniczej Pomiary przy zróżnicowanym poruszaniu się samochodu na drodze ( przyspieszanie, hamowanie) Pomiary zużycia paliwa 5

Zużycie paliwa [L/100km] Temperatura [ºC] Wyniki testów, czyli porównanie pracy sprężarki chłodniczej (Rys.7), zużycia paliwa (Rys.8) oraz emisji CO2 (Rys.9) obydwu instalacji. Porównanie mniejszej mocy silnika w pierwszej fazie (od 0 do 30 minut), następnie biegu jałowego(wyłączenie sprężarki od 30 do 45 minut)w drugiej fazie oraz większej mocy silnika (od 45 minut) w trzeciej fazie. Jak widać parametry temperatury w funkcji czasu obu czynników są do siebie bardzo zbliżone. Czas [min] Rys. 7 Porównanie pracy sprężarki Zużycie paliwa 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-14% - 45% - 54% 20ºC 28ºC 35ºC Temperatura otoczenia R134a R744 Rys. 8 Porównanie zużycia paliwa 6

Dodatkowa emisja CO2 [g/kg] 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 Mniejsza emisja CO2 Temperatura otoczenia R134a emisja CO2 R744 emisja CO2 CO2 - różnica emisji Rys. 9 Porównanie emisji zużycia CO2 Wykres Moliera: Rys. 10 Wykres Moliera. 1-2 sprężanie 2-3 chłodzenie 3-4 dochłodzenie czynnika w dochładzaczu 4-5 dławienie 5-6 wrzenie 7

Podsumowanie: Czynnik R744 wprowadził w życie możliwość produkcji instalacji samochodowej na skalę masową. Wielkość instalacji na czynnik R744 jest bardzo zbliżona do wielkości instalacji na czynnik R134a. Instalacja klimatyzacyjna R744 zużywa mniej paliwa od instalacji na R134a. Mniejsza emisja CO2 do atmosfery, co za tym idzie mniejsza szkodliwość dla środowiska. Dużo wyższe ciśnienia panujące w instalacji. W razie wycieku jego ulotnienie się do atmosfery, nie niesie dodatkowych skutków ubocznych tak jak ma to miejsce z czynnikiem R134a. Nie jest konieczna utylizacja R744 podczas recyklingu pojazdów. W przypadku wypadku samochodowego (13 MPa i 160 C na wyjściu ze sprężarki) Skutki mogą być tragiczne. Bibliografia: 1.) www.obrist.at 2.) www.compressortech.co.uk 3.) www.mocek.pl 4.) www.intercars.com.pl 5.) CHTK 8

Dariusz Paciorkiewicz Zastosowanie dwutlenku węgla R744 jako czynnika chłodniczego. Historia CO2 jako czynnika chłodniczego Dwutlenek węgla nie jest innowacyjnym czynnikiem, znany jest już od połowy XIXw. Dość powszechnie Używany był jeszcze w latach 50 przede wszystkim na statkach dalekomorskich, jednak ze względu na stosunkowo niska wydajność przy pracy w wyższych temperaturach został wyparty przez czynniki syntetyczne. W dzisiejszych czasach dwutlenek węgla powraca do łask i zaczyna być szerzej stosowany w instalacjach chłodniczych, umożliwiają to coraz bardziej zaawansowane technologie jak również pożądane właściwości- szczególnie w dziedzinie ochrony środowiska. Własności CO2 Dwutlenek węgla jest gazem bezbarwnym, obojętnym, niepalnym, bezwonnym, naturalnym w smaku, nietoksycznym i bakteriostatycznym, naturalnie występującym w atmosferze. CO 2 jest czynnikiem nie występującym w postaci cieczy w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Skrapla się dopiero powyżej ciśnienia 5,2 bar przy temp powyżej -57 C. Przy ciśnieniu atmosferycznym przybiera od postad fazy stałej (suchego lodu) lub gazu. Granica jest temp jego sublimacji (-78,8 C) przy czym ciepło sublimacji wynosi 571,1 KJ/kg. W temp powyżej 31 C dwutlenek węgla występuje w stanie nadkrytycznym. 9

Zastosowanie CO 2 : Dzięki swoim własnościom fizyko-chemicznym dwutlenek węgla znajduje zastosowanie we wszystkich stanach skupienia: gazowym, ciekłym, a także stałym jako suchy lód. Stosuje się w przemysłach: spożywczym, metalurgicznym, chemicznym, chłodnictwo, czy ochrona przeciw pożarowa. Gazowy CO2 używa się na przykład do nasycania napojów, pakowania żywności, jako gaz napędzający aerozole, w spawalnictwie jako gaz ochronny, do uzdatniania wody pitnej, do zobojętniania ściegów alkaicznych, podczas produkcji pianek oraz do stymulacji wzrostu roślin w szklarniach. Ciekły lub stały CO2 stosuje się do mrożenia produktów spożywczych, w procesach technologicznych do schładzania żywności oraz w środkach transportu do utrzymywania niskiej temp w przestrzeni ładunkowej, w której przewożone są zamrożone, lub schłodzone produkty. Można go również zastosowad w recyclingu kriogenicznym i obróbce odpadów. Zalety i wady CO2: Zalety: Niepalnośd i niewybuchowośd Nietoksycznośd i brak zapachu Duża dostępnośd i niska cena Zerowy współczynnik niszczenia warstwy ozonowej (ODP=0) i niski wskaźnik efektu cieplarnianego (GWP=1) Wysoka objętościowa wydajnośd chłodnicza około 10x większa od amoniaku Niskie opory przepływu Nadciśnienie w instalacji nawet przy niskich temperaturach parowania, co zapobiega przedostawaniu się powietrza przy ewentualnych nieszczelnościach Wysokie współczynniki wydajności chłodniczej Wady: Wysokie ciśnienia robocze wymagają specjalnej konstrukcji sprężarek i aparatów. Skraplacz CO2 wymiennik kaskadowy stanowi dodatkowy koszt instalacji Większa gęstośd od powietrza i brak zapachu. W razie nieszczelności grozi uduszeniem, gdyż wypiera powietrze z dołu maszynowni. Wymaga starannego zaprojektowania wentylacji 10

W tradycyjnym obiegu parowym maksymalna temp skraplania ograniczona jest do 31 C a minimalna temp. parowania do -56 C (punkt potrójny) Koniecznośd chłodzenia zbiornika przez małe urządzenia chłodnicze podczas postoju instalacji w celu ograniczenia wzrostu ciśnienia Brak możliwości odtajania parownika gorącymi parami czynnika Dwutlenek węgla ma bardzo duże wartości jednostkowej wydajności chłodniczej objętościowej qv, co zmniejsza potencjalne trudności związane z budową wysokociśnieniowych urządzeń chłodniczych. Proporcja qv CO2 do amoniaku odpowiada stosunkowi objętości cylindrów sprężarki amoniakalnej do sprężarki CO2. W przypadku dwutlenku węgla uzyskujemy 5 7 razy mniejsze objętości cylindra, co sprawia, iż stosowanie CO2 jako czynnika, znacznie zmniejsza wielkość urządzeń i umożliwia uzyskanie bardzo zwartych konstrukcji. 11