Część I. Katarzyna Asińska

Podobne dokumenty
Przemysław Dojlido r. Beata Drwota

POLITECHNIKJA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

ZAMIENNIKI SERWISOWE CZYNNIKA R 22

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

ZAMIENNIKI SERWISOWE CZYNNIKA R 22

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

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

Rozwój pomp ciepła sprawność energetyczna i ekologia

SEMINARIUM Z CHŁODNICTWA

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Amoniakalne urządzenia chłodnicze Tom I

GEA rozwiązania dla sektora rybnego

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

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

Referat z Chłodnictwa

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

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

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

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Poligeneracja wykorzystanie ciepła odpadowego

Dobór urządzenie chłodniczego

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Warunki izochoryczno-izotermiczne

WPŁYW ODZYSKU CIEPŁA NA DZIAŁANIE URZĄDZENIA CHŁODNICZEGO

Czynniki chłodnicze DuPont TM ISCEON MO59 i MO79. Materiały informacyjne

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

Zagospodarowanie energii odpadowej w energetyce na przykładzie współpracy bloku gazowo-parowego z obiegiem ORC.

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

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

Kurs początkowy i uzupełniający w zakresie substancji kontrolowanych

Działanie i ocena techniczna systemu FREE COOLING stosowanego do wytwarzania wody lodowej w systemach klimatyzacyjnych.

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

Kalkulator Audytora wersja 1.1

Zestaw pytań konkursowych LODÓWA 2018

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

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

Prowadzący: dr hab. inż. Agnieszka Gubernat (tel. (0 12) ;

Klimatyzacja samochodowa na dwutlenek węgla

Pompy ciepła

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

Właściwości czynników chłodniczych

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

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

W kręgu naszych zainteresowań jest:

Zastosowanie CO 2 w systemach chłodzenia.

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

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

PRODUKCJA I ZASTOSOWANIE NAWOZÓW MINERALNYCH W KONTEKŚCIE OCHRONY KLIMATU

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

Wykorzystanie ciepła odpadowego dla redukcji zużycia energii i emisji

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

W8 40. Para. Równanie Van der Waalsa Temperatura krytyczna ci Przemiany pary. Termodynamika techniczna

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

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

TERMOCHEMIA SPALANIA

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

Obliczenie efektu ekologicznego zadania Remont dachu z ociepleniem budynku szkoły Zespół Szkół nr 1 w Kędzierzynie - Koźlu

K raków 26 ma rca 2011 r.

BADANIE CHŁODZIARKI SPRĘŻARKOWEJ

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Termochemia elementy termodynamiki

PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY TRANSFER CIEPŁA W ZAKŁADACH PIWOWARSKICH

SZKOLENIE CO2 WROCŁAW

Przemiany termodynamiczne

TERMOCHEMIA SPALANIA

Plan zajęć. Sorpcyjne Systemy Energetyczne. Adsorpcyjne systemy chłodnicze. Klasyfikacja. Klasyfikacja adsorpcyjnych systemów chłodniczych

Drewno. Zalety: Wady:

Pompa ciepła powietrze woda HPA-O 7 / 10 / 13 (S)(CS) Premium

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

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

Eurammon: Stopniowa redukcja szkodliwych F-gazów przez Unię Europejską

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 4

Sorpcyjne Systemy Energetyczne

Specyficzne własności helu w temperaturach kriogenicznych

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

XXI Regionalny Konkurs Młody Chemik FINAŁ część I

WYZWANIA EKOLOGICZNE XXI WIEKU

Informacje ogólne. Charakterystyki pomp Zastosowanie Pompa Silnik Warunki pracy Oznaczenie produktu Opis konstrukcji.

Spis treści. PRZEDMOWA.. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ.. 13

Wykład 7 Entalpia: odwracalne izobaryczne rozpręŝanie gazu, adiabatyczne dławienie gazu dla przepływu ustalonego, nieodwracalne napełnianie gazem

MoŜliwości wykorzystania alternatywnych źródeł energii. w budynkach hotelowych. Warszawa, marzec 2012

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ B.22 PODSUMOWANIE

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

3. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. Ile jest równy ten przyrost w kelwinach?

POLITECHNIKA GDAŃSKA

BADANIE SPRĘŻARKOWEJ POMPY CIEPŁA

Wytwornice wody lodowej Chillery - rodzaje i klasyfikacja

wrzenie - np.: kotły parowe, wytwornice pary, chłodziarki parowe, chłodzenie (np. reaktory jądrowe, silniki rakietowe, magnesy nadprzewodzące)

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Kaskadowe urządzenia do skraplania gazów

1. 1 J/(kg K) nie jest jednostką a) entropii właściwej b) indywidualnej stałej gazowej c) ciepła właściwego d) pracy jednostkowej

Transkrypt:

Katarzyna Asińska Ocena techniczna moŝliwości wykorzystania dwutlenku węgla ( R744 ), jako naturalnego płynu roboczego w agregatach chłodniczych i spręŝarkowych pompach ciepła. Referat podzielony jest na dwie części. Pierwsza z nich zawiera informacje dotyczące własności termodynamicznych dwutlenku węgla oraz jego właściwości jako czynnika chłodniczego. Część druga mówi o jego uŝyteczności i praktycznym zastosowaniu w chłodnictwie. Przedstawione zostały sposoby jego wykorzystania oraz wady i zalety stosowania układów zawierających CO 2 jako czynnik roboczy. Część I W dobie zaostrzonych norm ekologicznych czynniki chłodnicze muszą nie tylko posiadać dobre własności termodynamiczne, ale takŝe być przyjazne dla środowiska naturalnego. Dziś, w czasach promocji zdrowia i ekologicznego trybu Ŝycia, poszukuje się czynników o wysokich własnościach energetycznych, które występują w przyrodzie. Jednym z takich czynników okazuje się być dwutlenek węgla- CO 2 (R744). Znany jest w chłodnictwie od dawna jako bezpieczny dla środowiska naturalnego i tani. Właściwości CO 2 : DuŜa rozpuszczalność w wodzie, jednak ograniczona i zaleŝna od temperatury; w postaci parowej jest mniejsza niŝ innych czynników syntetycznych, w fazie ciekłej jest porównywalna do czynnika R134a Dwutlenek węgla nie rozpuszcza się w olejach mineralnych-problemy ze środkiem smarnym; zaleca się stosowanie olejów syntetycznych; Jest substancją bezwonną, bezsmakową; Jest niepalny i niewybuchowi, najmniej trujący spośród naturalnych czynników; (stęŝenie śmiertelne w ciągu kilku minut to ok. 8%, niebezpieczne przy czasie 30 60 min to 5 6%, bez zagroŝenia 2 4%); Jest chemicznie obojętny względem metali i większości tworzyw sztucznych; Ma działanie bakteriostatyczne (ma to znaczenie w przemyśle spoŝywczym);

Własności termodynamiczne: Dwutlenek węgla pod względem ciśnień roboczych jest najmniej korzystnym czynnikiem chłodniczym. Wysoka temp wody lub powietrza chłodzącego skraplacz, moŝe powodowac ze cis osiaga nawet 100 bar, gdzie w normalnych warunkach siega ono 60-80 bar. Dolna granica cisnienia w parowniku nie moŝe być niŝsza niŝ 6 bar, poniewaŝ przy ciś 5,18 bar i temp -56,6ºC czynnik ten zamarza.. Współczynnik wydajności chłodniczej ε 0 obiegu nadkrytycznego (spręŝarka wytłacza gaz a nie parę) jest mniejszy w stosunku do standardowego obiegu parowego (np. w urządzeniach amoniakalnych). Im wyŝsze cisnienie spręŝania i temp przed zaworem rozpręŝnym (mniejsze dochłodzenie czynnika) tym mniejszy współczynnik wydajności chłodniczej. Dwutlenek węgla ma bardzo duŝe wartości jednostkowej wydajności chłodniczej objętościowej q V, co zmniejsza potencjalne trudności związane z budową wysokociśnieniowych urządzeń chłodniczych. Proporcja q V CO 2 do amoniaku odpowiada stosunkowi objętości cylindrow spręŝarki amoniakalnej do spręŝarki CO 2. W przypadku dwutlenku węgla uzyskujemy 5 7 razy mniejsze objętości cylindra, co sprawia, iŝ stosowanie CO 2 jako czynnika, znacznie zmniejsza wielkość urządzeń i umoŝliwa uzyskanie bardzo zwartych konstrukcji. Tabelka: Porównanie jednostkowej wydajności chłodniczej objętościowej q V, oraz stosunek objętości cylindrów dla NH 3 i CO 2 R 744 R 717 t 0 [ C] q v [kj/m3] V R717 /V R744-13 -23 12860 9395 2402 1572 5.35 5.98-33 -43 6713 4201 991 597 6.78 7.03

Podstawowe własności termodynamiczne: Wzór chemiczny C0 2 Masa cząsteczkowa 44,011 kg/kmol Indywidualna stała gazowa 0,18892 kj/kgk Temperatura krytyczna 31,05 C Ciśnienie krytyczne 73,771 bar Gęstość krytyczna 467,9 kg/m 3 Ciśnienie punktu potrójnego 5,18 bar Temperatura punktu potrójnego -56,5 C Potencjał niszczenia warstwy ozonowej ODP 0,00 Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego GWP 1,00 Własności dla ciśnienia 0,981 bar: Temperatura sublimacji -78,9 C Ciepło sublimacji 573,1 kj/kg Gęstość fazy stałej 1564,0 kg/m 3 Własności dla temperatury nasycenia -20 C: Ciśnienie nasycenia 16,831 bar Gęstość właściwa cieczy 1057,29 kg/m 3 Gęstość właściwa pary 44,31 kg/m 3 Entalpia parowania 289,75 kj/kg Ciepło właściwe c p cieczy 2,154 kj/kgk Ciepło właściwe c p pary 1,292 kj/kgk Przewodność cieplna cieczy 0,0394 W/mK Przewodność cieplna pary 0,0164 W/mK Lepkość dynamiczna cieczy 124,4 µpas Lepkość dynamiczna pary 13,64 µpas Lepkość kinematyczna cieczy 0,1202 µm 2 /s Lepkość kinematyczna pary 0,261 µm 2 /s Liczba Prandtla cieczy 6,808 Liczba Prandtla pary 1,073 Stała Poissona 1,725 Wykładnik izentropy 1,292 Napięcie powierzchniowe 8,81 mn/m

Wykres fazowy dwutlenku węgla Postaci w jakich stosowany jest CO 2 : Ciało stałe Suchy lód- w technice chłodniczej jako źródło zimna, wykorzystywany w transporcie mroŝonych produktów spoŝywczych, w medycynie, chemii, metalurgii i przemyśle chemicznym (kosmetyki, barwniki itp.); Płyn- jako czynnik roboczy w parowych urządzeniach chłodniczych, w postaci cieczy jak i ciała stałego do immersyjnego zamraŝania produktów Ŝywieniowych. Źródła pozyskiwania: o Naturalne; o Procesy fermentacyjne; o Procesy chemiczne W Polsce brak jest duŝych naturalnych złóŝ dwutlenku węgla. Dlatego teŝ częściej wykorzystuje się CO 2 pochodzenia antropogenicznego, z zakładów produkujących ten gaz lub jego emitentów. Pomijając kilku producentów dwutlenku węgla w Polsce, jego źródeł naleŝy szukać wśród zakładów przemysłowych emitujących czysty lub skoncentrowany strumień tego gazu, powstający w wyniku spalania paliw kopalnych lub w procesach przemysłowych, np. przy produkcji amoniaku w zakładach azotowych, tlenku etylenu w przemyśle petrochemicznym, w niektórych procesach hutniczych. Procesy wytwarzania energii są głównym źródłem antropogenicznej emisji CO2 na świecie i w Polsce. Gospodarka polska opiera się na wykorzystaniu węgla kamiennego i brunatnego. Spalanie tych paliw odpowiedzialne było za 45% całkowitej emisji CO2. Dwutlenek węgla stanowi produkt uboczny powstający w róŝnorodnych procesach przemysłowych, niezwiązanych z wytwarzaniem energii. W ramach kategorii Procesy przemysłowe, w 2000 r., udział emisji CO 2 wyniósł: Przemysł chemiczny 10%, Produkcja metali 4%. Produkty mineralne 86%.

Fermentacyjny CO 2 jest stosunkowo czysty (ilość zanieczyszczeń <1%). W Polsce w kilku gorzelniach przemysłowych produkowany jest skroplony CO 2. Zestalony dwutlenek węgla (suchy lód) uzyskuje się przez gwałtowne rozpręŝanie skroplonego CO 2 do ciś. ok. 4,3 bar. W fazę stałą zmienia się ok. 30% cieczy. Otrzymane kostki suchego lodu prasuje się w bloki o masie 10 30 kg. CO 2 bezpieczny i ekologiczny czynnik chłodniczy Obecnie w Polsce do mroŝenia produktów spoŝywczych najczęściej stosowanym czynnikiem chłodniczym jest amoniak (lub jeden z freonów). Amoniak jest odbierany przez część inwestorów jako czynnik niebezpieczny. Dwutlenek węgla nie ma tych wad i jest obojętny wobec większości produktów spoŝywczych. Doskonale nadaję się do zastosowania jako czynnik pośredni. Są dwa główne powody dla zastosowania dwutlenku węgla jako czynnika chłodniczego: bezpieczeństwo ludzi i produktu, przez ograniczenie ilości amoniaku, moŝliwość uzyskania bardzo niskich temperatur zamraŝania.