2008-2012 NTU-ОГАХ

Исследование выполнено в период с 2008 по 2011 г. в Центре Новых Энергий (New Energy Center) Национального Тайваньского Университета (National Taiwan University), Тайпей, Тайвань, в содружестве с Одесской Государственной Академией Холода, Украина, в рамках международного научно-исследовательского проекта Global Research Partnership Award (GRP Award) при финансовой поддержке Научно-технологического Университета Саудовской Аравии (King Abdullah University of Science and Technology, KAUST).

Основными задачами исследования являлись:

  1. Определение наиболее перспективного рабочего вещества для эжекторной холодильной машины (ЭХМ).
  2. Создание экспериментального стенда для исследования влияния профиля проточной части на эффективность эжектора и ЭХМ.
  3. Исследование экспериментальной ЭХМ в расчётных и нерасчётных режимах в широких диапазонах рабочих параметров и геометрических характеристик эжектора.

Результаты сравнительного анализа показателей ЭХМ, работающей на различных хладагентах, показал, что с энергетической и эксплуатационной точек зрения наиболее эффективными для ЭХМ, работающих в режиме кондиционирования воздуха, являются хладагенты R245fa, R600, R600a и R601b. Холодильный агент R245fa был выбран в качестве рабочего вещества для теоретического и экспериментального исследования.

Рисунок 1. Внешний вид экспериментальной ЭХМ

Рисунок 1. Внешний вид экспериментальной ЭХМ

Исследование работы ЭХМ было проведено на экспериментальном стенде, который обеспечивал проведение испытаний в широком диапазоне рабочих параметров, быстрое установление, стабильное поддержание и плавное регулирование необходимых тепловых режимов, проведение испытаний в расчетных и нерасчетных условиях работы, а также простое и высокоточное определение основных показателей и характеристик ЭХМ. Внешний вид экспериментальной ЭХМ приведен на Рисунке 1. Основными элементами установки являлись: сверхзвуковой эжектор; генератор рабочего пара; испаритель; кожухотрубный конденсатор с водяным охлаждением; ресивер-переохладитель; шестерённый электроприводной питательный насос; градирня с циркуляционным водяным насосом. Экспериментальная ЭХМ была укомплектована контрольно-измерительными приборами и блоком автоматического управления, в состав установки также входила различная запорно-регулирующая арматура, предохранительные клапаны и другое дополнительное оборудование.

С целью определения показателей эффективности работы ЭХМ в процессе экспериментальных исследований проводились измерения тепловых нагрузок на аппараты, потребляемой мощности и оборотов электродвигателя питательного насоса, параметров и расходов хладагента и охлаждающей воды и др. Измерения производились в режиме реального времени с помощью компьютерного аппаратно-программного комплекса мониторинга и управления, разработанного специально для исследуемой установки.

Рисунок 2. Внешний вид экспериментального эжектора

Рисунок 2. Внешний вид экспериментального эжектора

Для определения влияния основных геометрических характеристик проточной части эжектора на эффективность его работы был спроектирован и изготовлен по высокому классу точности экспериментальный эжектор со сменными соплами и камерами смешения, внешний вид которого представлен на Рисунке 2. Основными элементами эжектора являются: корпус, сопло и камера смешения, выполненная совместно с диффузором. Конструкция эжектора предусматривала возможность осевого перемещения сопла с целью установки его в оптимальном положении относительно входного сечения камеры смешения. Для обеспечения равномерного распределе-ния эжектируемого пара в приёмной камере под-вод его осуществлялся с двух противоположных сторон через всасывающие патрубки, расположенные под углом 30° к оси эжектора.

Для экспериментального исследования было изготовлено 3 сверхзуковых сопла и 6 камер смешения – три цилиндрические и три коническо-цилиндрические. Имеющийся набор изготовленных сверхзвуковых сопел и камер смешения позволил провести экспериментальное исследование эжектора с различным профилем проточной части в широких диапазонах его основных геометрических характеристик.

Экспериментальные исследования были проведены в широких диапазонах рабочих параметров. Основные результаты теоретического и экспериментального исследования эжектора и ЭХМ, работающих на хладагенте R245fa в расчётных и нерасчётных условиях, приведены в статьях и тезисах докладов (см. список ниже).

Steam Ejector

ЛИТЕРАТУРА

  1. Huang B.J., Chen S.L., Petrenko V.O., Shestopalov K.O. Theoretical and experimental investigation of the performance characteristics of an ejector cooling machine operating with refrigerant R245fa // Book of abstracts, IIR International Congress of Refrigeration. – 21-26 August, 2011. – Prague, Czech Republic. – p. 69.
  2. Huang B.J., Petrenko V.O., Shestopalov K.O. Investigation of experimental ejector cooling machine operating with refrigerant R245fa designed for solar air conditioning application // The proceedings of the ISES Solar World Congress. – 28 August - 2 September, 2011. – Kassel, Germany.
  3. Петренко В.А., Шестопалов К.А., Воловик А.С., Хуанг Б. Теоретическое и экспериментальное исследование эжекторной холодильной машины, работающей на хладагенте R245fa // Сборник научных трудов 7-й Международной научно-технической конференции “Современные проблемы холодильной техники и технологии”. – Одесса, 2011. – Часть 1. – C. 35-37.
  4. Петренко В.А., Воловик А.С., Шестопалов К.А., Huang B.J. Исследование эжекторной холодильной машины на хладагенте R245fa в расчётных и нерасчётных режимах. Часть 1. // Холодильная техника и технология. – 2012. – №2 (136). – C. 21-28.
  5. Петренко В.А., Воловик А.С., Шестопалов К.А., Huang B.J. Исследование эжекторной холодильной машины на хладагенте R245fa в расчётных и нерасчётных режимах. Часть 2. // Холодильная техника и технология. – 2012. – №4 (138). – C. 26-35.
  6. Петренко В.А., Воловик А.С., Шестопалов К.А., Huang B.J. Теоретическое и экспериментальное исследование методов повышения эффективности эжекторной холодильной машины // Сборник научных трудов 8-й Международной научно-технической конференции “Устойчивое развитие и искусственный холод”. – Одесса, 2012. – C. 104-110.
  7. Воловик А.С. Совершенствование характеристик и показателей эжекторной холодильной машины, работающей на низкокипящих веществах. дисс... канд. тех. наук. – Одесса, 2013.
  8. Shestopalov K.O., Huang B.J., Petrenko V.O., Volovyk O.S. Investigation of an experimental ejector refrigeration machine operating with refrigerant R245fa at design and off-design working conditions. Part 1. Theoretical analysis, International Journal of Refrigeration. – 2015. – Vol. 55, – pp. 201-211.
  9. Shestopalov K.O., Huang B.J., Petrenko V.O., Volovyk O.S. Investigation of an experimental ejector refrigeration machine operating with refrigerant R245fa at design and off-design working conditions. Part 2. Theoretical and experimental results, International Journal of Refrigeration. – 2015. – Vol. 55, – pp. 212-223.