Корейский институт энергетических исследований (KIER) объявил, что впервые в стране разработал технологию низкотемпературного охлаждения, которая использует воздух (R729) в качестве хладагента и включает в себя систему «компандер», которая объединяет компрессор, теплообменник и расширительный клапан.
Исследование получило поддержку в рамках проекта «Разработка технологии реагирования на изменение климата» Министерства науки и ИКТ (информационно-коммуникационных технологий) Южной Кореи.
Новая холодильная система способна охлаждать воздух до температуры ниже -60 °С всего за один час. Как сообщили в KIER, при температуре ниже -50 °С эта система работает более эффективно, чем традиционные парокомпрессионные системы.
Теоретически, эта система может охлаждать воздух до -100 °С. При такой низкой температуре эффективность охлаждения, как ожидается, увеличится более чем на 50% по сравнению с парокомпрессионной системой.
«Сейчас мы работаем над тем, чтобы улучшить производительность системы и достичь температур ниже -100 °C. Мы надеемся, что эта технология найдёт применение в таких сферах, где необходимы сверхнизкие температуры, как, например, в полупроводниковой промышленности, фармацевтике и биотехнологиях»,
— сообщает ведущий исследователь, доктор Бом Джун Ли, представляющий Министерство науки и информационно-коммуникационных технологий Южной Кореи.
KIER подчеркнул, что фторсодержащие газы (Ф-газы) применяются в различных корейских экспортных товарах, включая кондиционеры, автомобили и полупроводниковые процессы. Однако в связи с постепенным отказом от использования Ф-газов в ЕС и других регионах, возникает острая необходимость в разработке альтернативных технологий.
Использование обратного цикла Брайтона
В системе охлаждения KIER, использующей воздух в качестве хладагента, применяется так называемый обратный цикл Брайтона. В отличие от классических парокомпрессионных систем, которые используют фазовые переходы рабочего вещества, системы на основе этого цикла работают с рабочим веществом в состоянии газа.
Компандер, который выполняет сжатие, теплообмен и расширение, должен быть спроектирован с высочайшей точностью из-за сверхвысокой скорости вращения во время процесса охлаждения. Например, зазоры между компонентами и смещение вала должны соответствовать требованиям с допуском не более 0,1 миллиметра.
Цикл Брайтона, также известный как цикл Джоуля, представляет собой термодинамический цикл, который описывает работу определенных тепловых двигателей, в которых в качестве рабочей жидкости используется воздух или какой-либо другой газ. Он характеризуется изоэнтропийным сжатием и расширением, а также изобарическим подводом и отводом тепла, хотя на практике двигатели имеют адиабатические, а не изоэнтропийные ступени.
Для реализации системы обратного цикла Брайтона исследовательская группа разработала систему компандера, которая соединяет компрессор, детандер и двигатель на одном валу. Конструкция системы вала обеспечивает стабильную работу даже при сверхвысоких скоростях вращения, что дополнительно повышает надежность и производительность системы.
Другие системы, в которых в качестве хладагента используется воздух, были созданы компаниями Mayekawa и Mirai Intex. В 2019 году компания Mirai Intex представила холодильную машину с воздушным циклом COLD 15, способную охлаждать до -130 градусов Цельсия. Эта система получила награду ATMOsphere's Innovation of the Year в Европе за инновационные решения в области охлаждения.
Комментарии 0
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий