Baza wiedzy: Politechnika Warszawska

Ustawienia i Twoje konto

Powrót

Możliwości zastosowania rozprężarek w obiegach chłodniczych na podstawie analizy układów kaskadowych opartych na R744

Katarzyna Anna Magryta

Abstract

The aim of the thesis is to estimate the feasibility of expanders’ applications in cascade refrigeration systems based on carbon dioxide. In the introduction, a literature review was conducted on the principle of operation and applications of expanders, as well as their design and specific technological solutions. The advantages and disadvantages of individual solutions were analysed and a scroll expander was selected for further analysis. Studies in the field of its geometric and thermodynamic models have been extended. The information obtained was used to assume the possible isentropic efficiency that the device could achieve during operation. In the main part, there was created a model of a refrigeration cascade system with throttling valves with a constant evaporating temperature - 40°C. The low-pressure cycle is a subcritical when a high-pressure one - supercritical cycle. The condensing pressure was set at a constant level of 150 bar. A computational model was distributed. The object of optimisation is to find a low-temperature condensing temperature level, for which the refrigeration efficiency coefficient is the maximum. Similar models were also created for modified systems with expanders in the lower, upper or both cascade cycles. Parameters of wet refrigerant vapours were determined by two methods: graphically or by means of approximation with state equations for wet steam. Chapter 4 presents the results of the conducted simulations. It shows that in a system with one expander in the lower cascade cycle, the maximum increase is 16.6%, in the system with the expander in the upper cycle - up to 20%. In a system with two expanders, EER can be 36.0% higher than in the reference system with expansion valves for graphical calculations. The calculations showed small differences between the two calculation methods, but the method of approximation with equations of state can give underestimated results.
Rodzaj dyplomu
Praca inżynierska / licencjacka
Typ dyplomu
Praca inżynierska
Autor
Katarzyna Anna Magryta (WMEiL) Katarzyna Anna Magryta Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Tytuł w języku polskim
Możliwości zastosowania rozprężarek w obiegach chłodniczych na podstawie analizy układów kaskadowych opartych na R744
Promotor
Adam Ruciński (WMEiL/ITC) Adam Ruciński Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Jednostka dyplomująca
Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Jednostka prowadząca
Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)
Kierunek / specjalność studiów
, Energetyka (Power Engineering)
Język
(pl) polski
Status pracy
Obroniona
Data obrony
12-02-2019
Data (rok) wydania
2019
Paginacja
44
Identyfikator wewnętrzny
MEL; PD-4951
Recenzenci
Artur Rusowicz (WMEiL/ITC) Artur Rusowicz Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL) Adam Ruciński (WMEiL/ITC) Adam Ruciński Instytut Techniki Cieplnej (WMEiL/ITC)Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa (WMEiL)
Słowa kluczowe w języku polskim
rozprężarka, dwutlenek węgla, układ kaskadowy, równania stanu pary wilgotnej, współczynnik efektywności chłodniczej
Słowa kluczowe w języku angielskim
scroll, expander, Energy efficiency rating, carbon dioxide, cascade refrigeration systems, steam equations of state
Streszczenie w języku polskim
Celem pracy jest oszacowanie możliwości zastosowania rozprężarek w układach chłodniczych na przykładzie obiegu kaskadowego pracującego na dwutlenek węgla. We wstępie wykonano przegląd literaturowy na temat zasady działania i zastosowań rozprężarek, a także ich konstrukcji i konkretnych rozwiązań technologicznych. Przeanalizowano wady i zalety poszczególnych rozwiązań i wybrano do dalszej analizy rozprężarkę spiralną. Poszerzono studia w zakresie jej modeli geometrycznych i termodynamicznych. Uzyskane informacje wykorzystano do założenia możliwej sprawności izentropowej, którą urządzenie mogłoby wykazywać podczas pracy. W części właściwej stworzono model chłodniczego układu kaskadowego z zaworami dławiącymi o stałej temperaturze parowania równej -40oC. Obieg niskiego ciśnienia jest obiegiem podkrytycznym, wysokiego ciśnienia – nadkrytycznym. Ciśnienie skraplania ustalono na stałym poziomie 150 barów. Rozpisano model obliczeniowy, w którym przedmiotem optymalizacji jest znalezienie takiego poziomu temperatury skraplania obiegu niskociśnieniowego, dla którego współczynnik wydajności chłodniczej jest maksymalny. Podobne modele stworzono również dla zmodyfikowanych układów z rozprężarkami w dolnym, górnym lub obu obiegach kaskady. Parametry wilgotnych par czynnika chłodniczego wyznaczono dwiema metodami: graficznie lub za pomocą przybliżenia za pomocą równań stanu prawdziwych dla wilgotnej pary wodnej. W rozdziale 4 zaprezentowano wyniki przeprowadzonych symulacji, z których wynika, że w układzie z jedną rozprężarką w dolnym obiegu kaskady maksymalny wzrost wynosi 16.6%, w układzie z rozprężarką w górnym obiegu - dochodzi do 20%. W układzie z dwiema rozprężarkami EER może wynosić nawet 36.0% więcej niż w układzie odniesienia z zaworami rozprężnymi przy obliczeniach metodą graficzną. Obliczenia wykazały małe różnice pomiędzy dwiema metodami obliczeniowymi, które skumulowane mogą sprawiać, że ostateczne wyniki osiągnięte metodą przybliżeń będą niedoszacowane.
Plik pracy
  • Plik: 1
    276328_Magryta_Katarzyna_Możliwości_zastosowania_rozprężarek_02.pdf
Poproś o plik WCAG
Pola lokalne
Identyfikator pracy APD: 31322

Jednolity identyfikator zasobu
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT5770eda7aa1341daa19bd0339da2f474/
URN
urn:pw-repo:WUT5770eda7aa1341daa19bd0339da2f474

Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?
Zgłoszenie uwag dotyczących tej strony