家庭用エコ冷蔵庫の性能に及ぼすキャピラリチューブの長さの影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 14460 (2022) この記事を引用

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家庭用冷暖房システムでは、毛細管装置がよく使用されます。 ヘリカルキャピラリを使用することにより、システム内に軽量の冷却装置が不要になります。 毛細管の圧力は、長さ、平均直径、ピッチなどの毛細管の幾何学的パラメーターによって顕著に影響されます。 この論文は、システムの性能に対するキャピラリの長さの影響に関するものです。 実験では 3 本の別々の長さの毛細管を使用しました。 R152a のデータは、長さを変えることによる影響を評価するために、さまざまな条件下で研究されました。 最大 COP は、蒸発器温度 - 12 °C、キャピラリー長 3.65 m で得られます。 キャピラリの長さが 3.35 m および 3.96 m と比較して 3.65 m に改善されると、システムのパフォーマンスが向上するという結果が得られます。 その結果、キャピラリの長さが特定の量まで増加すると、システムのパフォーマンスが向上します。 実験の結果は数値流体力学 (CFD) 解析の結果と比較されました。

冷蔵庫は断熱された区画を備えた冷却機器であり、冷凍システムは断熱された区画内で冷却効果を生み出すシステムです。冷凍とは、空間または物質から熱を除去し、その熱を別の空間または物質に伝達するプロセスとして定義されます。空間とか物質とか。 現在、冷蔵庫は周囲温度で劣化する食品を保管するために広く使用されています。 低温の冷蔵庫では、細菌の増殖やその他のプロセスによる腐敗が大幅に遅くなります。 冷媒は、冷凍プロセスにおいて吸熱剤または冷却剤として使用される作動流体です。 冷媒は、低温および低圧で蒸発することによって熱を収集し、その後、より高温および高圧になると凝縮して熱を放出します。 冷蔵室から熱が排出されると、この領域は冷却されるように見えます。 冷凍プロセスは、コンプレッサー、凝縮器、毛細管、蒸発器を含むシステムで行われます。 冷蔵庫は、この研究で使用される冷凍プラントです。 冷蔵庫は世界中で広く使用されており、この機器は家庭の必需品となっています。 最新の冷蔵庫の性能は非常に効率的ですが、システムを改善するための研究はまだ進行中です。 R134a の主な欠点の 1 つは、無毒であることが知られていますが、地球温暖化係数 (GWP) が非常に高いことです。 家庭用冷蔵庫に使用されている R134a は、国連気候変動枠組条約の京都議定書に組み込まれています 1,2。 しかし、その結果、R134a の使用は大幅に削減されなければなりません 3。 環境問題、財政問題、健康問題から、地球温暖化率の低い冷媒を見つけることが重要です4。 複数の研究により、R152a が環境的に持続可能な冷媒であることが証明されています。 Mohanraj ら 5 は、家庭用冷蔵庫に R152a および炭化水素冷媒を採用する理論的な実現可能性を調査しました。 炭化水素は、単独の冷媒としては非効率であることがわかっています。 R152a は段階的に廃止された冷媒よりもエネルギー効率が高く、環境に優しいです。 ボラジら6． 蒸気圧縮式冷凍機において、環境に優しい 3 種類の HFC 冷媒の性能を比較しました。 彼らは、R152a を蒸気圧縮システムに使用でき、R134a の代わりに使用できるという結論に達しました。 R32 には、圧力が高く、成績係数 (COP) が低いなどの欠点があります。 Bolaji ら 7 は、家庭用冷蔵庫で R134a の代替品として R152a と R32 をテストしました。 研究によると、R152a は R134a よりも平均 COP が 4.7% 高いことがわかっています。R152a と R134a は、Cabello らによって密閉型コンプレッサーを備えた冷凍プラントでテストされました。 8. R152a は、Bolaji et al.9 によって冷凍システムでテストされました。 彼らは、R152a が最もエネルギー効率が高く、1 トン当たりの冷凍能力が以前の R134a よりも 10.6% 低いと結論付けました。 R152a では、より高い容積冷凍能力と COP が実証されました。 Chavhan et al.10 は、R134a と R152a の性能を分析しました。 2 つの冷媒を調査した結果、R152a が最もエネルギー効率が高いことがわかりました。 R152a は R134a よりも COP が 3.769% 高く、ドロップイン代替品として使用できます。 Bolaji et al.11 は、地球温暖化係数が低いため、冷凍システムにおける R134a の代替品としてさまざまな低 GWP 冷媒を研究しました。 評価された冷媒のエネルギー性能が最も高かったのは R152a で、R134a よりも冷凍 1 トンあたりの電力使用量が 30.5 パーセント少なくなりました。 著者らによると、R161を代替品として使用するには、完全に再設計する必要があるという。 多くの研究者は、低 GWP 冷媒を使用してシステムの性能を向上させ、冷凍システムの今後の代替代替品として R134a とブレンドするために、家庭用冷蔵庫でさまざまな実験作業を実施しました12、13、14、15、16、17、18、19、20。 、21、22、23。 Baskaran ら 24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35 は、いくつかの環境に優しい冷媒の性能と、将来の代替代替品として R134a との組み合わせを、さまざまな試験で調査しました。蒸気圧縮冷凍システム。 Tiwari et al.36 は、実験と CFD 解析を使用して、さまざまな冷媒とチューブ直径の毛細管の性能を比較しました。 分析は、ANSYS CFX ソフトウェアを使用して実行されます。 最適な螺旋コイル設計をお勧めします。 Punia et al.16 は、螺旋コイル管を通る LPG 冷媒の質量流量に対する毛細管の長さ、直径、コイル直径の影響を調査しました。 調査結果によると、キャピラリの長さを 4.5 ～ 2.5 m の範囲に調整すると、質量流量が平均 25% 増加しました。 Söylemez et al.16 は、3 つの異なる乱流 (粘性) モデルを使用して家庭用冷蔵庫 (DR) の生鮮食品コンパートメントの CFD 解析を実行し、生鮮食品コンパートメントの冷却時間率だけでなく、空気や空気の状態についての洞察を得ました。積載時の庫内温度分布。 開発された CFD モデルの予測は、FFC 内の空気流と温度場を鮮明に示しています。