Оценка эффективности работы холодильных машин
Целью данной работы является снижение общей потребности в энергии холодильных и рефрижераторных установок путем оптимизации этих установок. Для достижения поставленной цели предложено использование известных физиологических зависимостей с применением современной техники регулирования. В качестве пар...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2015
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135996 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка эффективности работы холодильных машин / В.Б. Скрыпников, М.М. Ляховецкая-Токарева, Е.П. Завгородняя, Я.Н. Шапран // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 125. — С. 241-250. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-135996 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1359962018-06-16T03:09:40Z Оценка эффективности работы холодильных машин Скрыпников, В.Б. Ляховецкая-Токарева, М.М. Завгородняя, Е.П. Шапран, Я.Н. Целью данной работы является снижение общей потребности в энергии холодильных и рефрижераторных установок путем оптимизации этих установок. Для достижения поставленной цели предложено использование известных физиологических зависимостей с применением современной техники регулирования. В качестве параметров должны устанавливаться: температура испарения и конденсации холодильных машин; потребление мощности компрессорными холодильными машинами, как функция температуры конденсации и загрузки установки; изменение производительности испарительного охладителя по теплопередаче в зависимости от энтальпии воздуха; потребление мощности насосами и вентиляторами; загрузка установки; эксплуатационные пределы установки; взаимное влияние вышеназванных параметров. В ходе изучения различных процессов преобразования энергии возникает необходимость оценить термодинамическую эффективность процессов в целом и источники потерь в них. Для этого используется термодинамичесий метод – эксергетичексий. Представлены результаты эксергетических исследований для холодильной машины с разными температурами конденсации. Оптимальная схема в регулировании должна учитывать вышеизложенные зависимости с целью минимального потребления мощности всеми приводами компрессоров, насосов и вентиляторов. Однако при этом нужно принимать эксплуатационные пределы различных компонентов установки. С помощью вычислительной машины рассчитывается энергетический оптимум. Таким образом, можно, в зависимости от загрузки установки при переменной температуре, определить оптимальную температуру охлаждающей воды. Затем при ней можно минимизировать подводимые в целом мощности приводов для компрессоров, водяных насосов и вентиляторов башенных охладителей. Эта оптимизация реализуется в замкнутом цикле путем использования системы регулирования с вычислительной машиной. Метою даної роботи є зниження загальної потреби в енергії холодильних і рефрижераторних установок шляхом оптимізації цих установок. Для досягнення поставленої мети запропоновано використання відомих фізіологічних залежностей із застосуванням сучасної техніки регулювання. В якості параметрів повинні встановлюватися: температура випаровування і конденсації холодильних машин; споживання потужності компресорними холодильними машинами, як функція температури конденсації і завантаження установки; зміна продуктивності випарного охолоджувача по теплопередачі в залежності від ентальпії повітря; споживання потужності насосами і вентиляторами; завантаження установки; експлуатаційні межі установки; взаємний вплив вищеназваних параметрів. В ході вивчення різних процесів перетворення енергії виникає необхідність оцінити термодинамічну ефективність процесів у цілому та джерела втрат в них. Для цього використовується термодинамічний метод – ексергетичний. Представлені результати ексергетичних досліджень для холодильної машини з різними температурами конденсації. Оптимальна схема в регулюванні повинна враховувати вищевикладені залежності з метою мінімального споживання потужності всіма приводами компресорів, насосів і вентиляторів. Однак при цьому потрібно брати експлуатаційні межі різних компонентів установки. За допомогою обчислювальної машини розраховується енергетичний оптимум. Таким чином, можна, у залежності від завантаження установки при змінній температурі, визначити оптимальну температуру охолоджуючої води. Потім при ній можна мінімізувати підводиться в цілому потужності приводів для компресорів, водяних насосів і вентиляторів баштових охолоджувачів. Ця оптимізація реалізується в замкнутому циклі шляхом використання системи регулювання з обчислювальною машиною. Objective of this work was to reduce overall energy consumed by cooling and refrigerating plants through their optimization. To this end, it was proposed to apply the known physio-logical dependencies in combination with the up-to-date regulating practices. The following parameters should be set: temperature of evaporation and condensation in refrigerating machines; power consumption for the compressor cooling machines as a function of condensing temperature and machine usage; change of the evaporative cooler performance by its heat transfer depending on the air enthalpy; power consumption for the pumps and fans; machine usage; operational limits for the machine; and mutual influence of all of above listed parameters. During the study of various energy conversion processes it is needed to evaluate a thermodynamic efficiency of the processes as a whole and sources of loss in particular. To this end, a thermodynamic – exergic - method is used. The article presents results of different studies of energy consumption of refrigerating machines at different condensing temperatures. Optimal scheme of the regulation should take into account the above mentioned dependencies in order to minimize power consumption of all the drives of compressors, pumps and fans. And, at the same time, it is necessary to satisfy operational limits of various components of the machine. The energy optimum is calculated by computer. By this way, it is possible to determine optimal temperature for the cooling water depending on the machine usage and variable temperature. Afterwards, having the optimal temperature value, it is possible to minimize the overall power consumption for the compressor drives, water pumps and cooling-tower fans. Such optimization is implemented in a closed loop through the use of regulatory system with computing machine. 2015 Article Оценка эффективности работы холодильных машин / В.Б. Скрыпников, М.М. Ляховецкая-Токарева, Е.П. Завгородняя, Я.Н. Шапран // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 125. — С. 241-250. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135996 621.565.93 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Целью данной работы является снижение общей потребности в энергии холодильных и рефрижераторных установок путем оптимизации этих установок. Для достижения поставленной цели предложено использование известных физиологических зависимостей с применением современной техники регулирования. В качестве параметров должны устанавливаться: температура испарения и конденсации холодильных машин; потребление мощности компрессорными холодильными машинами, как функция температуры конденсации и загрузки установки; изменение производительности испарительного охладителя по теплопередаче в зависимости от энтальпии воздуха; потребление мощности насосами и вентиляторами; загрузка установки; эксплуатационные пределы установки; взаимное влияние вышеназванных параметров. В ходе изучения различных процессов преобразования энергии возникает необходимость оценить термодинамическую эффективность процессов в целом и источники потерь в них. Для этого используется термодинамичесий метод – эксергетичексий. Представлены результаты эксергетических исследований для холодильной машины с разными температурами конденсации. Оптимальная схема в регулировании должна учитывать вышеизложенные зависимости с целью минимального потребления мощности всеми приводами компрессоров, насосов и вентиляторов. Однако при этом нужно принимать эксплуатационные пределы различных компонентов установки. С помощью вычислительной машины рассчитывается энергетический оптимум. Таким образом, можно, в зависимости от загрузки установки при переменной температуре, определить оптимальную температуру охлаждающей воды. Затем при ней можно минимизировать подводимые в целом мощности приводов для компрессоров, водяных насосов и вентиляторов башенных охладителей. Эта оптимизация реализуется в замкнутом цикле путем использования системы регулирования с вычислительной машиной. |
| format |
Article |
| author |
Скрыпников, В.Б. Ляховецкая-Токарева, М.М. Завгородняя, Е.П. Шапран, Я.Н. |
| spellingShingle |
Скрыпников, В.Б. Ляховецкая-Токарева, М.М. Завгородняя, Е.П. Шапран, Я.Н. Оценка эффективности работы холодильных машин Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Скрыпников, В.Б. Ляховецкая-Токарева, М.М. Завгородняя, Е.П. Шапран, Я.Н. |
| author_sort |
Скрыпников, В.Б. |
| title |
Оценка эффективности работы холодильных машин |
| title_short |
Оценка эффективности работы холодильных машин |
| title_full |
Оценка эффективности работы холодильных машин |
| title_fullStr |
Оценка эффективности работы холодильных машин |
| title_full_unstemmed |
Оценка эффективности работы холодильных машин |
| title_sort |
оценка эффективности работы холодильных машин |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135996 |
| citation_txt |
Оценка эффективности работы холодильных машин / В.Б. Скрыпников, М.М. Ляховецкая-Токарева, Е.П. Завгородняя, Я.Н. Шапран // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2015. — Вип. 125. — С. 241-250. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT skrypnikovvb ocenkaéffektivnostirabotyholodilʹnyhmašin AT lâhoveckaâtokarevamm ocenkaéffektivnostirabotyholodilʹnyhmašin AT zavgorodnââep ocenkaéffektivnostirabotyholodilʹnyhmašin AT šapranân ocenkaéffektivnostirabotyholodilʹnyhmašin |
| first_indexed |
2025-07-10T00:29:46Z |
| last_indexed |
2025-07-10T00:29:46Z |
| _version_ |
1837217759993266176 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
241
УДК 621.565.93
Скрыпников В.Б., д-р техн. наук, профессор,
Ляховецкая-Токарева М.М., канд. техн. наук,
Завгородняя Е.П., магистр,
Шапран Я.Н., студентка
(ГВУЗ «ПГАСА»)
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Скрипніков В.Б., д-р техн. наук, професор,
Ляховецька-Токарєва М.М., канд. техн. наук
Завгородня О.П., магістр,
Шапран Я.М., студентка
(ДВУЗ «ПДАБА»)
ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ ХОЛОДИЛЬНИХ МАШИН
Skrypnikov V.B., D. Sc. (Tech.), Professor
Lyachovetskaya-Tokareva M.M., Ph.D. (Tech.)
Zavgorodnyaya Ye.P., M.Sc. (Tech.)
Shapran Ya.N., Student
(SHEI «PSACEA»)
EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF REFRIGERATION
MACHINES
Аннотация. Целью данной работы является снижение общей потребности в энергии хо-
лодильных и рефрижераторных установок путем оптимизации этих установок. Для достиже-
ния поставленной цели предложено использование известных физиологических зависимо-
стей с применением современной техники регулирования. В качестве параметров должны
устанавливаться: температура испарения и конденсации холодильных машин; потребление
мощности компрессорными холодильными машинами, как функция температуры конденса-
ции и загрузки установки; изменение производительности испарительного охладителя по те-
плопередаче в зависимости от энтальпии воздуха; потребление мощности насосами и венти-
ляторами; загрузка установки; эксплуатационные пределы установки; взаимное влияние вы-
шеназванных параметров. В ходе изучения различных процессов преобразования энергии
возникает необходимость оценить термодинамическую эффективность процессов в целом и
источники потерь в них. Для этого используется термодинамичесий метод – эксергетичек-
сий. Представлены результаты эксергетических исследований для холодильной машины с
разными температурами конденсации. Оптимальная схема в регулировании должна учиты-
вать вышеизложенные зависимости с целью минимального потребления мощности всеми
приводами компрессоров, насосов и вентиляторов. Однако при этом нужно принимать экс-
плуатационные пределы различных компонентов установки. С помощью вычислительной
машины рассчитывается энергетический оптимум. Таким образом, можно, в зависимости от
загрузки установки при переменной температуре, определить оптимальную температуру ох-
лаждающей воды. Затем при ней можно минимизировать подводимые в целом мощности
приводов для компрессоров, водяных насосов и вентиляторов башенных охладителей. Эта
оптимизация реализуется в замкнутом цикле путем использования системы регулирования с
вычислительной машиной.
© В.Б. Скрыпников, М.М. Ляховецкая-Токарева, Е.П. Завгородняя, Я.Н. Шапран, 2015
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
242
Ключевые слова: холодильная установка, теплообмен, испаритель, компрессор, насос,
температура охлажденной воды, эксергия, эксергетический анализ.
Холодильные и рефрижераторные установки эксплуатируются во многих
отраслях (системы кондиционирования воздуха и т.д.). Можно достичь эконо-
мии расходов на энергию и эксплуатацию путем последовательного использо-
вания известных физиологических зависимостей с применением современной
техники регулирования.
Путем оптимизации установки общая потребность установки в энергии (хо-
лодильных компрессоров, водяных насосов, вентиляторов, установок охлажде-
ния оборотной воды) в зависимости от внешних и внутренних параметров сво-
дится к минимуму [1].
В качестве параметров должны устанавливаться [2]:
- температура испарения и конденсации холодильных машин;
- потребление мощности компрессорными холодильными машинами, как
функция температуры конденсации и загрузки установки;
- изменение производительности испарительного охладителя по теплопере-
даче в зависимости от энтальпии воздуха;
- потребление мощности насосами и вентиляторами;
- загрузка установки;
- эксплуатационные пределы установки;
- взаимное влияние вышеназванных параметров.
Требуемая холодопроизводительность установки по холодной воде в замк-
нутом цикле создается подводимой мощностью компрессоров.
Обе мощности, согласно первого закона термодинамики, преобразуются в
подлежащей отводу теплоту конденсации, которая отводится через охладитель
в окружающую среду.
Этот теплообмен с окружающей средой подвержен влиянию внешних усло-
вий, т.е. колебания энтальпии воздуха в зависимости от времени дня и периода
года.
Эти изменения оказывают очень сильное влияние на холодопроизводитель-
ность башенных охладителей (градирен) при постоянстве подводимой мощно-
сти вентиляторов и насосов.
В зависимости от разницы энтальпий холодоагента после конденсатора и
энтальпией наружного воздуха может отводиться различное по величине коли-
чество теплоты конденсации. Величина отводимой теплоты конденсации ока-
зывает влияние на температуру конденсации, а следовательно, на потребление
мощности компрессором. Последнее снова влияет на конденсацию.
Как правило, охладители воды работают в расчетном режиме менее 1% об-
щего времени года. В оставшийся период времени они работают в условиях,
отличающихся от расчетного режима. Например, при средней температуре ат-
мосферного воздуха и также при более низком уровне его влажности.
Производительность воздухоохладителя не является постоянной величиной,
она зависит от величины потоков воздуха и воды, от начального состояния ох-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
243
лаждаемого воздуха и холодной воды. Разности температур и давления водяно-
го пара являются критериями интенсивности теплопередачи.
Эти величины показаны на рис.1: максимальная разность температур ∆tmax
представлена на ординате, максимальная разность влажности воздуха ∆xmax – на
оси абсцисс. Последняя определена как разность между содержанием водяного
пара в охлаждаемом и охлажденном до температуры холодной воды воздухе.
Так как на состояние воздуха в месте установки воздухоохладителя до начала
процесса охлаждения воздействовать практически невозможно, то из этого сле-
дует очень важный вывод, что температуру поступающей холодной воды надо
сделать столь низкой, сколь это позволяют технические возможности. Как по-
казано на рис. 1, с понижением температуры холодной воды на входе в возду-
хоохладитель повышается потенциал как температуры, так и давления паров
воды.
Рисунок 1 - Изменение состояния охлажденного воздуха при понижении температуры
холодной воды на входе в воздухоохладитель: ttгЕ – начальная температура воздуха по
сухому термометру; tKaЕ –температура холодной воды на входе в воздухоохладитель;
x–влажность воздуха; h-теплосодержание воздуха
Дальнейшее уменьшение количества холодильного агрегата в испарителе
приводит к его накоплению в конденсаторе, уменьшению эффективной внут-
ренней теплообменной поверхности и некоторому повышению давления кон-
денсации. Вместе с тем падает и давление на линии всасывания (рис.2). Таким
образом, перепад давлений на капилляре возрастает. Кроме того, переохлажде-
ние дросселируемой жидкости приводит к возрастанию расхода через капил-
лярную трубку из-за увеличения плотности. Происходит «саморегулирование»
системы. Но установка становится малоэффективной, так как при понижении
температуры наружного воздуха испаритель заполняется не полностью, что
влечет за собой уменьшение холодопроизводительности. Немаловажно и то,
что при сильных морозах давление всасывания может быть ниже расчетного, а,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
244
как известно, такие режимы работы нежелательны для холодильных установок,
т.к ухудшается возврат масла в компрессор.
Рисунок 2 - Работа холодильной машины при пониженной температуре окружающего
воздуха (установившийся режим)
Когда охладитель (испаритель) работает в нерасчетных условиях, охлаж-
дающая нагрузка может быть ниже предусмотренной расчетами и температура
оборотной воды может быть ниже расчетной (рис. 3).
Qo – теплота, отведенная от объекта за счет кипения хладагента в испарителе; L – энергия,
затраченная компрессором на сжатие хладагента; to – температура кипения хладагента в ис-
парителе; tк, Pк – температура и давление конденсации; tохл. об., tобогр.об – температура охлаж-
даемого и обогреваемого объекта (температура воздуха в помещении); toкр.ср. – температура
окружающей среды
Рисунок 3 - Механизм передачи теплоты для различных условий работы
холодильной машины
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
245
Это позволяет сделать установку более экономичной в плане энергопотреб-
ления.
При более низких нагрузках испаритель (воздухоохладитель) может осуще-
ствлять необходимое охлаждение даже если температура охлаждающей воды
на входе несколько выше, так как необходимость в удалении влаги меньше.
При повышении температуры охлажденной воды на выходе из установки на-
грузка компрессора понижается и это обуславливает уменьшение энергопо-
требления.
Выбор значения температуры охлажденной воды позволяет достичь эконо-
мию энергии в системах кондиционирования воздуха с непрерывной циркуля-
цией охлажденной воды. При переменной циркуляции охлажденной воды для
выбора значения температуры охлажденной воды необходимы дополнительные
исследования.
Результаты
Повышение температуры охлажденной воды на выходе позволяет снизить
расход энергии охладителем (испарителем) и приводит к повышению потреб-
ления энергии насосом, т.к. для необходимого охлаждения до той же темпера-
туры требует больше охлаждающей воды.
Будет ли экономия энергии в охладителе более существенной с дополни-
тельными затратами в насосе – зависит от особенностей системы.
При более низкой температуре охлаждающей воды конденсатора снижается
температура конденсации и давление холодоагента, в результате двигатель
компрессора потребляет меньше энергии. При полной нагрузке экономия энер-
гии составляет 1,5 % при каждом снижении температуры конденсации воды на
входе на 1
о
С.
В ходе изучения различных процессов преобразования энергии возникает
необходимость оценить термодинамическую эффективность процессов в целом
и источники потерь в них. Для этого используется термодинамичесий метод –
эксергетичексий.
Приведенные соображения наглядны в таблице 1, где представлены резуль-
таты эксергетических исследований для холодильной машины с разными тем-
пературами конденсации, а на рис. 4 указанные расчеты приведены графически
в виде потоков эксергии [3].
По мощности теплопередачи башенных охладителей (градирен) потребно-
сти в мощности для водяных насосов и вентиляторов составлены специфиче-
ские для установки расчетные характеристики. Температура мокрого термо-
метра описывает теоретический предел охлаждения, вплоть до предела охлаж-
дения при теоретической бесконечной обменной площади башенного охлади-
теля (градирни), который мог охладить конденсаторную воду. Из-за ограниче-
ний обменной поверхности башенного охладителя (градирни) охлаждение воды
не достигает температуры мокрого термометра. Эта разница температур опре-
деляется как дистанция границы охлаждения и в расчетной точке устанавлива-
ется путем определения параметров башенного охладителя (градирни). Проек-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
246
тирование башенного охладителя производится по максимуму температуры
мокрого термометра, при которой еще должна быть обеспечена расчетная мощ-
ность установки.
Таблица 1 – Результаты эксергетических исследований для холодильной машины
с разными температурами конденсации
Условия процессов
Вариант А Вариант Б
Температура наружной сре-
ды Tн
290
о
К = 17
о
С 290
о
К = 17
о
С
Температура охлаждаемого
помещения Tо
258
о
К = -15
о
С 258
о
К = -15
о
С
Температура испарения Tо
х
253
о
К = -20
о
С 250
о
К = -23
о
С
Температура конденсации T 298
о
К = 25
о
С 301
о
К = 28
о
С
Температура переохлажде-
ния, Tuк
293
о
К = 20
о
С 296
о
К = 23
о
С
isentrop 0,80 0,78
Холодоагент R 12 R 12
Давление в конденсаторе 1,5103 бар 1,3418 бар
Давление в испарителе 6,5102 бар 7,0566 бар
Результаты расчетов
Удельная холодопроизводи-
тельность qо, кДж/кг
126,11 121,71
Работа компрессора wt,
кДж/кг
32,04 37,36
Холодильный коэффициент 3,94 3,26
Подведенная к охлаждаемо-
му помещению эксергия,
кДж/кг
15,64 15,10
Отведенная эксергия, кДж/кг 141,75 136,81
Эксергетический КПД 0,488 0,404
Потери эксергии в испарите-
ле evисп, кДж/кг
2,80 4,38
Потери эксергии в компрес-
соре evкомпр, кДж/кг
5,48 7,33
Потери эксергии в конденса-
торе evконд, кДж/кг
4,48 5,94
Потери эксергии в дроссель-
ном вентиле evDross, кДж/кг
3,64 4,16
Суммарные потери эксергии
ev, кДж/кг
16,40 22,26
Выводы
Оптимальная схема в регулировании должна учитывать вышеизложенные
зависимости с целью минимального потребления мощности всеми приводами
компрессоров, насосов и вентиляторов. Однако при этом нужно принимать экс-
плуатационные пределы различных компонентов установки.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
247
Рисунок 4 - Результаты эксергетических исследований для холодильной машины с разными
температурами конденсации графически в виде потоков эксергии
С помощью вычислительной машины рассчитывается энергетический опти-
мум. Таким образом, можно, в зависимости от загрузки установки при пере-
менной температуре, определить оптимальную температуру охлаждающей во-
ды. Затем при ней можно минимизировать подводимые в целом мощности при-
водов для компрессоров, водяных насосов и вентиляторов башенных охладите-
лей. Эта оптимизация реализуется в замкнутом цикле путем использования сис-
темы регулирования с вычислительной машиной. Способ действия представлен
на рис. 5.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
248
Рисунок 5 - Способ действия системы регулирования работы холодильной установки
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bretting, H.L. Kühlanlage optimiert / Bretting H.L. – G. : Betrieb und Energie, 1/83, 1983. – pp. 75-
76.
2. Буркхарт, Эндрю. Семь методов повышения эффективности работы охлаждающих установок /
Эндрю Буркхарт // Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондициониро-
ванию воздуха (ASHRAE). - Энергосовет. – 2013. – № 4 (29). – С. 48–53.
3. Reif, W. Exergetische Untersuchungen an Kaltdampf-Kälteanlagen / W. Reif. – G.: Heft 4, Einge-
langt, November 1974. – pp. 111-114.
4. Мюке, Г. Проветривание шахт и кондиционирование воздуха при разработке угля на больших
глубинах / Мюке Г. // Издательство «Недра», «Глюкауф», русский перевод, 1985. - №4. – С. 10-18.
5. Савицкий, Н. В. Влияние параметров внешней среды на эффективность холодильных устано-
вок / Н.В. Савицкий, В.Б. Скрыпников, М.М. Ляховецкая-Токарева, Я.Н. Шапран // Сборник научных
трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Серия «Энергетика, экология, компью-
терные технологии в строительстве». - Днепропетровск, 2015. – Вып. 82. – С. 247-253.
REFERENCES
1. Bretting, H. L. (1983), «Refrigeration system optimized», Operation and Energie, no. 1/83, pp. 75-76.
2. Endryu Burkhart (2013), «Seven methods to increase the efficiency of the cooling units», American
society of engineers for heating, cooling and air conditioning (ASHRAE) Energosovet, № 4 (29), pp. 48-53.
3. W. Reif (1974), «Exergetische investigations on cold-vapour refrigeration systems», G.: Heft 4,
Eingelangt, pp. 111-114.
4. Mucke, G. (1985), «Mine Ventilation and air conditioning in the development of coal at great
depths», Publishing house "Nedra", "Glückauf", Russian translation, no. 4, pp. 10-18.
5. Savitskyi, M.V. , Skrypnikov V.B., Lyakhovetskaya-Tokareva M.M. and Shapran Ya.N. (2015), «The
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
249
influence of environmental parameters on the efficiency of refrigeration systems», // Collection of scientific
works. Construction, material science, mechanical engineering. The series "Energy, ecology, computer tech-
nology in construction", Vol. 82, pp. 247-253.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Скрыпников Вениамин Борисович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры
отопления, вентиляции и качества воздушной среды Государственного высшего учебного заведения
«Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры» (ГВУЗ «ПГАСА»), Днеп-
ропетровск, Украина, postmaster@pgasa.dp.ua
Ляховецкая-Токарева Марина Марковна, кандидат технических наук, доцент кафедры отопле-
ния, вентиляции и качества воздушной среды Государственного высшего учебного заведения «Прид-
непровская государственная академия строительства и архитектуры» (ГВУЗ «ПГАСА»), Днепропет-
ровск, Украина, postmaster@pgasa.dp.ua
Завгородняя Елена Петровна, ассистент кафедры отопления, вентиляции и качества воздушной
среды Государственного высшего учебного заведения «Приднепровская государственная академия
строительства и архитектуры» («ГВУЗ ПГАСА»), Днепропетровск, Украина, postmaster@pgasa.dp.ua
Шапран Яна Николаевна, студентка Государственного высшего учебного заведения «Придне-
провская государственная академия строительства и архитектуры» («ГВУЗ ПГАСА»), Днепропет-
ровск, Украина, postmaster@pgasa.dp.ua
About the authors
Skrypnikov Veniamin Borisovich, Doctor of Technical Sciences (Dr. Sc.), Professor, Professor of De-
partment of heating, ventilation and quality of air environment of State higher educational establishment the
«Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture» (SHEI PSACEA), Dnepropetrovsk,
Ukraine, postmaster@pgasa.dp.ua.
Lyakhoveckaya-Tokareva Marina Markovna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Pro-
fessor of department of heating, ventilation and quality of air environment of State higher educational estab-
lishment the «Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture» (SHEI PSACEA),
Dnepropetrovsk, Ukraine, postmaster@pgasa.dp.ua.
Zavgorodnyaya Elena Petrovna, Master of Science, Assistant of Department of heating, ventilation and
quality of air environment of State higher educational establishment the «Prydniprovs’ka State Academy of
Civil Engineering and Architecture» (SHEI PSACEA), Dnepropetrovsk, Ukraine, postmaster@pgasa.dp.ua.
Shapran Yana Nikolaevna, Student of State higher educational establishment the «Prydniprovs’ka State
Academy of Civil Engineering and Architecture» (SHEI PSACEA), Dnepropetrovsk, Ukraine, postmas-
ter@pgasa.dp.ua.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Метою даної роботи є зниження загальної потреби в енергії холодильних і ре-
фрижераторних установок шляхом оптимізації цих установок. Для досягнення поставленої
мети запропоновано використання відомих фізіологічних залежностей із застосуванням су-
часної техніки регулювання. В якості параметрів повинні встановлюватися: температура ви-
паровування і конденсації холодильних машин; споживання потужності компресорними хо-
лодильними машинами, як функція температури конденсації і завантаження установки; зміна
продуктивності випарного охолоджувача по теплопередачі в залежності від ентальпії повіт-
ря; споживання потужності насосами і вентиляторами; завантаження установки; експлуата-
ційні межі установки; взаємний вплив вищеназваних параметрів. В ході вивчення різних
процесів перетворення енергії виникає необхідність оцінити термодинамічну ефективність
процесів у цілому та джерела втрат в них. Для цього використовується термодинамічний ме-
тод – ексергетичний. Представлені результати ексергетичних досліджень для холодильної
машини з різними температурами конденсації. Оптимальна схема в регулюванні повинна
враховувати вищевикладені залежності з метою мінімального споживання потужності всіма
приводами компресорів, насосів і вентиляторів. Однак при цьому потрібно брати експлуата-
ційні межі різних компонентів установки. За допомогою обчислювальної машини розрахову-
ється енергетичний оптимум. Таким чином, можна, у залежності від завантаження установки
при змінній температурі, визначити оптимальну температуру охолоджуючої води. Потім при
ній можна мінімізувати підводиться в цілому потужності приводів для компресорів, водяних
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
mailto:postmaster@pgasa.dp.ua
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2015. №125
250
насосів і вентиляторів баштових охолоджувачів. Ця оптимізація реалізується в замкнутому
циклі шляхом використання системи регулювання з обчислювальною машиною.
Ключові слова: холодильна установка, теплообмін, випарник, компресор, насос, темпе-
ратура охолодженої води, ексергія, ексергетичний аналіз.
Abstract. Objective of this work was to reduce overall energy consumed by cooling and refrig-
erating plants through their optimization. To this end, it was proposed to apply the known physio-
logical dependencies in combination with the up-to-date regulating practices. The following param-
eters should be set: temperature of evaporation and condensation in refrigerating machines; power
consumption for the compressor cooling machines as a function of condensing temperature and ma-
chine usage; change of the evaporative cooler performance by its heat transfer depending on the air
enthalpy; power consumption for the pumps and fans; machine usage; operational limits for the ma-
chine; and mutual influence of all of above listed parameters. During the study of various energy
conversion processes it is needed to evaluate a thermodynamic efficiency of the processes as a
whole and sources of loss in particular. To this end, a thermodynamic – exergic - method is used.
The article presents results of different studies of energy consumption of refrigerating machines at
different condensing temperatures. Optimal scheme of the regulation should take into account the
above mentioned dependencies in order to minimize power consumption of all the drives of com-
pressors, pumps and fans. And, at the same time, it is necessary to satisfy operational limits of vari-
ous components of the machine. The energy optimum is calculated by computer. By this way, it is
possible to determine optimal temperature for the cooling water depending on the machine usage
and variable temperature. Afterwards, having the optimal temperature value, it is possible to mini-
mize the overall power consumption for the compressor drives, water pumps and cooling-tower
fans. Such optimization is implemented in a closed loop through the use of regulatory system with
computing machine.
Keywords: refrigerating system, heat exchange, evaporator, compressor, pump, cooling water
temperature, exergy, exergic analysis
Статья поступила в редакцию 10.12.2015
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук Т.В. Бунько
|