家庭用冷凍システムにおけるジメチルエーテルおよびその混合物の第二法則評価

Scientific Reports volume 13、記事番号: 275 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究の第二法則分析では、ジメチル エーテル (DME) とその冷媒ブレンド (R429A、R435A、および R510A) が R134a の代替品として検討されています。 蒸気圧縮冷凍システムにおけるさまざまな冷媒の性能は、設計パッケージ CYCLE D を使用して検査されます。ソフトウェア REFPROP 9.0 を使用して、DME およびその冷媒ブレンドの熱的および物理的パラメータをすべて抽出します。 効率欠陥、エントロピー生成、ExergyEfficiency などの第 2 法則パフォーマンス パラメーターについて説明します。 冷媒 R429A および R510A は、蒸発温度 -10 °C で凝縮温度 30 ～ 55 °C の範囲にわたって、R134a よりもエネルギー効率が高くなります。 R134a は、発熱効率の点で R429A と R510A がそれぞれ 2.08 % と 0.43% 上回りました。 さまざまなコンポーネントの他の損失と比較して、コンプレッサーのエクセルギー損失は総エクセルギー損失の 37 ～ 40% と大きくなります。 RE170 とそのブレンドを採用することにより、蒸気圧縮冷凍システムは多くの場合、第 2 法則の下で R134a よりも優れた性能を発揮します。

結果は、圧縮機の効率欠陥が最も大きく、次に凝縮器と蒸発器が続くことを示しています。 したがって、圧縮機の設計の改善は、全体の不可逆性を低下させてシステムの性能を向上させるために最も重要です。

R134a は、ODP と GWP1,2 が高い CFC の代替として家庭用冷蔵庫 (GWP 1430) に有効に使用されています。 1997 年の京都議定書では、これを温室効果ガスとして指定しました。 したがって、その生産と使用は今後数十年以内に終了するでしょう。 その結果、環境に優しい冷媒がその代わりとなるでしょう3、4。 EU の規制によれば、現在、GWP の低い代替冷媒を見つけることが不可欠となっています5,6。 表 1 に、調査対象の冷媒の物理的特性を示します。 Nicholas Cox7 氏によると、温度の変化や分離がないため、ジ メチル エーテルは炭化水素ブレンドよりも優れた性能を発揮します。 Valentinapostol ら 8 は、冷凍システム内で冷媒 R717、R12、R134A、R22、DME、および混合 R404A、R407C を使用して比較熱力学分析を行っています。 この研究の結果によると、DME は冷媒として利用でき、R12 および R134a の優れた代替品となる可能性があります。

BM Adamson9 によれば、ジメチルエーテル (DME、C2H6O) は、R134a の代替品として多くの望ましい特性を備えています。 これらのいくつかには、強化された熱伝達能力、天然潤滑剤による好ましい圧力/温度安定性、比較的安価で迅速なアクセスなどが挙げられます。 また、環境にも非常に優しく、冷凍システムに使用されるほとんどの材料と互換性があります。

さまざまな研究者10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31はVCRの熱性能を分析しました。 DME とそのブレンドを使用したシステム。 この結果は、調査した冷媒が R134a の代替候補として適合することを示しています。 Ki-Jung Park ら 32 は、R429A を使用して家庭用浄水器の性能を調査しました。 結果は、コンプレッサーの吐出温度とエネルギー消費量が R134a と比較して 13.40 ℃、28.9% 低いことを示しています。 Choedaeseong ら 33 は、R134a 家庭用浄水器の代替品として R435A (DME と R152a の組み合わせ) の性能を調査しました。 HFC 134a と比較して、電力使用量と放出温度はそれぞれ 12.7% と 3.7 °C 低くなりました。 Ki-Jung Park ら 34 は、R510A の使用を通じて家庭用浄水器の性能を調査しました。 その結果、R134a35,36と比較すると、コンプレッサーの吐出温度とエネルギー消費量が3.70℃、22.3%低いことが分かりました。 この研究では、R134a の代替候補として冷媒 RE170、R429A、R435A、および R510A を使用して、システムの第 2 法則性能を調査します。