Повышение производительности чиллера со сверхмалой заправкой аммиака за счёт эжектора

30 Августа 2022

Двухфазный рециркуляционный эжектор для систем с затопленным испарителем способен увеличить холодопроизводительность и COP чиллера со сверхмалой заправкой аммиака (NH₃, R717) на 28% и 22%, соответственно, утверждает Стефан Элбел, руководитель компании Creative Thermal Solutions (CTS) из г. Урбана, штат Иллинойс (США), занимающейся исследованиями в области отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и охлаждения.

Эти данные были обнародованы на сессии „Тенденции в сфере технологий“ конференции по природным хладагентам ATMOsphere (ATMO) America Summit 2022, организованной издателем сайта Ammonia21.com ATMOsphere и проходившей 7-8 июня 2022 года в Александрии, штат Вирджиния, США.

Как правило, заполнение испарителя в аммиачных системах происходит при помощи механического насоса, однако, по мнению г-на Элбела, использование жидкостного рециркуляционного эжектора представляет собой более простое и надёжное решение. Повышение производительности и энергоэффективности достигается за счёт устранения части перегрева.

Схема, иллюстрирующая организацию подачи жидкого хладагента при помощи эжектора

Усовершенствование чиллера со сверхмалой заправкой хладагента

В исследовании использовался чиллер со сверхмалой заправкой хладагента холодильной мощностью 20 кВт (68 000 БТЕ/ч). За счёт усовершенствования конструкции, количество заправляемого аммиака удалось довести до менее чем 800 г. 1 кг аммиака позволяет достичь холодопроизводительности 25 кВт. Уменьшение объёма заправки достигнуто за счёт применения труб малых размеров, специально сконструированного микроканального конденсатора, электронного расширительного вентиля и паяного никелем пластинчатого испарителя.

Чиллер был модифицирован путём добавления специально изготовленного рециркуляционного жидкостного эжектора и отделителя жидкости для заполнения испарителя. Отсутствие необходимости в насосе для подачи хладагента привело к дополнительному повышению энергоэффективности.

Подобное решение обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционной системой с сухим испарением (DX). В частности, оно устраняет риск высыхания и улучшает распределение хладагента в системе.

По сравнению с DX-системой применение эжекторной подачи жидкого хладагента позволяет повысить общий коэффициент теплопередачи испарителя на величину от 60 до 200%. Это достигается, главным образом, за счёт уменьшения перегрева, что улучшает общую производительность, пояснил г-н Элбел.

Затопленная система повышает температуру испарения на 2–6°C. Улучшение ещё заметнее при сравнении с работой DX-системы в режимах малой мощности или неполной нагрузки, где обычно наблюдается более высокий перегрев.

Оставшаяся часть презентации была посвящена преимуществам использования CO₂ (R744) как хладагента для различных областей применения.

Дополнительные материалы:

• Презентация (на англ. яз.)