S32205 Duplex 2205 хемиски состав од нерѓосувачки челик Влијание на должината на капиларите врз карактеристиките на еколошки разладното средство R152a во фрижидери за домаќинство

Ви благодариме што ја посетивте Nature.com.Користите верзија на прелистувач со ограничена поддршка за CSS.За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer).Покрај тоа, за да обезбедиме постојана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилови и JavaScript.
Лизгачи кои прикажуваат три статии по слајд.Користете ги копчињата за назад и следно за да се движите низ слајдовите или копчињата на контролорот на слајдовите на крајот за да се движите низ секој слајд.

Спецификации – Duplex 2205

• ASTM: A790, A815, A182
• ASME: SA790, SA815, SA182

Хемиски состав – Дуплекс 2205

Типични апликации - Duplex 2205

Некои од типичните апликации на дуплекс челик одделение 2205 се наведени подолу:

• Разменувачи на топлина, цевки и цевки за производство и ракување со гас и нафта
• Разменувачи на топлина и цевки во постројки за бигор
• Садови под притисок, цевки, резервоари и разменувачи на топлина за преработка и транспорт на разни хемикалии
• Садови под притисок, резервоари и цевки во процесните индустрии кои ракуваат со хлориди
• Ротори, вентилатори, вратила и ролни за преса каде што може да се искористи високата јачина на замор од корозија
• Товарни резервоари, цевководи и потрошен материјал за заварување за хемиски танкери

Физички својства

Физичките својства на нерѓосувачките челици 2205 се прикажани во табела подолу.

Домашните системи за греење и ладење често користат капиларни уреди.Употребата на спирални капилари ја елиминира потребата од лесна опрема за ладење во системот.Капиларниот притисок во голема мера зависи од параметрите на геометријата на капиларите, како што се должината, просечниот дијаметар и растојанието меѓу нив.Оваа статија се фокусира на ефектот на должината на капиларите врз перформансите на системот.Во експериментите се користени три капилари со различна должина.Податоците за R152a беа испитувани под различни услови за да се оцени ефектот на различни должини.Максималната ефикасност се постигнува на температура на испарувачот од -12°C и капиларна должина од 3,65 m.Резултатите покажуваат дека перформансите на системот се зголемуваат со зголемување на капиларната должина до 3,65 m во споредба со 3,35 m и 3,96 m.Затоа, кога должината на капиларот се зголемува за одредена количина, перформансите на системот се зголемуваат.Експерименталните резултати беа споредени со резултатите од анализата на компјутерската динамика на течности (CFD).
Фрижидер е уред за ладење кој вклучува изолирана преграда, а системот за ладење е систем кој создава ефект на ладење во изолиран простор.Ладењето се дефинира како процес на отстранување на топлина од еден простор или супстанција и пренесување на таа топлина во друг простор или супстанција.Фрижидерите сега широко се користат за складирање на храна што се расипува на амбиентални температури, расипувањето од бактериски раст и други процеси е многу побавно во фрижидерите со ниски температури.Средствата за ладење се работни течности што се користат како ладилници или средства за ладење во процесите на ладење.Ладилните средства ја собираат топлината со испарување на ниска температура и притисок, а потоа се кондензираат на повисока температура и притисок, ослободувајќи топлина.Се чини дека собата станува поладна бидејќи топлината излегува од замрзнувачот.Процесот на ладење се одвива во систем кој се состои од компресор, кондензатор, капиларни цевки и испарувач.Фрижидерите се опремата за ладење што се користи во оваа студија.Фрижидерите се широко користени насекаде низ светот, а овој апарат стана неопходност во домаќинството.Современите фрижидери се многу ефикасни во работењето, но истражувањата за подобрување на системот сè уште се во тек.Главниот недостаток на R134a е тоа што не е познато дека е токсичен, но има многу висок потенцијал за глобално затоплување (GWP).R134a за фрижидери за домаќинство е вклучен во Протоколот од Кјото на Рамковната конвенција на Обединетите нации за климатски промени1,2.Меѓутоа, затоа, употребата на R134a треба значително да се намали3.Од еколошка, финансиска и здравствена гледна точка, важно е да се најдат ладилни средства со ниско глобално затоплување4.Неколку студии докажаа дека R152a е еколошки ладилно средство.Mohanraj et al.5 ја истражуваа теоретската можност за користење R152a и јаглеводородни ладилни средства во домашните фрижидери.Утврдено е дека јаглеводородите се неефикасни како самостојни средства за ладење.R152a е енергетски поефикасен и поеколошки од ладилните средства што постепено се исфрлаат.Болаџи и други6.Перформансите на три еколошки HFC ладилни средства беа споредени во фрижидер за компресија на пареа.Тие заклучија дека R152a може да се користи во системи за компресија на пареа и може да го замени R134a.R32 има недостатоци како што се висок напон и низок коефициент на перформанси (COP).Болаџи и сор.7 ги тестираше R152a и R32 како замена за R134a во фрижидерите за домаќинство.Според студиите, просечната ефикасност на R152a е за 4,7% повисока од онаа на R134a.Кабело и сор.тестирани R152a и R134a во опрема за ладење со херметички компресори.8. Болаџи и сор9 го тестирале ладилното средство R152a во системите за ладење.Тие заклучија дека R152a е енергетски најефикасен, со 10,6% помал капацитет за ладење по тон од претходниот R134a.R152a покажува поголем волуметриски капацитет за ладење и ефикасност.Chavkhan et al.10 ги анализираа карактеристиките на R134a и R152a.Во студијата на две разладни средства, беше откриено дека R152a е енергетски најефикасен.R152a е 3,769% поефикасен од R134a и може да се користи како директна замена.Болаџи и сор.11 истражувале различни ладилни средства со низок GWP како замена за R134a во системите за ладење поради нивниот помал потенцијал за глобално затоплување.Меѓу оценетите средства за ладење, R152a има највисоки енергетски перформанси, намалувајќи ја потрошувачката на електрична енергија по тон ладење за 30,5% во споредба со R134a.Според авторите, R161 треба целосно да се редизајнира пред да може да се користи како замена.Различни експериментални работи се извршени од многу домашни истражувачи за ладење за да се подобрат перформансите на системите за ладење со ниски GWP и R134a како претстојна замена во системите за ладење12,13,14,15,16,17,18, 19, 20, 21, 22, 23 Baskaran et al.24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 ги проучувале перформансите на неколку еколошки средства за ладење и нивната комбинација со R134a како потенцијална алтернатива за различни тестови за компресија на пареа.Систем.Тивари и сор.36 користеле експерименти и CFD анализа за да се споредат перформансите на капиларните цевки со различни средства за ладење и дијаметри на цевките.Користете ANSYS CFX софтвер за анализа.Се препорачува најдобриот дизајн на спирален калем.Punia et al.16 го истражуваше ефектот на должината на капиларите, дијаметарот и дијаметарот на серпентина врз масовниот проток на ладилното средство ТНГ низ спирален калем.Според резултатите од студијата, прилагодувањето на должината на капиларот во опсег од 4,5 до 2,5 m овозможува зголемување на протокот на маса во просек за 25%.Söylemez et al.16 извршија CFD анализа на преградата за свежина на фрижидерот за домаќинство (DR) користејќи три различни турбулентни (вискозни) модели за да добијат увид во брзината на ладење на одделот за свежина и распределбата на температурата во воздухот и преградата за време на полнењето.Прогнозите на развиениот CFD модел јасно ги илустрираат протокот на воздух и температурните полиња внатре во FFC.
Оваа статија ги разгледува резултатите од пилот студијата за одредување на перформансите на фрижидерите за домаќинство кои користат ладилно средство R152a, кое е еколошки и нема ризик од потенцијал за осиромашување на озонската обвивка (ODP).
Во оваа студија, капилари од 3,35 m, 3,65 m и 3,96 m беа избрани како места за тестирање.Потоа беа спроведени експерименти со ниско глобално затоплување R152a ладилно средство и беа пресметани работните параметри.Со помош на софтверот CFD беше анализирано и однесувањето на ладилното средство во капиларот.Резултатите од CFD беа споредени со експерименталните резултати.
Како што е прикажано на слика 1, можете да видите фотографија од домашен фрижидер од 185 литри што се користи за студијата.Се состои од испарувач, херметички клипен компресор и кондензатор со воздушно ладење.На влезот на компресорот, влезот на кондензаторот и излезот на испарувачот се инсталирани четири мерачи на притисок.За да се спречат вибрациите за време на тестирањето, овие броила се поставени на панел.За да ја прочитате температурата на термоспојот, сите жици на термоспојот се поврзани со скенер за термоспој.Десет уреди за мерење на температурата се инсталирани на влезот на испарувачот, вшмукување на компресорот, празнење на компресорот, преградата и влезот во фрижидерот, влезот на кондензаторот, одделот за замрзнувач и излезот на кондензаторот.Пријавена е и потрошувачката на напон и струја.Мерач на проток поврзан со дел од цевката е фиксиран на дрвена табла.Снимките се зачувуваат на секои 10 секунди со помош на единицата Human Machine Interface (HMI).Видното стакло се користи за проверка на униформноста на протокот на кондензатот.
Амперметар Selec MFM384 со влезен напон од 100–500 V се користеше за квантифицирање на моќноста и енергијата.Системски сервисен приклучок е инсталиран на врвот на компресорот за полнење и полнење на разладно средство.Првиот чекор е да се исцеди влагата од системот преку сервисната порта.За да отстраните каква било контаминација од системот, исплакнете го со азот.Системот се полни со помош на вакуумска пумпа, која го евакуира уредот до притисок од -30 mmHg.Во табела 1 се наведени карактеристиките на апаратурата за тестирање на домашниот фрижидер, а во Табела 2 се наведени измерените вредности, како и нивниот опсег и точност.
Карактеристиките на средствата за ладење што се користат во домашните фрижидери и замрзнувачи се прикажани во Табела 3.
Тестирањето беше спроведено според препораките на Прирачникот ASHRAE 2010 под следниве услови:
Дополнително, за секој случај, беа направени проверки за да се обезбеди репродуктивност на резултатите.Сè додека работните услови остануваат стабилни, температурата, притисокот, протокот на течноста за ладење и потрошувачката на енергија се евидентираат.Температурата, притисокот, енергијата, моќноста и протокот се мерат за да се одредат перформансите на системот.Најдете го ефектот на ладење и ефикасноста за специфичен масен проток и моќност на дадена температура.
Со користење на CFD за анализа на двофазен проток во спирален калем на домашен фрижидер, ефектот на должината на капиларите може лесно да се пресмета.CFD анализата го олеснува следењето на движењето на честичките на течноста.Ладилното средство кое минува низ внатрешноста на спиралната намотка беше анализирано со помош на програмата CFD FLUENT.Табела 4 ги прикажува димензиите на капиларните намотки.
Софтверскиот мрежен симулатор FLUENT ќе генерира модел на структурен дизајн и мрежа (слики 2, 3 и 4 ја прикажуваат верзијата ANSYS Fluent).Волуменот на течност на цевката се користи за создавање на граничната мрежа.Ова е мрежата што се користи за оваа студија.
Моделот CFD беше развиен со помош на платформата ANSYS FLUENT.Претставен е само движечкиот течен универзум, така што протокот на секоја капиларна серпентина е моделиран во однос на дијаметарот на капиларот.
Моделот GEOMETRY беше увезен во програмата ANSYS MESH.ANSYS пишува код каде ANSYS е комбинација од модели и додадени гранични услови.На сл.4 го прикажува моделот на цевка-3 (3962,4 mm) во ANSYS FLUENT.Тетраедарските елементи обезбедуваат поголема униформност, како што е прикажано на слика 5. По креирањето на главната мрежа, датотеката се зачувува како мрежа.Страната на серпентина се нарекува влез, додека спротивната страна е свртена кон излезот.Овие тркалезни лица се зачувани како ѕидови на цевката.За изградба на модели се користат течни медиуми.
Без оглед на тоа како корисникот се чувствува за притисокот, решението е избрано и 3D опцијата.Формулата за производство на електрична енергија е активирана.
Кога протокот се смета за хаотичен, тој е многу нелинеарен.Затоа, беше избран протокот на К-епсилон.
Ако се избере алтернатива одредена од корисникот, околината ќе биде: Ги опишува термодинамичките својства на ладилното средство R152a.Атрибутите на формата се зачувуваат како објекти на базата на податоци.
Временските услови остануваат непроменети.Одредена е влезна брзина, опишан е притисок од 12,5 бари и температура од 45 °C.
Конечно, при петнаесеттото повторување, решението се тестира и се конвергира на петнаесеттото повторување, како што е прикажано на Слика 7.
Тоа е метод за мапирање и анализа на резултатите.Нацртајте јамки за податоци за притисок и температура со помош на Монитор.После тоа, се одредуваат вкупниот притисок и температура и општите температурни параметри.Овој податок го покажува вкупниот пад на притисокот низ намотките (1, 2 и 3) на сликите 1 и 2. 7, 8 и 9 соодветно.Овие резултати беа извлечени од забегана програма.
На сл.10 ја покажува промената на ефикасноста за различни должини на испарување и капилари.Како што може да се види, ефикасноста се зголемува со зголемување на температурата на испарување.Највисока и најниска ефикасност се добиени при достигнување на капиларни распони од 3,65 m и 3,96 m.Ако должината на капиларот се зголеми за одредена количина, ефикасноста ќе се намали.
Промената на капацитетот за ладење поради различните нивоа на температурата на испарување и должината на капиларите е прикажана на сл.11. Капиларниот ефект доведува до намалување на капацитетот за ладење.Минималниот капацитет за ладење се постигнува на точка на вриење од -16°C.Најголем капацитет за ладење е забележан во капиларите со должина од околу 3,65 m и температура од -12°C.
На сл.12 ја покажува зависноста на моќноста на компресорот од должината на капиларите и температурата на испарување.Покрај тоа, графиконот покажува дека моќноста се намалува со зголемување на должината на капиларите и намалување на температурата на испарување.На температура на испарување од -16 °C се добива помала моќност на компресорот со капиларна должина од 3,96 m.
Постојните експериментални податоци беа искористени за да се потврдат резултатите од CFD.Во овој тест, влезните параметри што се користат за експерименталната симулација се применуваат на CFD симулацијата.Добиените резултати се споредуваат со вредноста на статичкиот притисок.Добиените резултати покажуваат дека статичкиот притисок на излезот од капиларот е помал отколку на влезот во цевката.Резултатите од тестот покажуваат дека зголемувањето на должината на капиларот до одредена граница го намалува падот на притисокот.Дополнително, намалениот пад на статичкиот притисок помеѓу влезот и излезот од капиларот ја зголемува ефикасноста на системот за ладење.Добиените резултати од CFD се во добра согласност со постоечките експериментални резултати.Резултатите од тестот се прикажани на сликите 1 и 2. 13, 14, 15 и 16. Во оваа студија беа користени три капилари со различна должина.Должината на цевката е 3,35 m, 3,65 m и 3,96 m.Беше забележано дека падот на статичкиот притисок помеѓу капиларниот влез и излез се зголеми кога должината на цевката беше сменета на 3,35 m.Исто така, забележете дека излезниот притисок во капиларот се зголемува со големина на цевка од 3,35 m.
Дополнително, падот на притисокот помеѓу влезот и излезот од капиларот се намалува со зголемувањето на големината на цевката од 3,35 на 3,65 m.Беше забележано дека притисокот на излезот од капиларот нагло паднал на излезот.Поради оваа причина, ефикасноста се зголемува со оваа капиларна должина.Дополнително, зголемувањето на должината на цевката од 3,65 на 3,96 m повторно го намалува падот на притисокот.Забележано е дека во текот на оваа должина падот на притисокот паѓа под оптималното ниво.Ова го намалува COP на фрижидерот.Затоа, јамките за статички притисок покажуваат дека капиларот од 3,65 m обезбедува најдобри перформанси во фрижидерот.Покрај тоа, зголемувањето на падот на притисокот ја зголемува потрошувачката на енергија.
Од резултатите од експериментот, може да се види дека капацитетот за ладење на ладилното средство R152a се намалува со зголемување на должината на цевката.Првиот калем има најголем капацитет за ладење (-12°C), а третиот калем има најмал капацитет за ладење (-16°C).Максималната ефикасност се постигнува на температура на испарувачот од -12 °C и капиларна должина од 3,65 m.Моќноста на компресорот се намалува со зголемување на должината на капиларите.Влезната моќност на компресорот е максимална при температура на испарувачот од -12 °C и минимална на -16 °C.Споредете ги отчитувањата на CFD и притисокот низводно за должината на капиларите.Се гледа дека ситуацијата е иста и во двата случаи.Резултатите покажуваат дека перформансите на системот се зголемуваат како што должината на капиларот се зголемува на 3,65 m во споредба со 3,35 m и 3,96 m.Затоа, кога должината на капиларот се зголемува за одредена количина, перформансите на системот се зголемуваат.
Иако примената на CFD во термо индустријата и електраните ќе го подобри нашето разбирање за динамиката и физиката на операциите за термичка анализа, ограничувањата бараат развој на побрзи, поедноставни и поевтини CFD методи.Ова ќе ни помогне да ја оптимизираме и дизајнираме постоечката опрема.Напредокот во CFD софтверот ќе овозможи автоматско дизајнирање и оптимизација, а создавањето на CFD преку Интернет ќе ја зголеми достапноста на технологијата.Сите овие достигнувања ќе помогнат CFD да стане зрело поле и моќна инженерска алатка.Така, примената на CFD во топлинското инженерство ќе стане поширока и побрза во иднина.
Tasi, WT еколошки опасности и хидрофлуоројаглерод (HFC) изложеност и преглед на ризик од експлозија.J. Chemosphere 61, 1539-1547.https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.03.084 (2005).
Џонсон, Е. Глобалното затоплување поради HFCs.среда.Проценка на влијанието.отворено 18, 485-492.https://doi.org/10.1016/S0195-9255(98)00020-1 (1998).
Mohanraj M, Jayaraj S и Muralidharan S. Компаративна евалуација на еколошки алтернативи на ладилното средство R134a во фрижидери за домаќинство.енергетска ефикасност.1 (3), 189-198.https://doi.org/10.1007/s12053-008-9012-z (2008).
Bolaji BO, Akintunde MA и Falade, Компаративна анализа на перформансите на три HFC-ладилни средства за озон во фрижидери со компресија на пареа.http://repository.fuoye.edu.ng/handle/123456789/1231 (2011).
Bolaji BO Експериментална студија за R152a и R32 како замена за R134a во фрижидери за домаќинство.Енергија 35 (9), 3793-3798.https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.05.031 (2010).
Cabello R., Sanchez D., Llopis R., Arauzo I. и Torrella E. Експериментална споредба на R152a и R134a ладилни средства во ладилни единици опремени со херметички компресори.внатрешен J. Фрижидер.60, 92-105.https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.06.021 (2015).
Bolaji BO, Juan Z. и Borokhinni FO Енергетска ефикасност на еколошки средства за ладење R152a и R600a како замена за R134a во системите за ладење со компресија на пареа.http://repository.fuoye.edu.ng/handle/123456789/1271 (2014).
Chavkhan, SP и Mahajan, PS Експериментална евалуација на ефективноста на R152a како замена за R134a во системите за ладење со компресија на пареа.внатрешен J. Одделот за одбрана.проект.резервоар.5, 37-47 (2015).
Bolaji, BO и Huang, Z. Студија за ефикасноста на некои хидрофлуоројаглеродни ладилни средства со ниско глобално затоплување како замена за R134a во системите за ладење.Ј. Инг.Термички физичар.23 (2), 148-157.https://doi.org/10.1134/S1810232814020076 (2014).
Хашир СМ, Сринивас К. и Бала ПК Енергетска анализа на мешавините HFC-152a, HFO-1234yf и HFC/HFO како директни замени за HFC-134a во домашните фрижидери.Strojnicky Casopis J. Mech.проект.71 (1), 107-120.https://doi.org/10.2478/scjme-2021-0009 (2021).
Logeshwaran, S. и Chandrasekaran, P. CFD анализа на природен конвективен пренос на топлина во стационарни фрижидери за домаќинство.Сесија на ИОП.ТВ серија Алма матер.науката.проект.1130 (1), 012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1130/1/012014 (2021).
Aprea, C., Greco, A., and Maiorino, A. HFO и неговата бинарна мешавина со HFC134a како средство за ладење во домашните фрижидери: анализа на енергија и проценка на влијанието врз животната средина.Примени температура.проект.141, 226-233.https://doi.org/10.1016/j.appltheraleng.2018.02.072 (2018).
Wang, H., Zhao, L., Cao, R. и Zeng, W. Замена и оптимизација на разладно средство под ограничувања за намалување на емисијата на стакленички гасови.J. Чиста.производ.296, 126580. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126580 (2021).
Соилемез Е., Алпман Е., Онат А. и Хартомагиоглу С. Предвидување на времето на ладење на фрижидерите за домаќинство со термоелектричен систем за ладење користејќи CFD анализа.внатрешен J. Фрижидер.123, 138-149.https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.11.012 (2021).
Мисови, С., Дрис, З., Слама, РБ и Чахуачи, Б. Експериментална и нумеричка анализа на разменувачи на топлина со спирален калем за домашни фрижидери и греење на вода.внатрешен J. Фрижидер.133, 276-288.https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2021.10.015 (2022).
Санчез Д., Андреу-Нахер А., Калеја-Анта Д., Ллопис Р. и Кабело Р. Евалуација на енергетското влијание на различните алтернативи на ладилното средство со низок GWP R134a во ладилниците за пијалоци.Експериментална анализа и оптимизација на чисти ладилни средства R152a, R1234yf, R290, R1270, R600a и R744.конверзија на енергија.управуваат.256, 115388. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115388 (2022).
Боричар, СА и сор.Студија на случај на експериментална и статистичка анализа на потрошувачката на енергија на домашните фрижидери.тематски истражувања.температура.проект.28, 101636. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101636 (2021).
Soilemez E., Alpman E., Onat A., Yukselentürk Y. и Hartomagioglu S. Нумеричка (CFD) и експериментална анализа на хибриден фрижидер за домаќинство кој вклучува термоелектрични и системи за ладење со компресија на пареа.внатрешен J. Фрижидер.99, 300-315.https://doi.org/10.1016/j.ijrefig.2019.01.007 (2019).
Majorino, A. et al.R-152a како алтернативно средство за ладење на R-134a во домашни фрижидери: Експериментална анализа.внатрешен J. Фрижидер.96, 106-116.https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.09.020 (2018).
Aprea C., Greco A., Maiorino A. и Masselli C. Мешавина од HFC134a и HFO1234ze во домашни фрижидери.внатрешен J. Hot.науката.127, 117-125.https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.01.026 (2018).
Bascaran, A. и Koshy Matthews, P. Споредба на перформансите на системите за ладење со компресија на пареа кои користат еколошки средства за ладење со низок потенцијал за глобално затоплување.внатрешен J. Наука.резервоар.ослободување.2 (9), 1-8 (2012).
Bascaran, A. и Cauchy-Matthews, P. Термичка анализа на системи за ладење со компресија на пареа користејќи R152a и неговите мешавини R429A, R430A, R431A и R435A.внатрешен J. Наука.проект.резервоар.3 (10), 1-8 (2012).