Przeprowadzono analizę stanu wiedzy w zakresie badań struktury przepływu dwufazowego w minikanałach rurowych. Szczególną uwagę zwrócono na opracowania dotyczące map przepływu. Stwierdzono, że istniejące mapy sporządzone zostały głównie dla czynnika R134a, a dla innych czynników, takich jak R404A, R407C, R410 są bardzo rzadko publikowane. Autorzy przeprowadzili własne badania eksperymentalne skraplania czynników chłodniczych R134a, R404A i R407C w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d = 3,3÷0,31 mm. Wyniki tych badań zostały poddane identyfikacji obliczeniowej struktur przepływu z uwzględnieniem map przepływu różnych autorów. Wskazano na potrzebę dalszych badań w tym zakresie. IDENTIFICATION OF FLOW PATTERNS DURING REFRIGERANTS CONDENSATION IN PIPE MINICHANNELS An analysis of the state of knowledge in the area of the two-phase flow structure research in the pipe minichannels. Particular attention was paid to the development of the flow maps. It was found that existing maps are made primarily for R134a and for other factors, such as R404A, R407C, R410 are rarely published. The authors conducted their own experimental investigations of refrigerant R134a, R404A and R407C condensation in pipe minichannels with an internal diameter d = 3.3 - 0.31 mm. These results have been the calculation identification of structures taking into account of the various authors flow maps. The need for further research in this area was indicated.Wykaz ważniejszych oznaczeń d - średnica wewnętrzna, mm, Δp - opory przepływu, Pa, jv - prędkość pozorna, G - gęstość strumienia masy, kg/(m2s), L - długość minikanału, m, α - współczynnik przejmowania ciepła, W/(m2K), μ - dynamiczny współczynnik lepkości, ρ - gęstość, kg/m3, χtt - współczynnik Lockharta-Martinelli’ego. Indeksy dolne dotyczą l - cieczy, ν - pary. WSTĘP Współczesne tendencje rozwoju maszyn i urządzeń energetycznych zmierzają w kierunku ich miniaturyza[...]

  WPROWADZENIE Audyt jest to ekspertyza mająca na celu uzyskanie wiedzy na temat zużycia energii w danym budynku, zespole budynków, gospodarstwie lub instalacji. Ma on dostarczać informacji na temat sposobów uzyskania oszczędności energii i ich rezultatach. Wykonanie audytu energetycznego jest nazywane audytingiem i jest to zespół czynności obejmujących ocenę istniejącego stanu użytkowania energii w badanym obiekcie. Osobę wykonującą tego typu audyt nazywa się audytorem energetycznym. Jest to specjalista w zakresie środków technicznych oszczędzania energii i ochrony środowiska oraz w zakresie oceny efektywności ekonomicznej inwestycji energooszczędnych, działający jako niezależny, obiektywny doradca [1, 13]. Należy pamiętać, że audytor jest traktowany jako rzeczoznawca. Jego zadaniem, oprócz oceny stanu istniejącego, jest zaproponowanie sposobów oszczędności energii, podanie przybliżonych kosztów ich wprowadzenia oraz wynikających z nich zysków. Jednym ze sposobów zmniejszania kosztów pozyskania energii jest wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. Ten kierunek energetyki od pewnego czasu zyskuje na popularności, ze względu na innowacyjność tego typu sposobów pozyskiwania energii. Ponadto jest metodą opłacalną dla osób użytkują- Rys. 1. Rozmiar dziury ozonowej w poszczególnych latach [14] energooszczędność 16 4/2018 energooszczędność cych budynki, w których zastosowano OZE. Oprócz tego nacisk na rozwój OZE wywiera również Unia Europejska, zgodnie z dyrektywą 2009/28/WE [4]. Nacisk Unii Europejskiej jest związany z ilością emitowanego CO2 podczas produkcji energii, co wpływa na pogarszanie się z roku na rok stanu środowiska naturalnego na całym świecie. Wysoka emisja gazów cieplarnianych wpływa na powiększanie się dziury ozonowej. Nie napawa również optymizmem fakt, że mimo 95% redukcji emisji substancji niszczących warstwę ozonową, wiosenna stratosferyczna dziura ozonowa nad Antarktydą jest większa niż [...]

  STRUKTURY PRZEPŁYWU W PROCESIE SKRAPLANIA Proces skraplania czynników chłodniczych jest zjawiskiem często wykorzystywanym w różnych maszynach cieplnych. Parametry cieplno-przepływowe czynnika chłodniczego mają znaczący wpływ na pracę tych urządzeń. Mają na nią również wpływ występujące w tym procesie struktury przepływu. Zależą one od parametrów cieplnych i przepływowych oraz wpływają na stabilność i wydajność pracy danego urządzenia. Znajomość struktur dwufazowych w przepływach występujących podczas skraplania wpływa korzystnie na optymalizację parametrów pracy urządzenia. Podczas zjawiska skraplania obserwowane są nieco inne struktury przepływu niż te znane z procesu wrzenia. W momencie ograniczenia średnicy kanału do zakresu mini- i mikrokanałów wyróżnia się trzy główne grupy struktur: przerywane (ang. intermittent), rozwarstwione (ang. stratified) i pierścieniowe. Do struktur przerywanych zalicza się struktury korkowe i pęcherzykowe, zaś do rozwarstwionych strukturę falową. Wyróżnia się także tzw. struktury przejściowe, np. pierścieniowo-falowa [3]. Na rys.1 przedstawiono wymienione struktury przepływu. Kawaji i Chung [4] przedstawili bardziej szczegółowy podział struktur przepływu zarówno dla mini-, jak i mikrokanałów. Podział ten powstał na podstawie badań adiabatycznego przepływu dwufazowego i został przedstawiony na rys. 2. W celu określenia jaka struktura przepływu występuje w danym momencie procesu należy przeprowadzić tzw. badania wizualizacyjne. Zarejestrowane struktury i parametry cieplnoprzepływowe zjawiska są podstawą do sporządzenia map struktur przepływu. Badaniami tego typu od dawna zajmują się różni naukowcy. Najczęściej są to badania struktur przepływu adiabatycznego. Rzadziej można spotkać wyniki wizualizacji skraplania w kanałach konwencjonalnych i minikanałach. W pracy [8] autorzy zaprezentowali wyniki badań cieplnych i przepływowych połączone z wizualizacją skraplania czynników R22[...]

  Przedstawiono wyniki badań skraplania proekologicznego czynnika chłodniczego R134a w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d = 0,31÷3,3 mm. Wyznaczono wartości lokalne i średnie tarciowego spadku ciśnienia w całym procesie skraplania (x = 1÷0). Zilustrowano wpływ stopnia suchości pary czynnika oraz gęstości strumienia masy na wartość oporów przepływu. Wyniki badań własnych porównano z wynikami obliczeń według zależności innych autorów. Porównawcze zestawienie wyników badań eksperymentalnych i obliczeń z korelacji wielu autorów nie pozwoliło na wybór korelacji najbardziej przydatnej. Uzyskano bazę wyników pomiarów wartości średnich i lokalnych spadku ciśnienia w minikanałach rurowych, która będzie wykorzystana przy opracowaniu własnej korelacji do określania spadku ciśnienia w tych warunkach. PRESSURE DROP DURING CONDENSATION OF REFRIGERANT R134a IN PIPE MINICHANNELS The investigation results of environmentally friendly refrigerant R134a condensation in minichannels with internal diameter d = 0.1÷3.3 mm was shown. Authors appointed local and average pressure drops in whole range of quality (x = 0÷1). Influence of quality and mass flux on pressure drop was illustrated. The results of experimental investigations were compared to the results of calculation according to correlations proposed by other authors. Authors got many experimental results in this range, with was the essence to made owns correlation.Bardzo wiele ośrodków światowych zajmuje się obecnie konstrukcją i eksploatacją kompaktowych urządzeń chłodniczych. Jest to zgodne z trendem XXI wieku, zmierzającym do zastosowania urządzeń technicznych energooszczędnych i przyjaznych środowisku. W przypadku urządzeń chłodniczych sprężarkowych problem dotyczy przede wszystkim budowy sprężarek i wymienników ciepła. Wymienniki ciepła powinny być tak zaprojektowane, aby przy użyciu małej ilości czynnika chłodniczego można przekazać dużą gęstość strumienia ciepła, przy wysoki[...]

  Przedstawiono wyniki badań skraplania proekologicznego czynnika chłodniczego R407C w mini kanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d = 0,31÷3,3 mm. Wyznaczono wartości lokalne i średnie współczynnika przejmowania ciepła w całym procesie skraplania (x = 1÷0). Zilustrowano wpływ stopnia suchości pary czynnika oraz gęstości strumienia masy na intensywność wymiany ciepła. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na rozszerzenie własnej bazy danych autorów w zakresie wartości współczynnika przejmowania ciepła dla czynników chłodniczych, w tym R134a, R404A i R407C. Na jej podstawie opracowano własną zależność pozwalającą wyznaczać wartości współczynnika przejmowania ciepła podczas skraplania proekologicznych czynników chłodniczych w mini kanałach rurowych. Wyniki badań własnych porównano z wynikami obliczeń według zaproponowanej zależności i zależności innych autorów. AN INVESTIGATION OF HEAT TRANSFER DURING REFRIGERANT R407C CONDENSATION IN PIPE MINICHANNELS Authors presents the results of environmentally friendly refrigerant R407C condensation in pipe minichannels with internal diameter d = 0.31 ÷ 3.3 mm. The local and average heat transfer coefficient throughout the process of condensation (x = 1 ÷ 0) were determined. The effects of the vapor quality and the mass flux density on heat exchange intensity were illustrates. Obtained results allowed to expand authors own database to the value of the heat transfer coefficient for refrigerants R134a, R404A and R407C. On this basis authors own relationship was developed, which allows to set the value of the heat transfer coefficient during condensation of refrigerants in pipe minichannels. Own results were compared with the calculations results by the proposed relationships and dependences of other authors. Wykaz ważniejszych oznaczeń a - współczynnik wyrównywania temperatury, [m2/s], Bo - liczba wrzenia, d - średnica wewnętrzna mini kanału rurowego, [m], MAE - średni błąd bezwzględny, n - liczb[...]

  W artykule przedstawiono przegląd wybranych charakterystyk cieplno - przepływowych skraplania roztworów zeotropowych: R404A, R407C i R410A oraz czynników jednoskładnikowych R12, R32, R134a, opublikowane w literaturze przez różnych autorów. Stwierdzono rozbieżności dotyczące wartości współczynnika przejmowania ciepła i spadku ciśnienia podczas skraplania w kanałach konwencjonalnych i minikanałach niektórych roztworów zeotropowych. Z analizy charakterystyk skraplania wynika, że roztwór R410A wykazuje najlepsze właściwości w procesie skraplania w zakresie współczynnika przejmowania ciepła i oporów przepływu. Może być zalecany, jako zamiennik R22. Experimental THERMAL AND flow characteristics of zeotrop E mi xtures condensation in con ventional and mini channels This article contains a review of selected heat and flow characteristics of the zeotropic mixtures: R404A, R407C and R410A condensation and homogeneous refrigerants: R12, R32, R134a, which are published by various authors. Differences were found in relation to the value of the heat transfer coefficient and the pressure drop during the condensation of some zeotropic mixtures in conventional and mini channels. Based on an analysis of the condensation characteristics, it is evident that the R410A mixture exhibits the best properties in the condensation process concerning the heat transfer coefficient and flow resistances. It can be recommended as an R22refrigerant substitute.1. Wprowadzenie Roztwory zeotropowe, a zwłaszcza: R404A, R407C i R410A są traktowane jako potencjalne substytuty wycofanego już z chłodnictwa czynnika HCFC - 22 (R22). Bardzo często pojawiają się trudności w udzieleniu jednoznacznej odpowiedzi, który z wymienionych roztworów zeotropowych jest najlepszym zamiennikiem freonu R22. Substytucja tego czynnika będzie najlepsza wtedy, gdy zamiennik będzie miał najkorzystniejsze charakterystyki cieplno-przepływowe przemian fazowych wrzenia i skraplania, w porównywalnych wa[...]

  Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oporów przepływu podczas skraplania proekologicznego czynnika chłodniczego R410A w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d = 0,31÷3,30 mm. Określono wartości lokalne i średnie oporów przepływu w całym zakresie skraplania (x = 1÷0). Na podstawie wyników badań opracowano charakterystyki przepływowe w postaci zależności oporów przepływu od stopnia suchości x, gęstości strumienia masy G oraz średnicy wewnętrznej minikanału d. Wyniki badań własnych porównano z zależnościami obliczeniowymi zaproponowanymi przez innych autorów. Opracowano własną korelację do obliczenia lokalnych wartości oporu przepływu czynnika R410A, uzyskując zadowalającą zgodność obliczeń w wynikami badań w przedziale ±25%. Słowa klucze: minikanały, skraplanie, stopień suchości, gęstości strumienia masy, opory przepływu Investigation of flow characteristics of R410A refrigerant condensation in pipe minichannels In this article the results of flow resistance experimental studies during environmentally friendly refrigerant R410A in pipe minichannels with an internal diameter d = 0.31÷3.30 mm are presented. The local and average values of flow resistance throughout the whole range of vapor quality (x = 1÷0) are determined. Based on the investigations results the flow characteristic in the dependence form of vapor quality x, mass flux density G and the minichannel inner diameter d are developed. The research results were compared with calculation results from other author’s dependence. The own correlation for calculation local flow resistance of R410A refrigerant condensation in minichannels is developed with gives satisfactory compliance of the calculation and investigation results in the range of ± 25%. Key words: minichannels, condensation, vapor quality, mass flux density, flow resistance.1. Wprowadzenie Projektowanie i konstruowanie kompaktowych wymienników ciepła opiera się aktualnie na dominującej tendencj[...]

  Autorzy pracy przedstawili wyniki badań eksperymentalnych wymiany ciepła podczas skraplania jednorodnego czynnika chłodniczego R134a oraz mieszanin zeotropowych R404A, R407C i R410A w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d = 0,31÷3,30 mm. Wyznaczono wartości lokalne i średnie współczynnika przejmowania ciepła α w całym zakresie zmiany stopnia suchości (x = 1÷0). Na podstawie uzyskanych wyników badań zilustrowano wpływ zmiany stopnia suchości pary czynnika x, gęstości strumienia masy G oraz średnicy wewnętrznej kanału d na wartość współczynnika przejmowania ciepła. Wskazano na wyraźny wpływ właściwości czynnika chłodniczego na efektywność wymiany ciepła podczas skraplania w minikanałach rurowych. Wyniki badań porównano z wynikami obliczeń według zależności opracowanych przez innych autorów, przy czym rozbieżności przekraczały przedział ±50%. Na podstawie uzyskanych wyników badań sporządzono własną korelację do obliczenia współczynnika przejmowania ciepła badanych czynników uzyskując zgodność z wynikami badań w zakresie ±25%. Słowa klucze: minikanały, skraplanie, mieszaniny zeotropowe, współczynnik przejmowania ciepła, stopień suchości, gęstości strumienia masy ANALYSIS OF THE THERMAL CHACTERISTICS OF THE REFRIGERANTS ZEOTROPIC MIXTURES CONDENSATION IN MINICHANNELS Th e experimental investigation results of heat transfer during homogenous R134a and zeotropic mixtures R404A, R407C and R410A refrigerants condensation in pipe minichannels with internal diameter d = 0,31÷3,30 mm were presented by authors. Th e average and local values of heat transfer coeffi cient α in whole range of vapor quality x were determined. Based on the investigation results, the infl uence of vapor quality x, mass fl ux density G and internal diameter d values changes on heat transfer coeffi cient was illustrated. Th e signifi cant infl uence of refrigerant properties on heat transfer effi ciency during condensation in pipe minichannels was i[...]

  W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych oporów przepływu średnich i lokalnych podczas skraplania czynników chłodniczych z grupy HFC - R134a, R404A, R407C i R410A - w minikanałach o przekroju kołowym i średnicy wewnętrznej d = 0,31 ÷ 3,30 mm. Określono wpływ zmiany gęstości strumienia masy G, stopnia suchości x, temperatury nasycenia Ts oraz średnicy wewnętrznej d minikanału na przebieg charakterystyk przepływowych. Wyniki badań porównano z obliczeniami wg korelacji innych autorów. Stwierdzono duży zakres rozbieżności. Opracowano nową, eksperymentalną zależność obliczenia lokalnych wartości oporu przepływu badanych mieszanin chłodniczych, uzyskując zadawalającą zgodność obliczeń w wynikami badań w przedziale ±25%. Słowa klucze: minikanały, skraplanie, stopień suchości, gęstości strumienia masy, opory przepływu In article the results of HFC - R134a, R404A, R407C and R410A refrigerants condensation experimental studies of average and local pressure drops in pipe minichannels with an internal diameter d = 0.31 ÷ 3.30 mm is presented. The effect of mass flux density G change, the vapor quality x, the saturation temperature Ts and the inner diameter d of minichannel changes on the course of flow characteristics are described. The experimental results are compared with calculations results by the correlation of other authors. It was found a large range of discrepancies. A new experimental correlation for calculating local values of the flow resistance of the tested mixtures refrigerants give satisfactory results of the comparison in the range of ± 25%. Key words: minichannels, condensation, vapor quality, mass flux density, flow resistance 1. WPROWADZENIE Zapoczątkowane pod koniec lat 80. XX wieku działania mające na celu ograniczenie, a następnie całkowite wycofanie czynników chłodniczych z grupy chlorowcopochodnych CFC i HCFC - odpowiedzialnych za niszczenie ozonu stratosferycznego oraz intensyfikację efek[...]

  Przeprowadzono analizę stanu wiedzy w zakresie badań skraplania czynników chłodniczych w miniwymiennikach ciepła, tzw. multiportach. Wskazano kierunki dalszych badań w tym zakresie. Przedstawiono wyniki badań własnych skraplania czynników chłodniczych R134a, R404A i R407C w miniskraplaczach wykonanych w postaci dwóch pęczków minikanałów rurowych wykonanych ze stali nierdzewnej o średnicy wewnętrznej d = 0,64 mm i długości L = 100 mm. Wymiennik MULTI-4 składał się z 4 minikanałów, a MULTI-8 zawierał 8 minikanałów. Wyznaczono wartości średnie współczynnika przejmowania ciepła w całym procesie skraplania (x = 1÷0). Zilustrowano wpływ stopnia suchości pary czynnika oraz gęstości strumienia masy na intensywność wymiany ciepła. Przeprowadzono analizę porównawczą wyników badań dla różnych czynników chłodniczych w obu miniwymiennikach ciepła. HEAT TRANSFER IN THE REFRIGERANT MINICONDENSERS An analysis of the knowledge state in research of refrigerants condensation in mini-heat exchangers, so-called multiports, were made. Directions for further research in this field were indikated. Authors presented results of refrigerant R134a, R404A and R407C condensation in a mini-condensers made of two bundles tubular minichannels from stainless steel with an inside diameter d = 0.64 mm and length L = 100 mm. Exchanger MULTI-4 consisted of four minichannels, and MULTI-8 contained of 8 minichannels. The values of average heat transfer coefficient throughout the condensation process (x = 1 ÷ 0) were nominated. The impact of the refrigerant vapor quality and the mass flux density on the heat transfer intensity were illustrated. A comparative analysis of test results for various refrigerants in both miniheat exchangers were made. Z prac badawczych Wykaz ważniejszych oznaczeń A - powierzchnia wymiany ciepła, [m2], d - średnica wewnętrzna ninikanału rurowego, [m], L - długość minikanału rurowego lub miltiportu, m˙ - strumień masy, [kg/s], n - liczba równoległy[...]