Исследование: смешивание природных хладагентов с СО2 повышает эффективность и снижает горючесть

Группа исследователей изучила характеристики смеси углеводорода с СО2, примененной в качестве хладагента. Тестирования показали, что такие смеси имеют высокие показатели холодопроизводительности, при этом риск воспламенения снижается.

Известно, что углеводороды обладают отличными термодинамическими свойствами, что делает их эффективными хладагентами. Однако они легко воспламеняемы, и это ограничивает их распространение в климатической и холодильной технике.
Стремясь снизить риски для безопасности при их использовании, ученые из университетов в Бостоне и Катаре изучили характеристики смесей углеводородов с СО2 в стандартном парокомпрессионном цикле.

В ходе эксперимента проверили 15 хладагентов и смоделировали два сценария работы: кондиционирование воздуха при высоких температурах окружающей среды и охлаждение продуктов питания. Удалось подтвердить, что пропан (R290), изобутан (R600a), пропилен и диметиловый эфир эффективно работают при смешивании с CO2. Для разных веществ эффективность смесей менялась при разном соотношении компонентов. Однако отмечено, что увеличение объема СО2 в смеси приводит к снижению показателя COP (коэффициент производительности) при одновременном росте VRC (объемная холодопроизводительность).

Смешивание углеводородов с CO2 решает две проблемы. С одной стороны, смеси имеют меньший риск возгорания, чем чистые углеводороды, что расширяет возможности их применения. С другой, при использовании смеси повышается критический уровень температуры, тогда как для чистого СО2 он составляет всего 31 °С. Это также увеличивает потенциал их распространения, в частности в регионах с жарким климатом.