Experimental investigation of enhanced CO₂ refrigeration systems at varying operating conditions

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The efficiency of a CO₂ refrigeration system depends mainly on the operating conditions and the system design. To increase the energy efficiency, advanced system designs include additional components and their combinations such as parallel compression, ejectors, and expansion machines. For a direct comparison of different system designs, measurements were performed on an advanced CO₂ laboratory refrigeration system at different operating conditions. The system behaviour was investigated at different gas cooler outlet temperatures, varying cooling loads, different evaporation temperatures and amounts of superheating. The results of the measurements performed on a baseline system configuration and advanced system designs are presented. It was observed that the influence of operating conditions is less important for certain measures in terms of efficiency improvement than for others. For each system design, operating conditions were identified under which a particularly advantageous behaviour of the respective measures was found. In the future, this will allow the judgment of the efficiency enhancement of each of different respective features for each individual application.

This article  is  a  translation  of  the  article  by  Doerffel C, Barta R, Thomas C, Hesse U. Experimental investigation of enhanced CO2 refrigeration systems at varying operating conditions. In: Proceedings of the 9th IIR Conference on the Ammonia and CO2 Refrigeration Technologies. Ohrid: IIF/IIR, 2021.

DOI: 10.18462/iir.nh3-co2.2021.0023 Published with the permission of the copyright holder.

作者简介

Christian Doerffel

Technische Universität Dresden Institute of Power Engineering, Bitzer Chair of Refrigeration, Cryogenics and Compressor Technology Dresden

编辑信件的主要联系方式.
Email: christian.doerffel@tu-dresden.de
德国, Dresden

Riley Barta

Technische Universität Dresden Institute of Power Engineering, Bitzer Chair of Refrigeration, Cryogenics and Compressor Technology Dresden

Email: christian.doerffel@tu-dresden.de
ORCID iD: 0000-0002-8833-7411
德国, Dresden

Christiane Thomas

Technische Universität Dresden Institute of Power Engineering, Bitzer Chair of Refrigeration, Cryogenics and Compressor Technology Dresden

Email: christian.doerffel@tu-dresden.de
ORCID iD: 0000-0003-3031-9138
德国, Dresden

Ullrich Hesse

Technische Universität Dresden Institute of Power Engineering, Bitzer Chair of Refrigeration, Cryogenics and Compressor Technology Dresden

Email: christian.doerffel@tu-dresden.de
德国, Dresden

参考

  1. World Guide to Transcritical CO₂ Refrigeration. Brussels, Belgium. Shecco; 2020.
  2. Javerschek O, Reichle M, Karbiner J. Optimization of Parallel Compression Systems. In: Proceedings of the 12th IIR Gustav Lorentzen Natural Working Fluids Conference. Edinburgh; 2016. doi: 10.18462/iir.gl.2016.1184
  3. Karampour M, Sawalha S. State-of-the-art integrated CO₂ refrigeration system for supermarkets: A comparative analysis. Int. J. Refrigeration. 2018;86:239–257.
  4. Dugaria S, Calabrese L, Azzolin M, et al. Energy analysis of CO₂ refrigeration systems using measured values of compressor efficiency. In: Proceedings of the 13th IIR Gustav Lorentzen Conference on Natural Refrigerants. Valencia; 2018. doi: 10.18462/iir.gl.2018.1372
  5. Elbel S, Hrjnak P. Experimental validation of a prototype ejector designed to reduce throttling losses encountered in transcritical R744 system operation. Int. J. Refrigeration. 2008;31:411–422.
  6. Lucas C, Koehler J. Experimental investigation of the COP improvement of a refrigeration cycle by use of an ejector. Int. J. Refrigeration. 2012;36:1595–1603.
  7. Haida M, Banasiak K, Smolk J, et al. Experimental analysis of the R744 vapour compression rack equipped with the multiejector expansion work recovery module. Int. J. Refrigeration. 2016;64:93–107.
  8. Nickl J, Will G, Quack H, Kraus WE. Integration of a threestage expander into a CO₂ refrigeration system. Int. J. Refrigeration. 2005;28:1219-1224.
  9. Baek JS, Groll EA, Lawless PB. Piston-cylinder work producing expansion device in a transcritical carbon dioxide cycle. Part I: experimental investigation. Int. J. Refrigeration. 2005;28:141–151.
  10. Ferrara G, Ferrari L, Fiaschi D, et al. Energy recovery by means of a radial piston expander in a CO₂ refrigeration system. Int. J. Refrigeration. 2016;72:147–155.
  11. Doerffel C, Thomas C, Hesse U. Experimental Results of various efficiency enhancing measures for CO₂ refrigeration systems. In: Proceedings of the 14th IIR Gustav-Lorentzen Conference on Natural Fluids, Virtual. Kyoto; 2020. doi: 10.18462/iir.gl.2020.1009
  12. Technical Information CRII system: Capacity control for reciprocating compressors for transcritical CO₂ applications. Bitzer Kühlmaschinenbau GmbH; 2018.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Schematic of the experimental CO₂ refrigeration system.

下载 (453KB)
3. Fig. 2. Efficiency (reference COP) of the baseline system and ECU-economizer-system with and without cylinder unloading at varying gas cooler outlet temperatures.

下载 (274KB)
4. Fig. 3. Gas cooler pressures of measurements points associated with Fig. 2.

下载 (180KB)
5. Fig. 4. Reference COP of baseline system and expander compressor economizer system at varying cooling capacities with 30°C gas cooler outlet temperature and 7.5 MPa gas cooler outlet pressure.

下载 (226KB)
6. Fig. 5. Reference COP at varying cooling capacities for various system designs at 30°C gas cooler outlet temperature and 7.5 MPa gas cooler outlet pressure.

下载 (257KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».