palm b., 2011, effsys+ dagen 2011 – presentation köldmedier
TRANSCRIPT
![Page 2: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Översikt
• Kort historik• Att välja köldmedium• HFO, en ny familj köldmedier?
– Viktigaste medlemmar– Grundläggande egenskaper– Praktiska erfarenheter
• Nya hemliga blandningar• Väntar något annat längre fram?
![Page 3: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/3.jpg)
4
![Page 4: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/4.jpg)
5
![Page 5: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/5.jpg)
6
![Page 6: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/6.jpg)
7
Jacob Perkins’ ismaskin, 1834 Alla beståndsdelar i en modern kylmaskin finns redan där!
![Page 7: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/7.jpg)
8
Striden mellan naturligt och konstgjort såg annorlunda ut för 100 år sedan
![Page 8: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/8.jpg)
10
Vanliga köldmedier på 1920-talet• Ammoniak• Svavel dioxid• Metyl formiat• Enkla kolväten
• Illaluktande, brännbara, giftiga• Ingen bra kombination med öppna
kompressorer i ett kök!
![Page 9: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/9.jpg)
11
Uppgiften för Midgley and Henne för 85 år sedan:
Hitta ett nytt köldmedium!
• ‘‘the refrigeration industry needs a new refrigerant if they expect to get anywhere,’’
![Page 10: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/10.jpg)
12
De konsulterade det periodiska systemet
• Calm and Didion, lntJ. Refrig. Vol. 21, No. 4, pp. 308-321, 1998
![Page 11: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/11.jpg)
14
De konsulterade det periodiska systemet
• Calm and Didion, lntJ. Refrig. Vol. 21, No. 4, pp. 308-321, 1998
Metaller,Bildar salter
Ädelgaser,Bildar inga föreningar
Bara åtta ämnen ansågs lämpliga
![Page 12: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/12.jpg)
15
Ämnen tänkbara att ingå i föreningar lämpliga som köldmedium enligt Midgley och Henne
•
Calm and Didion, lntJ. Refrig. Vol. 21, No. 4, pp. 308‐321, 1998
Klor och brom bryter ner ozonskiktet och
bör undvikas i stabila molekyler
Svavel och kväve kan ge giftiga
föreningar
Väte ger brännbara föreningar
![Page 13: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/13.jpg)
16
Midgley och Hennes lösning: Halokarboner!
”Säkerhetsköldmedierna”!• Inte brandfarliga• Inte giftiga• Ingen doft
Freon 12
F – C – F
Cl
Cl
Syntetiserat efter bara några dagar!
![Page 14: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/14.jpg)
17
Halokarbonernas egenskapers beroende av Cl och F innehåll
![Page 15: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/15.jpg)
18
Säkerhetsköldmediernas oväntade baksida
![Page 16: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/16.jpg)
19
Klorerade köldmedier- orsakt till ozon ”hålet”
CFC och HCFC är mycket stabila, transporterar Cl till den högre atmosfären.
Cl fungerar som katalysator vid nedbrytning av ozon.
=>Montreal protokollet
![Page 17: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/17.jpg)
20
CFC, HCFC och HFC-köldmediernas bidrag till global uppvärmning
Observed and predicted global temperature change10% av den globala
uppvärmningen anses bero på
CFC, HCFC,
HFC.
Drivenergin bidrar indirekt till CO2
utsläpp och därmed till den globala
uppvärmningen
![Page 18: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/18.jpg)
21
Årliga utsläpp av växthusgaser uttryckt i CO2 ekviv., Gton per year
IPCC
![Page 19: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/19.jpg)
22
Världsproduktion av CFC
Internationella avtal ledde till snabb minskning av världsproduktionen av CFC
![Page 20: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/20.jpg)
23
En uppskattning av framtida utsläpp av HFC, HCFC and CFC
http://www.pnas.org/content/106/27/10949.full.pdf+htmlVelders G J M et al. PNAS 2007;104:4814-4819
![Page 21: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/21.jpg)
24
Direkta och indirekta bidrag till den globala uppvärmningen
• TEWI = Total Equivalent Warming Impact– Summan av direkta och indirekta effekter– Beror på antaganden om:
• Elektricitetens ursprung• Köldmedieläckaget
![Page 22: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/22.jpg)
25
Relativ andel av direkt/indirekt bidrag till TEWI för några tillämpningar, med HCFC och HFC köldmedier
Cavallini, 1995
Indirekt effektDirekt effekt
![Page 23: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/23.jpg)
27
Ang. val av köldmedium: Ideal köldfaktor och Carnotverkningsgrad för några vanliga köldmedier
Table 3.23. Basic cycle, t1 = +30°C, t2 = 15°C (See also Appendix B). _________________________________ _______________________Refrigerant COP2d Cd Refrigerant COP2d Cd _________________________________ _______________________
R 11 5,03 0,877 R 134a 4,60 0,803 R 600 4,95 0,863 R 290 4,58 0,798 R 717 (NH3) 4,76 0,830 R 502 4,35 0,758 R 12 4,70 0,819 R 718 (H2O) 4,10 0,715 R 22 4,66 0,812 R 744 (CO2) 2,56 0,446
Köldmedium COP2d
Cd
Köldmedium COP2d
Cd
![Page 24: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/24.jpg)
28
Ang. små temperaturdifferenser:
Den ideala Carnot-cykeln ger gränsen för hur bra en process kan bli
• Carnotprocessens köldfaktor, kraftigt beroende av temperaturnivåerna
TT1
T2
T a2
q2
s
12
8
4
0-60 -40 -20 0 20°Ct2
t 1
30 C
50°C
70°C
COP C2
![Page 25: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/25.jpg)
29
ATT VÄLJA KÖLDMEDIUM
![Page 26: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/26.jpg)
30
Ångtryckskurvor för några tänkbara köldmedier
Om processen når nära kritiska punkten är det svårare att nå hög köldfaktor.=> Höga tryck tenderar ge lägre köldfaktor, men mindre kompressor, rör etc.
![Page 27: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/27.jpg)
31
Att arbeta nära kritiska punkten kan ge låg köldfaktor
![Page 28: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/28.jpg)
32
Finns något köldmedium som ger överlägsen kapacitet med en liten kompressor, vid låga tryck? Svar NEJ
• r = ångbildningsvärme• v” = ångans volymitet• Kvoten r/v” = f(p)• => Trycket bestämmer
nödvändig kompressor- storlek för viss kyleffekt!
![Page 29: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/29.jpg)
34
Hur minska den direkta effekten? Indirekta system kan minska fyllnadsmängden väsentligt
• Från ScanRef
![Page 30: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/30.jpg)
35
NYA KÖLDMEDIER
![Page 31: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/31.jpg)
36
Nya köldmedier
• De mest omtalade tillhör samma familj av fluorkolväten, med dubbelbindning…
• Låt oss börja med kolvätet utan fluor:
![Page 32: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/32.jpg)
37
Propan, R290
CH3C
CH3
H
H
![Page 33: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/33.jpg)
38
R1270 Propylen =Propen – basen för de nya• Ämnen med dubbelbindningar har tidigare ansetts alltför
instabila för att användas som köldmedier
CH2C
CH3
H
Alken=olefinDubbelbindningen
gör molekylen mer
reaktiv
![Page 34: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/34.jpg)
39
R1270 Propylen =Propen
CH2C
CH3
H
Ingen fluorSex väteTre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 35: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/35.jpg)
40
R1261 fortfarande mycket brännbart
CH2C
CH3
F
En fluorFem väteTre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 36: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/36.jpg)
41
R1252
CF2C
CH3
H
Två
fluorFyra väteTre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 37: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/37.jpg)
42
R1243
CH2C
CF3
H
Tre fluorTre väteTre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 38: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/38.jpg)
43
R1234
CH2C
CF3
F
Fyra fluorTvå
väte
Tre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 39: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/39.jpg)
44
R1225 Giftig (tidigare föreslagen som nytt alternativ)
CF2C
CF3
H
Fem fluorEn väteTre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 40: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/40.jpg)
45
R1216 Mycket giftig
CF2C
CF3
F
Sex
fluorIngen väteTre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 41: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/41.jpg)
46
R1234 Totalt finns 7 isomerer!
CHFC
CHF2
F
Fyra fluorTvå
väte
Tre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
![Page 42: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/42.jpg)
47
R1234yf 2,3,3,3-tetrafluoroprop-1-ene
CH2C
CF3
F
Fyra fluorTvå
väte
Tre kolEn dubbelbindning => mer instabil i
atmosfären
yf talar om var väte och fluor sitter
Huvudalternativ för mobil kyla
![Page 43: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/43.jpg)
48
Namngivning av köldmedier enligt ASHRAE:• See BSR/ASHRAE Addendum z to ANSI/ASHRAE Standard 34-
2007 Public Review Draft ASHRAE® Standard Proposed Addendum z to Standard 34-2007, Designation
and Safety Classification of Refrigerants
• https://osr.ashrae.org/Public%20Review%20Draft%20 Standards%20Lib/34z- 2007%201st%20PPR%20Draft.pdf
![Page 44: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/44.jpg)
49
Add new clause 4.1.10 and renumber existing clause 4.1.10 to 4.1.11:
• 4.1.10 In the case of isomers of propene series, each has the same number, with the isomers distinguished by two appended lowercase letters. The first appended letter indicates the substitution on the central carbon atom (C2):
• ─Cl x • ─F y • ─H z • The second letter designates the substitution on the terminal
methylene carbon as defined for the methylene carbon of the propane, consistent with the methodology described in Section 4.1.9:
• =CCl2 a • =CClF b • =CF2 c • =CHCl d • =CHF e • =CH2 f • In the case where stereoisomers can exist, the opposed
(Entgegen) isomer will be identified by the suffix (E) and the same side (Zusamen) isomer will be identified by the suffix (Z).
![Page 45: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/45.jpg)
50
Exempel på namngivning
• R-1234ye(E)
CHF2CF =CHF – y =>F på centralatomen– e => HF på kolatomen i änden
med dubbelbindning– (E)=> Motsatt position för F
atomerna
• R1234yf
CF3CF =CH2 – y =>F på centralatomen– f => H2 på kolatomen i änden
med dubbelbindning
–
H - C - C = CH
F
F
F
F
F -
C -
C = CH
H
F
F
F
![Page 46: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/46.jpg)
51
Från: J. Steven Brown, Claudio Zilio, Alberto Cavallini
R-1225ye(E) R-1225ye(Z) R-1225zc R-1234ye(E) R-1234yf R-1234ze(E) R-1234ze(Z) R-1243zf
Molecular FormulaCF3CF =CHF CF3CF =CHF CF3CH =CF2
CHF2CF =CHF CF3CF =CH2
CF3CH =CHF CF3CH =CHF CF3CH =CH2
StereoIsomerTrans Cis
Trans
Trans Cis
NBP(K)258.15253.15
251.35
251.15
245.15
254.15
282.15
251.65
Tc(K)386.8 379.3 376.6 379.9 369.3 384.4 426.8 389.7
Pc(kPa)3401 3335 3312 3534 3435 3576 3970 3849
ckg/m3
517 517 517 473 473 473 473 423
![Page 47: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/47.jpg)
58
Egenskaper för R1234yf
• Ångtryckskurva nära R134a• Lätt brännbart, klass A2-L• Kort atmosfärisk livstid• GWP = 4• ODP = 0• Ej giftigt• Ej karcinogent
![Page 48: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/48.jpg)
59
Ångtryck jämfört med R134a, (Tanaka, Higashi, 2010)
![Page 49: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/49.jpg)
61
From William Hill, 2008
![Page 50: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/50.jpg)
62
Brännbarhet jämfört med andra medier From William Hill, 2008
![Page 51: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/51.jpg)
63
Volymetrisk köldalstring för några köldmedier
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20T2 (oC)
Q2v
(kJ/
m3 )
HFO-1234yfR134aR152aPropaneR22R717
R1234yf, R134a, 152a
![Page 52: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/52.jpg)
67
From William Hill, 2008
![Page 53: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/53.jpg)
68
Centrifugal Chiller, teoretisk jämförelse Leck et al 2010
RefrigerantCandidate
GWPAR4
Com- pression
Ratio
ImpellerTip Speed%
vs R- 134a
VolumetricRefrigeration
Capacity%
vs R-134a
COP%
vsR-134a
Flammable(Rating)
R-134a 1430 0 0 0 0 No (1)
HFO-1234yf 4 -7 -10 -7 -4 Yes (2L)
![Page 54: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/54.jpg)
69
Rapport från nyligen avslutat projekt på KTH
•• Kungl. Tekniska Högskolan• Institutionen för Energiteknik• 100 44 Stockholm•• http://www.energy.kth.se
•• Properties of New Low GWP Refrigerants
•••
• Slutrapport till projekt nr. P24 inom energimyndighetens program Effsys
![Page 55: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/55.jpg)
71
Cykeldata för 1234yf, (som i KTHs lärobok i kylteknik)
40 -40 10.18 0.62616.27
2 40.00 303.42185.8
2 1.63 0.561 1.829 0.512 0.454 -0.509
40 -30 10.18 0.99310.25
3 40.00 509.06239.9
8 2.12 0.611 1.681 0.467 0.396 -0.521
40 -20 10.18 1.512 6.734 40.00 817.68293.4
0 2.79 0.661 1.556 0.425 0.344 -0.537
40 -10 10.18 2.221 4.585 40.00 1265.5338.8
9 3.73 0.710 1.449 0.385 0.302 -0.550
40 0 10.18 3.161 3.222 40.00 1897.8366.5
1 5.18 0.759 1.357 0.345 0.262 -0.568
40 10 10.18 4.377 2.326 40.00 2770.3364.3
3 7.60 0.806 1.277 0.302 0.232 -0.583
40 20 10.18 5.918 1.721 40.00 3953.3316.2
3 12.50 0.853 1.209 0.254 0.193 -0.613
40 30 10.18 7.835 1.300 40.00 5535.9203.1
1 27.26 0.900 1.151 0.200 0.162 -0.644
T1 (°C)
T2 (°C
)p1
(bar)p2
(bar) p1 /p2
T1kis ( °C)
Q2v (kJ/m3
)
wv (kJ/m
3)COP2
dηcd
y1 (%per
°C)
y2 (%per
°C)
y3 (%per
°C)
y4 (%per
°C)
y2 och y3 positiva => suggasvärmeväxling positivt
![Page 56: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/56.jpg)
75
Experimentella data, tryckfall i förångare
y = -0,0032x2 + 0,0338x - 0,0129
y = -0,0004x2 + 0,0194x - 0,0051
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Cooling effect (kW)
Pres
sure
dro
p (b
ar) Poly. (HFO-1234yf)
Poly. (R134a)
![Page 57: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/57.jpg)
76
Experimentella data, värmeövergång i plattvärmeväxlare-förångare
y = -0,0058x2 + 0,1027x + 0,0949
y = -0,0359x2 + 0,217x - 0,018
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,5 1 1,5 2 2,5 3
Q2 (kW)
UA
(kW
/K)
Poly. (R134a)Poly. (HFO-1234yf)
![Page 58: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/58.jpg)
77
Experimentella data, värmeövergång i plattvärmeväxlare - kondensor
y = -0,0045x2 + 0,0974x - 0,0182
y = -0,026x2 + 0,1566x - 0,061
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Condensing effect (kW)
UA
(kW
/K)
Poly. (R134a)Poly. (HFO-1234yf)
![Page 59: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/59.jpg)
78
Stabilitet för R1234yf
![Page 60: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/60.jpg)
79
Stabilitet för R1234yf
• R1234yf instabilt med vanliga PAG- oljor
• Optimerade oljor för R1234yf ger förbättrad stabilitet
• Låg fukthalt och hög renhet viktig för undvikande av bildande av HF
• Köldmediets renhet kan ha stor betydelse för stabiliteten.
• Angrepp har iakttagits på aluminium och på lödningar
![Page 61: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/61.jpg)
81
Sammanfattning, R1234yf
• Egenskaper mycket lika R134a– Samma trycknivåer– Samma kompressorstorlekar– Något högre tryckfall– Hetgasvärmeväxlare positivt– Olja: PAG (special, för mobilkyla)
![Page 62: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/62.jpg)
82
Sammanfattning, R1234yf
• Kvarvarande frågetecken:– Högre pris (6-16 ggr högre än R134a)– Lätt brännbart (klass 2L)– Kan ge giftiga gaser (HF) vid förbränning– Mindre stabilt i och utanför systemet
• Kan det användas för stationär kyla?
– Renhet?– Kompatibilitet?– Elektriska egenskaper?
![Page 63: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/63.jpg)
84
Andra alternativ, blandningar?
![Page 64: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/64.jpg)
85
Leck et al 2010 Heating Cycle Performance of Candidate Refrigerants and Blends Evaporator Temperature = 0 ºC Condenser Temperature = 45 ºC Liquid sub cooling = 12 K Suction gas superheat = 3 K Compressor volumetric efficiency = 70 %
Dischrg Dischrg Capacity COP Flammable Refrigerant GWP Glide Pressure Temp % % RatingCandidate K kPa ºC vs R410A vs R410A (expected)
R-22 1810 0 1728 86 -32 5 1R-410A 2088 0.1 2695 84 0 0 1R-407C 1774 4.9 1843 77 -32 3 1
R-32 675 0 2803 109 10 0.25 2LR-134a 1430 0 1222 64 -55 +8 1
HFO-1234yf 4 0 1209 55 -57 +6 2LA NonFlamm 134a-like 600-700 0 <1250 <60 -56 +5 1B NonFlamm Max Cap <1500 4 1700 66 -38 2.7 1C Lowest GWP 75-150 5-7 1450-1800 60-70 -35 to -50 +2 to +3 2LD Medium GWP 200-300 5-6 2050-2250 75-80 -15 to -25 0.5 to 1.5 2LE Closest to R-410A 400-500 1-3 2400-2650 85-95 -9 to 0 0 to +1 2L
Svårt att hitta en icke-brännbar blandning med GWP under 150
![Page 65: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/65.jpg)
86
Andra alternativ för mobil kyla, AC5 och AC6• AC5 och AC6• Blandningar med relativt stor glide
– Sammansättning hemlig
• AC5 är något brandfarligt (som R1234yf) • AC6 är icke brännbart (åtminstone lägre än
R1234yf)• Ungefär samma LCCP som R1234yf • AC6 Kapacitet som R134a• Köldfaktor lägre än R134a vid dellast i ett test
(fördelningsproblem i förångaren)
• Initiativ stött av GM, Volvo, Renault, Peugeot, Citroen, Kia, Jaguar, Chevrolet, Buick, Denso, Sanden, Visteon….
![Page 66: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/66.jpg)
87
R1234yf CR6
From: JM L’HUILLIER E. PERAL
![Page 67: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/67.jpg)
88
Köldmediediagram för R134a och AC6
JM L’HUILLIER E. PERAL
![Page 68: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/68.jpg)
89Xinzhong Li, Creative Thermal Solutions, Inc
![Page 69: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/69.jpg)
90
http://www.sae.org/events/aars/presentations/2011/Enrique Peral-Antunez, Renault
![Page 70: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/70.jpg)
91
Giftighet, Tillfälliga övre gränsvärden
Enl. Dr Lewandowski in CRP
• R-1234yf 500ppm • AC5 800ppm • AC6 900ppm • R-134a 1000ppm
![Page 71: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/71.jpg)
92
LCCP för R134a, AC5, AC6 och R1234yf
Enrique Peral-Antunez, Renault
![Page 72: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/72.jpg)
93
LCCP för R134a, AC5, AC6 och R1234yf
![Page 73: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/73.jpg)
95
Slutsatser:
• Minst ett nytt syntetiskt köldmedium är på väg ut på marknaden, R1234yf– Liknar R134a, samma effekt, ung lika effektivitet– Brännbart (något)– Dyrt – Oklart om det är tillräckligt stabilt för stationära
applikationer
• Andra rena medier i samma familj finns i pipeline• Nya blandningar med hög glide har också
föreslagits, för mobil kyla• Utvecklingen fokuserad på mobil kyla
• Fortsatt oklart vilka köldmedier som kan komma att användas på längre sikt.
![Page 74: Palm B., 2011, EFFSYS+ dagen 2011 – Presentation Köldmedier](https://reader037.vdocuments.mx/reader037/viewer/2022103011/58919e981a28abc9418b54b4/html5/thumbnails/74.jpg)
96
Tack för uppmärksamheten!