Abstract and keywords
Abstract (English):
The aim of the study is to develop the recommendations for energy saving in the cooling chambers of the port fridge. A refrigerator is designed for short-term storage of frozen food, coming from refrigerated cargo ships. The operational mode of the refrigerator is determined by the operating conditions. Loading of the cameras happens at daytime, at night the operations of the refrigeration system maintain the temperature of storage, during the next day the products are sold. The frozen fish and poultry are kept in the chambers of the refrigerator. In order to evaluate the performance of the thermodynamic work of the cooling chambers the exergy analysis is made. The average values of the fixed temperature in the chambers and the ambient temperature are determined as initial data for the analysis. It is stated that there is a general decrease in the thermodynamic efficiency, which is associated with the frequency of the system switching and not quite stable operation of individual chambers.

Keywords:
periodic work, thermodynamic analysis, temperature mode of the chambers, energy saving
Text
Целью исследований являлась разработка рекомендаций по энергосбережению при работе охлаждаемых камер портового холодильника. Предприятие Fresh Frozen Food Sarl (3F) (Республика Бенин) специализируется на импорте, экспорте и распределении свежезамороженных продуктов. Холодильник был запущен в эксплуатацию в марте 2006 г. (камеры А, B, C, D), в 2013 г. введена в эксплуатацию вторая очередь (камеры E1, E2, E3). Холодильные камеры с высотой потолка 6,48 м изолированы с помощью панелей и оснащёны воздухоохладителями децентрализованной системы охлаждения. Емкость камер: A - 1200 т; B - 1400 т; C - 900 т; D - 900 т. С вводом второй очереди общая ёмкость холодильника увеличилась в два раза. Холодильник предназначен для краткосрочного хранения замороженных продуктов, поступающих с рефрижераторных судов. Режим работы холодильника определён условиями эксплуатации. Загрузка камер происходит днём, ночью работой холодильной установки обеспечивается поддержание температуры хранения, в течение следующего дня происходит реализация продукции. В камерах холодильника хранятся замороженная рыба и птица. Рис. 1. Общий вид элементов холодильника Температурный режим в каждой камере поддерживается автоматизированной холодильной установкой (холодильный агент - R-404), работающей со следующей периодичностью: работа с 19 часов вечера до 9 часов утра, далее установка выключается, производится загрузка камер и реализация готовой продукции. Утром, с 7 до 8 часов, перед выключением установки, осуществляется контроль температуры в камерах, в среднем производится 20 замеров по каждой из камер. Осредненные значения температуры в камерах на 9 часов утра в 2012 и 2013 гг. представлены в таблице. Осреднённые значения фиксированной температуры в камерах t, °C № Месяц A B C D E1 E2 E3 2012 1 Январь -13,1 -10,0 -20,2 -12,6 - - - 2 Август -15,0 -15,3 -12,0 -13,6 - - - 3 Сентябрь -12,1 -15,7 -15,1 -12,0 - - - 4 Октябрь -16,1 -15,7 -15,4 -14,2 - - - 5 Ноябрь -14,1 -15,3 -15,6 -15,5 - - - 6 Декабрь -14,2 -16,6 -14,1 -14,3 - - - 2013 7 Январь -15,3 -15,5 -12,9 -17,0 - - - 8 Февраль -16,0 -14,0 -13,0 -15,9 - - - 9 Март -14,8 -14,8 -13,4 -15,4 -16,47 -18,84 -14,4 10 Апрель -12,9 -16,0 -16,4 -15,8 -15,7 -18,13 -19,9 11 Май -12,7 -15,5 -13,6 -17,5 -17,0 -18,0 -19,3 12 Июнь -15,9 -15,6 -11,8 -17,1 - -15,25 -19,12 13 Июль -16,8 -15,7 -16,2 -15,5 - -17,8 -16,7 14 Август -16,5 -17,3 -16,0 - -20,14 -15,6 По параметрам таблицы построены графики изменения температуры по каждой камере (рис. 2). Как видно из рис. 2, средняя температура в камерах находилась в пределах (-12…- 7) °С при температуре кипения -28 °C. Но при этом в камерах С, Е2, Е3 температура достигала значения -20 °С; в камерах А, B, С, D - значения (-10…-11) °С. Перепад значений температуры в камере и температуры кипения составляет (12-17) °С, что значительно больше оптимального значения для систем воздушного охлаждения при непрерывной работе камер. Рис. 2. Фиксированные значения температуры в камерах холодильника С целью оценки термодинамической эффективности работы охлаждаемых камер был проведён эксергетический анализ системы [1]. В качестве исходных данных для анализа определены осреднённые значения фиксированной температуры в камерах Tкам (табл.), температура окружающей среды То.с. Расчётная температура окружающей среды принята То.с = 301 К [2]. Значения эксергетического КПД, в соответствии с методикой, определены как отношение абсолютных значений эксергетических температурных функций [3, 4]. При определении эксергетического КПД в расчёт приняты, как основные, эксергетические потери от разности значений температуры потоков в процессе охлаждения. Эксергетический КПД считается по количеству эксергии теплоты, отдаваемой воздухом камеры и получаемой кипящим холодильным агентом. С учётом только внутренних потерь ηе = τ1 / τ2, где τ1 = (Tкам - То.с)/Tкам - эксергетическая температурная функция, характеризующая состояние воздуха камеры; τ2 = (T0 - То.с)/T0 - эксергетическая температурная функция, характеризующая процесс кипения холодильного агента. При оценке эффективности работы камер с учётом периодичности включения в расчёте использованы не средние значения температуры камер за весь исследуемый период, а её фиксированные значения по месяцам года. Полученные значения эксергетического КПД камер приведены на рис. 3. Рис. 3. Фиксированные значения эксергетического КПД камер Как видно из рис. 3, значения эксергетического КПД в камерах второй очереди определяются величиной 81-85 %, в камерах A, B, C, D - 77-78 %. Для сравнения: при поддержании интервала оптимальной разности значений температуры расчётное значение эксергетического КПД должно составлять 88-93 %. В результате анализа установлено, что наблюдается общее понижение термодинамической эффективности работы системы, которое объясняется не совсем стабильной работой. Повышение температуры в камерах A, B, C, D и, как следствие, снижение степени термодинамического совершенства охлаждающей системы данных камер происходят при поступлении в них отеплённого груза. Понижение температуры в камерах Е2, Е3 и соответствующее повышение эксергетического КПД объясняются работой с недогруженным объёмом. Заключение По результатам исследований предлагаются следующие рекомендации. 1. В условиях периодической работы камер считать приемлемым поддержание температуры кипения на уровне -28 °С для обеспечения условий работы днём. 2. С целью исключить резкое снижение температуры в камерах следует не допускать работы ночью с недогруженным охлаждаемым объёмом. Для снижения затрат электрической энергии камеру следует отключить, а продукт разместить по остальным объёмам. 3. При поступлении отеплённого груза, по возможности, для его домораживания необходимо использовать одну камеру, не нарушая режим в остальных.
References

1. Brodyanskiy V. M. Eksergeticheskiy metod i ego prilozheniya / V. M. Brodyanskiy, V. Fratsher, K. Mihalek. M.: Energoatomizdat, 1988. 287 s.

2. URL: http: // www.gosmeteo.ru.

3. Guidi T. K. Termodinamicheskiy analiz holodil'noy ustanovki maslosyrbazy «Astrahanskaya» / T. K. Guidi, L. V. Galimova, V. F. Peshev // Vestn. Mezhdunar. akad. holoda. 2009. №1. S. 28-31.

4. Galimova L. V. Détermination des pertes minimales exergétiques d’un compresseur d’une machine frigorifique expérimentale d’essai / L. V. Galimova, T. C. Guidi // Journal de la recherché scientifique de l’ universite de Lome, Togo. 2008. Vol. 10, N 1. P. 1-10.