Pillade lite i refprop med HFO1234yf som är föreslagen som ersättare till bil-AC trots att den är brännbar och med DME (dimetyleter även kallas R-E170 enligt ASHRAE) som ofta används som drivgas i sprayburkar, vårtfrysare och även som skumjäsningsmedel i tex. raklödder då den är delvis vattenlöslig. DME är också föreslagen som framtida bränsle för bl.a dieselmotorer då denna ger exeptionellt låga utsläpp av NOX och andra oönskade föroreningar i avgaserna samt kan konverteras med hög processverkningsgrad, mer än dubbelt så hög som etanol/RME-tillverkningen idag från bioråvaror.
Rent termodynamisk så är DME nästan perfekt ersättare för R12/R134a-maskiner med COP överstigande både 134a, R12 och även HFO1234yf - det är bara isobutan (R600a) som fortfarande överträffar. - arbetstrycket är något lägre än R134a och R12 men ändå så klarar det med samma slagvolym på kompressorn som R12 och R134a för samma värmetransportkapacitet då DME har i sammanhanget hög förångningsvärme - jämför man mellan HFO1234yf och DME så behöver man pumpa runt ca 79 kg/h DME för 10 kW värekapacitet medans för HFO1234yf så behöver man pumpa runt 196 kg/h för samma kapacitet i en konfiguration -20/+55 grader C, ideal process och anpassade för 110 grader hetgastemperatur för båda mha. suggasvärmeväxlare - då hamnar teoretisk Värme-COP på 3.45 för DME och 3.42 för HFO1234yf
Tar man bort suggasvärmeväxlaren så har DME-maskinen fortfarande 3.4 i värme-COP med 92 kg/h medans HFO1234yf tappar väldigt mycket värme-COP som sjunker till 2.78 pga. dålig förångningsvärme i HFO1234yf-köldmediat och massflödet ökar till hela 326 kg/h för 10 kW kapacitet - kyld/kall kondensat in till evaporatorn är helt avgörande om HFO1234yr skall behålla användbar COP, annars går den lätt med sämre COP än dom flesta andra idag använda typer av köldmedel. Till detta så _måste_ HFO1234yf även överhettas på suggassidan då man annars får vätskeutfällning under kompressionen med smörjproblem som följd.
DME slåss inte med problem som att börja kondensera i kompressorn som HFO1234yf och vinner inget speciellt på att ha suggasvärmeväxlare medans för HFO1234yf så är det livsnödvändighet för att över huvudtaget vara användbart. DME är mer 'drop in' för befintlig R134a-anläggning än HFO1234yf någonsin kommer att vara iom. behovet av suggasvärmeväxlare...
HFO1234yf är också instabil med en dubbelbindning i molekylen (det är uppbrutna dubbelbindingar i tex. oljans molekylkedjor som gör att den klumpar sig och polymerar sig till harts och gummipartikar och skapar sludge i oljan) och också lätt kan omvandlas i alkaliska miljöer och mot alkali-metall till en annan HFO-köldmedie (tror det var HFO1234ze(E)) med betydligt högre kokpunkt vilket inte alls lovar gott för långtidshållbarhet och det man tappar ut ur kylmaskinen några år senare är kanske inte alls samma sak som den laddades med en gång i tiden - eventuellt får man också hacka ut det som förut var olja...)
DME är heller inte perfekt då den är brännbar med ganska stor tändbar intervall mellan 3 - 17% utblandning i luft (beror på var man läser...), ungefär som metanolånga i luft, flamfrontshastigheten av vad jag hittat hittills (hmm... mest kinesiska namn i publikationerna i främst intresse DME som framtida motorbränsle) anges för det mesta till 0.39 - 0.45 m/s i atmosfärstryck som snabbast vid ca 10% blandning i luft dvs. ungefär samma fart som propan/butan/bensinångor när det är som mest optimerade vid ca 7-8 % blandning i luft.
Rent energiinnehållsmässigt så ligger DME i samma klass som metanol, ca hälften av vad butan/propan innehåller.
När jag provade med räknemodell av kompressor med isentropisk verkningsgrad på 0.5 (ungefär som de flesta kyl och fryskompressorer, större kompressorer kan nå upp till 0.7) så kan man för det första konstatera att isentropiska verkningsgraden på kompressorn är en nyckeltal för hur bra COP systemet får totalt - det påverkar mycket mera än någon annan faktor som suggasöverhettning och kondensat-underkylning , suggasvärmeväxlare etc. och det är ganska (inte...) förvånande att det inte står något om detta i kompressorernas datablad när man skall välja VP/kompressor (lika lite som att man får info om hur många gram bränsle per hästkraft/kWh vid olika laster och varvtal när man skall köpa sig en ny bil...).
Tyvärr finns inte DME och HFO1234yf i coolpack, så det är ett jäkla handjagande med risk för fel när man kör state-solvern i refprop.
Det jag kom fram till (tror att det är hyfsat rätt) var i allafall i -20/+55 graders C setup med 110 grader hetgas för HFO1234yf (okyld kompressor) och suggasvärmeväxlare så fick man en värme-COP 2.01 och med DME med 137 grader C hetgas med okyld kompressor och helt utan suggasvärmeväxlare så fick man en värme-COP på 2.2.
Nu låter kanske 137 grader hetgas väldigt varmt - men man får samma hetgasvärme +/- några grader vid -20/+55 grader C setup även med R134a och med R410A, så däri skiljer det sig inte nämnvärt med det som används idag i L/L-VP. Är kompressorn kyld så sjunker även hetgastemperaturen då all förlustvärme i kompressorn inte längre behöver följa med gasen ut ur kompressorn. Sedan kan man hoppas att den isentropiska verkningsgraden på kompressorn är en liten bit högre än 0.5 i praktiken, vilket också ger svalare hetgastemp.
---
När man tittar på dom här siffrorna så känns ärligt sagt HFO1234yf som en produkt som inte behövs om man kan hitta acceptabel byggsätt i tex. bilarna för brännbara köldmedier. För fasta anläggningar finns det redan regelverk hur HC-system skall byggas vilket innebär att >90 % av alla VP-installationer i egnahem kan just lösas med HC som köldmedel.
sedan tillverkade jag ett par bilder, den ena
temperatur/entalpi på en rad olika kölmedier i samma bild och ytterligare en med
tryck/entalpi. dock är dessa ganska stora i storlek för tydligheten skull. temperatur/entalpi satt nollpunkten vid -40 grader C enlig. ASHRAE:s definition.
Tittar man på dessa kurvor så ser man att HFO1234yf (felaktigt kallad R1234yf i diagrammet, men så kallar refprop det) inte hör till någon kylmaskinsdesigners dröm precis... - det är bara R125 som är sämre... R410A är en blandning med 50% hög GWP R125 som här fungerar som 'halonsläckmedel' för den brandfarliga men termodynamiskt väldigt lyckade medellåg GWP R32 som tillsammans bildar en prestandamässig medioker R410A.
gäster: 1008
dolda: 0
användare: 1
