- sön 29 aug 2010, 17:12
#441045
Oj nu blev det riktigt lång inlägg med med kanske smula kylnördiga detaljer... ni som inte är intresserade av det kan sluta att läsa detta med en gång 
Har inte prövat så mycket själv mer än liten (några 10-tal gram) laddning i en ihopsnickrad kylkrets med en TL2A kylskåpskompressor och manuellt justerad strypventil... har inte provat i riktig bil än då jag inte haft någon havererad AC än att prova på - dock har jag 450 gram färdigblandat HC stående i beredskap.
Jag har provat med 2 delar biltema 17-602 och en del propan, 50% jetboil jetpower och 50% propan och ren R134a (kylspray), alla i viktprocent i ovanstående kompressorkylslinga. (jetpower för att den till största delen innehåller isobutan och bara liten andel N-butan))
Och helt klart så liknar blandningen med jetboil jetpower och propan och R134a bäst subjektivt sett medans den med biltema 17-602 så märker man av den stora 'glide' som andelen N-butan bidrar med och det blir liksom inte riktig fart i kylan.
Man kommer inte ifrån att gasolblandningar (för rätt tryckområde) har en viss 'glide' - dvs. temperaturområdet från att den flytande gasen börja bubbla till det sista torka bort vid en viss konstant tryck och kan ge olika verkan beroende på utformningen av evaporatorn.
---
Nu har jag spenderar halva natten på att försöka få fram lite COP-faktorer med tryck/temperaturdiagram. PH-diagram, coolpack, refprop mm. för att se hur som olika köldmedierna fungerar i perfekt teoretisk situation (dvs inga kompressorförluster eller liknande) Nu skall jag säga att jag är amatör och försöker lära mig själv, så nedanstående kan vara felaktigt - även om en del är hyffsat kontrollerat mot coolpack som referens - Problemet är bara att coolpack inte har dom nya gaserna eller HC-blandningar och går inte att lägga in dessa i efterhand och det är detta som har varit riktigt besvärligt här.
Jag har modulerat ett system på 3 grader C som evaporatortemperatur och 60 grader C som kondenseringstemperatur.
Gaserna jag har studerat är:
DME (Dimetyleter, ett helvete att hitta data på - gasen är på förslag som alternativt till Dieselbränsle)
R134a (används i dagens bilar)
R600 (isobutan, används i moderna kyl och frys i stor del av världen idag)
HFO1234yr (nya föreslagna köldmediet från dupont/honywell för bilar - brännbar gas !!! - också ett helvete att hitta data på)
HC-blandning 60 viktprocent propan och 40 isobutan (knepigt, tog R407C i coolpack som mall för att se hur glide hanteras när det gäller COP-beräkning där)
Det som verka viktigt för COP är hur varm vätskan som går in i evaporatorn, hur mycket som går in viktmässigt i evaporatorn, dess värmekapacivitet och hur mycket den kyls ned när den expanderar (dvs. hur stor del av kylkapaciteten som går åt till att kyla sig själv)
Det är för omständigt att skriva alla uträkningar här men jag tar 3 fall där COP-värdet anges när flytande delen är 3 grader (samma som evaporatorn) när den går in i expansionsventilen, 35 grader (ungefär som i en verklig bil) och 60 grader (samma som kondensortempen och hinner inte svalna på vägen mellan kondensorn och evaporatorn.
Första och sista är mer 'extrema' ideala driftfall medan vid 35 grader är nog ganska representativ inloppstemp för flytande köldmediet i verkligheten.
R134a:
3 grader C COP 5.76
35 grader C COP 4.45
60 grader C COP 3.32
Dimetyleter:
3 grader C COP 5.51
35 grader C COP 4.53
60 grader C COP 3.71
HC, 40 viktprocent isobutan /60 viktprocent propan:
3 grader C COP 5.39
35 grader C COP 4.19
60 grader C COP 3.46
HC-blandning med 'glide' är bökiga att räkna på, värdet vid 35 grader är troligen inte riktigt korrekt
(notera att COP-värden är bra mycket bättre än verklighetens bil-AC med COP mellan 0.99 - 2.7 beroende på driftsituation - det finns mycket att förbättra här och förbättringarna är inte speciellt beroende på vilken köldmedie man väljer här - då skillnaderna ligger på decimalnivå (utom HFO1234yr som sticker ut en del) mellan olika alternativet utan det mesta är beroende på utförande av kylmaskinen och kringsystemen)
Nedanstående gaser blir fuktiga (dimma i gasen) vid kompression om kompressorn suger in gasen vid 3 grader C och inkommande gasen måste alltså överhettas ett antal grader innan det sugs in i kompressorn för att inte få vätskeutfällning inne i kompressorn under kompressionsslaget och riskera utspädning av smörjmedel i cylindertopparna med högre slitage som följd.
Därför börja man prata om att använda värmeväxlare mellan flytande linan och suggaslinan när det gäller bil-AC med nya HFO1234yr och en sådan åtgärd ökar COP en del, lite olika mycket beroende på köldmedie, dock inte i det här fallet med argumentet att nya gasen annars kan hota smörjningen av kompressorn med kort livslängd som följd om man inte använder värmeväxlare utan som ett 'feature' att höja systemets COP-värde!! man 'gömmer' ett problem och gör det till en 'fördel' istället utan att säga att värmeväxlare ökar kylmaskinens effektivitet oavsett gastyp och att detta kunde ha infört för länge sedan i dagens bil-AC om man verkligen brydde sig om att öka effektiviteten och inte bara prata om det i säljsituationen och politiken....
R600 (isobutan): (behöver bara ganska liten överhettning för att det inte skall kondensera i kompressorn)
3 grader C COP 5.8
35 grader C COP 4.53
60 grader C COP 3.46
kompressorn slagvolym måste vara i stort sett dubbel för samma massaflöde som de andra gaserna pga lägre arbetstryck.
HFO1234yr: (behöver betydligt mer överhettning för att inte kondensera i kompressorn)
3 grader C COP 5.98
35 grader C COP 4.35
60 grader C COP 2.92
---
både R600 och HFO1234yr behöver värmeväxlare mellan flytande delen och sugsidan för att ha bättre effektivitet än R134a, DME och HC-blandning - och tittar man på varenda kyl och frys med R600a så har dom värmeväxlare (kapillärröret omlindat/lött tillsammans/går inuti sugledningen)
HFO1234yr straffas extremt mycket av om den flytande linan är varmare än evaporatortemperaturen och det är stor risk att kallgasen från evaporatorn inte kan kyla den flytande delen tillräckligt mycket om vätskan från evaporatorn inte hinner kyla sig en bra bit innan värmeväxlingen - tex R600a så kan vätskedelen kylas från 60 grader till 21 grader på flytande delen med kallgasen som kommer från evaporatorn med 100% fungerande värmeväxlare, kallgasen på sugsidan värms alltså upp från 3 till 60 grader innan den når kompressorn när den kyler vätskelinjen (kan inte simulera HFO1234yr i coolpack)
För HFO1234yr så krävs det nog att vätskelinjen kyls till 3 - 10 grader C för att den skall vara bättre alternativ än R600 trots att det såg lovande ut när det gäller COP vid 3 grader inloppstemp. Om man tittar på liknande gaser så kan evaporatorsidans kallgas bara kyla max 30-35 grader på vätskelinan från 60 grader - dvs. sluttempen ligger mellan 25 - 30 grader C på vätskelinan om man inte har vätskekylning innan värmeväxlaren.
För mig är DME den stora överraskningen: DME och HC-blandning har fördelar i effektivitetshänseende över R134a så fort den flytande vätskan temperatur är varmare än evaporatortemperaturen - och kondensortryckmässigt vid 60 grader C så ligger både DME och angivna gasolblandningen på 14.5 resp 14.3 Bar medans R134a 16.8 Bar.
Evaporatortryck för DME, gasolblandningen ligger på 2.96 Bar, 3.08 Bar (dew) och för R134a 3.26 Bar vid 3 grader
gökungen här är faktiskt HFO1234yr med 16.4 Bar kondensortryck vid 60 grader och 3.49 Bar vid 3 grader C, men det mest anmärkningsvärda är relativt dålig COP vid varm/het vätska in till evaporatorn och gasen måste ha värmeväxlare mellan sug och trycksida för få ned temperaturen på vätskan för att få upp effektiviteten till samma nivå som dagens gaser klarar sig med utan värmeväxlare!! mao. dagens gaser med värmeväxlare skulle troligen fungera ännu bättre effektivitetsmässigt!
---
Kommer man bara tillrätta på den juridiska sidan och ev små justeringar som behövs för att acceptera brännbar kylmedelsgas i bil-AC [1] med nykter och rimlig riskbedömmning (på samma sätt som man har gjort i Australien) så ser jag HFO1234yr som en syntetisk produkt som inte behövs alls, medan köldmedelsindustrin slåss för livet att den skall bli den 'enda alternativet' med stora investeringar på lobbying och annat trots att gasen ifråga inte är speciellt bra eller tom. något sämre än alternativen. För man skall ha klart för sig att kylindustrin till varje pris _inte_ vill att HC skall bli tillåten i bilar - för då har dom ingen marknad längre eller måste prisa sig under alla andra som HC-blandningar...
[1] den processen är ju redan igång mha. HFO1234yr - nu handlar det inte om gasen är brännbar eller inte som har varit skiljelinjen i alla dessa diskussioner tidigare - utan om "graden" om brännbarhet och helt plötsligt är det OK med brännbara köldmedelsgaser för något som var helt tabu innan när stora köldmedelsbolagen driver det men inte innan när små aktörer upptäckte att HC-blandning funkar utmärkt och med ytterst liten praktisk ökad risk.
---
Av litteraturen jag läst hittills (främst från australien där man använt HC i omoddade bil-AC länge) så sägs att man kan få något högre COP med HC-blandning än med R134a - men är beroende av om det finns skadliga restgaser eller inte i gasolblandningen (metan och etan-gas och andra svårkondenserade gaser som är kvar efter separationsprocessen av gasol från olja och naturgas).
Med mindre rena gaser som kan köpas av privatpersoner (dvs campingasolburkar och husvagnsgasol) så kan man inte förvänta sig mer än ungefär samma som R134a i effektivitet i bästa fall.
Har inte prövat så mycket själv mer än liten (några 10-tal gram) laddning i en ihopsnickrad kylkrets med en TL2A kylskåpskompressor och manuellt justerad strypventil... har inte provat i riktig bil än då jag inte haft någon havererad AC än att prova på - dock har jag 450 gram färdigblandat HC stående i beredskap.
Jag har provat med 2 delar biltema 17-602 och en del propan, 50% jetboil jetpower och 50% propan och ren R134a (kylspray), alla i viktprocent i ovanstående kompressorkylslinga. (jetpower för att den till största delen innehåller isobutan och bara liten andel N-butan))
Och helt klart så liknar blandningen med jetboil jetpower och propan och R134a bäst subjektivt sett medans den med biltema 17-602 så märker man av den stora 'glide' som andelen N-butan bidrar med och det blir liksom inte riktig fart i kylan.
Man kommer inte ifrån att gasolblandningar (för rätt tryckområde) har en viss 'glide' - dvs. temperaturområdet från att den flytande gasen börja bubbla till det sista torka bort vid en viss konstant tryck och kan ge olika verkan beroende på utformningen av evaporatorn.
---
Nu har jag spenderar halva natten på att försöka få fram lite COP-faktorer med tryck/temperaturdiagram. PH-diagram, coolpack, refprop mm. för att se hur som olika köldmedierna fungerar i perfekt teoretisk situation (dvs inga kompressorförluster eller liknande) Nu skall jag säga att jag är amatör och försöker lära mig själv, så nedanstående kan vara felaktigt - även om en del är hyffsat kontrollerat mot coolpack som referens - Problemet är bara att coolpack inte har dom nya gaserna eller HC-blandningar och går inte att lägga in dessa i efterhand och det är detta som har varit riktigt besvärligt här.
Jag har modulerat ett system på 3 grader C som evaporatortemperatur och 60 grader C som kondenseringstemperatur.
Gaserna jag har studerat är:
DME (Dimetyleter, ett helvete att hitta data på - gasen är på förslag som alternativt till Dieselbränsle)
R134a (används i dagens bilar)
R600 (isobutan, används i moderna kyl och frys i stor del av världen idag)
HFO1234yr (nya föreslagna köldmediet från dupont/honywell för bilar - brännbar gas !!! - också ett helvete att hitta data på)
HC-blandning 60 viktprocent propan och 40 isobutan (knepigt, tog R407C i coolpack som mall för att se hur glide hanteras när det gäller COP-beräkning där)
Det som verka viktigt för COP är hur varm vätskan som går in i evaporatorn, hur mycket som går in viktmässigt i evaporatorn, dess värmekapacivitet och hur mycket den kyls ned när den expanderar (dvs. hur stor del av kylkapaciteten som går åt till att kyla sig själv)
Det är för omständigt att skriva alla uträkningar här men jag tar 3 fall där COP-värdet anges när flytande delen är 3 grader (samma som evaporatorn) när den går in i expansionsventilen, 35 grader (ungefär som i en verklig bil) och 60 grader (samma som kondensortempen och hinner inte svalna på vägen mellan kondensorn och evaporatorn.
Första och sista är mer 'extrema' ideala driftfall medan vid 35 grader är nog ganska representativ inloppstemp för flytande köldmediet i verkligheten.
R134a:
3 grader C COP 5.76
35 grader C COP 4.45
60 grader C COP 3.32
Dimetyleter:
3 grader C COP 5.51
35 grader C COP 4.53
60 grader C COP 3.71
HC, 40 viktprocent isobutan /60 viktprocent propan:
3 grader C COP 5.39
35 grader C COP 4.19
60 grader C COP 3.46
HC-blandning med 'glide' är bökiga att räkna på, värdet vid 35 grader är troligen inte riktigt korrekt
(notera att COP-värden är bra mycket bättre än verklighetens bil-AC med COP mellan 0.99 - 2.7 beroende på driftsituation - det finns mycket att förbättra här och förbättringarna är inte speciellt beroende på vilken köldmedie man väljer här - då skillnaderna ligger på decimalnivå (utom HFO1234yr som sticker ut en del) mellan olika alternativet utan det mesta är beroende på utförande av kylmaskinen och kringsystemen)
Nedanstående gaser blir fuktiga (dimma i gasen) vid kompression om kompressorn suger in gasen vid 3 grader C och inkommande gasen måste alltså överhettas ett antal grader innan det sugs in i kompressorn för att inte få vätskeutfällning inne i kompressorn under kompressionsslaget och riskera utspädning av smörjmedel i cylindertopparna med högre slitage som följd.
Därför börja man prata om att använda värmeväxlare mellan flytande linan och suggaslinan när det gäller bil-AC med nya HFO1234yr och en sådan åtgärd ökar COP en del, lite olika mycket beroende på köldmedie, dock inte i det här fallet med argumentet att nya gasen annars kan hota smörjningen av kompressorn med kort livslängd som följd om man inte använder värmeväxlare utan som ett 'feature' att höja systemets COP-värde!! man 'gömmer' ett problem och gör det till en 'fördel' istället utan att säga att värmeväxlare ökar kylmaskinens effektivitet oavsett gastyp och att detta kunde ha infört för länge sedan i dagens bil-AC om man verkligen brydde sig om att öka effektiviteten och inte bara prata om det i säljsituationen och politiken....
R600 (isobutan): (behöver bara ganska liten överhettning för att det inte skall kondensera i kompressorn)
3 grader C COP 5.8
35 grader C COP 4.53
60 grader C COP 3.46
kompressorn slagvolym måste vara i stort sett dubbel för samma massaflöde som de andra gaserna pga lägre arbetstryck.
HFO1234yr: (behöver betydligt mer överhettning för att inte kondensera i kompressorn)
3 grader C COP 5.98
35 grader C COP 4.35
60 grader C COP 2.92
---
både R600 och HFO1234yr behöver värmeväxlare mellan flytande delen och sugsidan för att ha bättre effektivitet än R134a, DME och HC-blandning - och tittar man på varenda kyl och frys med R600a så har dom värmeväxlare (kapillärröret omlindat/lött tillsammans/går inuti sugledningen)
HFO1234yr straffas extremt mycket av om den flytande linan är varmare än evaporatortemperaturen och det är stor risk att kallgasen från evaporatorn inte kan kyla den flytande delen tillräckligt mycket om vätskan från evaporatorn inte hinner kyla sig en bra bit innan värmeväxlingen - tex R600a så kan vätskedelen kylas från 60 grader till 21 grader på flytande delen med kallgasen som kommer från evaporatorn med 100% fungerande värmeväxlare, kallgasen på sugsidan värms alltså upp från 3 till 60 grader innan den når kompressorn när den kyler vätskelinjen (kan inte simulera HFO1234yr i coolpack)
För HFO1234yr så krävs det nog att vätskelinjen kyls till 3 - 10 grader C för att den skall vara bättre alternativ än R600 trots att det såg lovande ut när det gäller COP vid 3 grader inloppstemp. Om man tittar på liknande gaser så kan evaporatorsidans kallgas bara kyla max 30-35 grader på vätskelinan från 60 grader - dvs. sluttempen ligger mellan 25 - 30 grader C på vätskelinan om man inte har vätskekylning innan värmeväxlaren.
För mig är DME den stora överraskningen: DME och HC-blandning har fördelar i effektivitetshänseende över R134a så fort den flytande vätskan temperatur är varmare än evaporatortemperaturen - och kondensortryckmässigt vid 60 grader C så ligger både DME och angivna gasolblandningen på 14.5 resp 14.3 Bar medans R134a 16.8 Bar.
Evaporatortryck för DME, gasolblandningen ligger på 2.96 Bar, 3.08 Bar (dew) och för R134a 3.26 Bar vid 3 grader
gökungen här är faktiskt HFO1234yr med 16.4 Bar kondensortryck vid 60 grader och 3.49 Bar vid 3 grader C, men det mest anmärkningsvärda är relativt dålig COP vid varm/het vätska in till evaporatorn och gasen måste ha värmeväxlare mellan sug och trycksida för få ned temperaturen på vätskan för att få upp effektiviteten till samma nivå som dagens gaser klarar sig med utan värmeväxlare!! mao. dagens gaser med värmeväxlare skulle troligen fungera ännu bättre effektivitetsmässigt!
---
Kommer man bara tillrätta på den juridiska sidan och ev små justeringar som behövs för att acceptera brännbar kylmedelsgas i bil-AC [1] med nykter och rimlig riskbedömmning (på samma sätt som man har gjort i Australien) så ser jag HFO1234yr som en syntetisk produkt som inte behövs alls, medan köldmedelsindustrin slåss för livet att den skall bli den 'enda alternativet' med stora investeringar på lobbying och annat trots att gasen ifråga inte är speciellt bra eller tom. något sämre än alternativen. För man skall ha klart för sig att kylindustrin till varje pris _inte_ vill att HC skall bli tillåten i bilar - för då har dom ingen marknad längre eller måste prisa sig under alla andra som HC-blandningar...
[1] den processen är ju redan igång mha. HFO1234yr - nu handlar det inte om gasen är brännbar eller inte som har varit skiljelinjen i alla dessa diskussioner tidigare - utan om "graden" om brännbarhet och helt plötsligt är det OK med brännbara köldmedelsgaser för något som var helt tabu innan när stora köldmedelsbolagen driver det men inte innan när små aktörer upptäckte att HC-blandning funkar utmärkt och med ytterst liten praktisk ökad risk.
---
Av litteraturen jag läst hittills (främst från australien där man använt HC i omoddade bil-AC länge) så sägs att man kan få något högre COP med HC-blandning än med R134a - men är beroende av om det finns skadliga restgaser eller inte i gasolblandningen (metan och etan-gas och andra svårkondenserade gaser som är kvar efter separationsprocessen av gasol från olja och naturgas).
Med mindre rena gaser som kan köpas av privatpersoner (dvs campingasolburkar och husvagnsgasol) så kan man inte förvänta sig mer än ungefär samma som R134a i effektivitet i bästa fall.
Senast redigerad av 2 xxargs, redigerad totalt 0 gång.
- By Bilfaan