Low molecular weight esters as hybrid fluids for R744 sublimation cooling circuits

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Up to now, for the temperature range between -50 °C and -90 °C mainly refrigerants like trifluoro methane (R23) or hydrocarbons (e.g. ethane or ethylene) are used. The phase-out of the fluorinated refrigerants with high GWP and the flammability of the hydrocarbons as refrigerants requires new technical solutions.

In the presentation, considerations are given regarding the application of the carbon dioxide phase change from solid to gaseous state for low temperature cooling. Unfortunately, the triple point of CO2 does not allow a phase change between liquid and gas below -56 °C. Thus, lower temperatures are only possible by means of sublimation. However, this requires new concepts for their technical implementation.

CO2 gives us an alternative as a non-flammable, environmentally friendly, low temperature refrigerant for a temperature range down to -80 °C, if we succeed in using the sublimation of the CO2 for cooling applications. This requires the use of new compressor lubricants, which also serve as a heat transfer fluid during the sublimation of the CO2 in a refrigeration circuit. For this reason, we looked for suitable substances that could be used. We examined some suitable compounds with regard to their thermodynamic and tribological properties as well as material compatibility.

Experimental results will be given that show the capability for the use in CO2-sublimation cooling systems.

About the authors

Joachim Germanus

Institute of Air Handling and Refrigeration gGmbH

Author for correspondence.
Email: info@ilkdresden.de
Germany, Dresden

Steffen Feja

Institute of Air Handling and Refrigeration gGmbH

Email: info@ilkdresden.de
Germany, Dresden

Margrit Junk

Institute of Air Handling and Refrigeration gGmbH

Email: info@ilkdresden.de
Germany, Dresden

Peter Rölling

Institute of Air Handling and Refrigeration gGmbH

Email: info@ilkdresden.de
Russian Federation, Dresden

Jens Kubitschke

OQ Chemicals GmbH

Email: jens.kubitschke@oq.com
Germany, Monheim am Rhein

References

  1. Myhre G, Shindell D, Bréon F-M, et al. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovern-mental Panel on Climate Change Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.). Cambridge: Cambridge University Press, 2013. P. 659–740.
  2. Ciconkov R. Refrigerants: There is still no vision for sustainable solutions. International Journal of Refrigeration. 2018;86:441–448.
  3. Feja S, Hanzelmann C. Experimental studies of thermodynamic properties of R744-oilmixtures up to 140 °C and 150 bar. International Journal of Refrigeration. 2015;60:135–141. doi: 10.1016/j.ijrefrig.2015.07.018.
  4. ANSI/ASHRAE 97-2007. Sealed Glass Tube Method to Test the Chemical Stability of Materials for Use within Refrigerant Systems. ASHRAE, 2007.
  5. Junk M. Tribologische Charakterisierung von Öl-Kältemittel-Gemischen. Tribologie + Schmierungstechnik. 2010;57(6):49–52.
  6. ASTM D 7483-13a. Standard Test Method for Determination of Dynamic Viscosity and Derived Kinematic Viscosity of Liquids by Oscillating Piston Viscometer, 2013. iTeh Standards, 2020.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Solubility of CO2 in different esters at 1 bar and calculated solubilities at 1, 3 and 5 bar.

Download (237KB)
3. Fig. 2. Vapor pressure of CO2-ester (MFPO4)-mixtures.

Download (192KB)
4. Fig. 3. Density of CO2-ester (MFPO4)-mixtures.

Download (228KB)
5. Fig. 4. Daniel-Plot of CO2-ester (MFPO4)-mixtures.

Download (461KB)
6. Fig. 5. Half bearings with Falex geometry (left) and Almen-Wieland half bearings (right) and test pin.

Download (38KB)
7. Fig. 6. Results of aging EPDM and PTFE with MFPO4 and CO2.

Download (128KB)

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».