vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2023-50-4-26-36vdgtu-1383Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGПерспективы применения мембранной холодильной установки для производства холода как альтернатива абсорбционнойProspects for the use of a membrane refrigeration unit for the production of cold as an alternative to absorptionШамаровМ. В.ShamarovM. V.

Шамаров Максим Владимирович - кандидат технических наук, доцент кафедры технологического оборудования и систем жизнеобеспечения.

350072, Краснодар, ул. Московская, 2

Maxim V. Shamarov - Cand. Sci. (Eng), Assoc. Prof., Department of technological equipment and life support systems.

2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072

schmax@mail.ruСтепановаЕ. Г.StepanovaE. G.

Степанова Евгения Григорьевна - кандидат технических наук, доцент кафедры технологического оборудования и систем жизнеобеспечения.

350072, Краснодар, ул. Московская, 2

Evgenia G. Stepanova - Cand. Sci. (Eng), Assoc. Prof., Department of technological equipment and life support systems.

2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072

egs2128@mail.ruКолинькоА. В.KolinkoA. V.

Колинько Алексей Владимирович - аспирант кафедры технологического оборудования и систем жизнеобеспечения.

350072, Краснодар, ул. Московская, 2

Alexey V. Kolinko - Graduate Student, Department of Technological Equipment and Life Support Systems.

2 Moskovskaya St., Krasnodar 350072

schmax@mail.ruШамаровА. М.ShamarovA. M.

Шамаров Артем Максимович – студент, Высшая школа кибертехнологий, математики и статистики.

115054, Москва, Стремянный переулок, 36

Artem M. Shamarov - Student, Higher School of Cyber Technologies, Mathematics and Statistics.

36 Stremyanny lane, Moscow 115054

schmax@mail.ruКубанский государственный технологический университетРоссияKuban State Technological UniversityRussian FederationРоссийский экономический университет им. Г.В. ПлехановаРоссияG.V. Plekhanov Russian Economic UniversityRussian Federation2023210120245042636Copyright © Шамаров М.В., Степанова Е.Г., Колинько А.В., Шамаров А.М., 20242024Шамаров М.В., Степанова Е.Г., Колинько А.В., Шамаров А.М.Shamarov M.V., Stepanova E.G., Kolinko A.V., Shamarov A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1383

Цель. Целью исследования является определение перспективы применения мембранной холодильной установки для производства холода как альтернативы абсорбционной. Метод. Исследование проводилось с помощью численного эксперимента и проверки полученных результатов на экспериментальном стенде. Результат. Проведен анализ применения традиционной абсорбционной холодильной машины и мембранной холодильной машины с точки зрения энергоэффективности и количества рабочих элементов. Приведены для сравнения методики расчета процесса разделения смеси «абсорбент-холодильный агент» на основе процессов обратного осмоса и водоаммиачной абсорбционной холодильной установки. Вывод. Применение для производства холода в смесевых холодильных машинах процессов разделения в мембранных аппаратах, как альтернативы абсорбционным холодильным машинам, позволит обеспечить более стабильный процесс получения холодильного агента из смеси, снизит материальные затраты на производство холодильной установки и повысит энергоэффективность холодильной установки, работающей на смесевых компонентах.

Objective. The purpose of the study is to determine the prospects for using a membrane refrigeration unit for the production of cold as an alternative to absorption. Method. The study was carried out using a numerical experiment and verification of the results obtained on an experimental bench. Result. An analysis was made of the use of a traditional absorption refrigeration machine and a membrane refrigeration machine from the point of view of energy efficiency and the number of working elements. Presented for comparison are methods for calculating the separation process of the “absorbent-refrigerant” mixture based on reverse osmosis processes and a water-ammonia absorption refrigeration unit. Conclusion. The use of separation processes in membrane apparatuses for the production of cold in mixed refrigeration machines, as an alternative to absorption refrigeration machines, will ensure a more stable process for obtaining refrigerant from the mixture, reduce material costs for the production of a refrigeration unit and increase the energy efficiency of a refrigeration unit operating on mixed components.

холодильная установкаабсорбцияразделительная мембранаселективностьплощадь разделенияабсорбентхолодильный агентrefrigeration unitabsorptionseparation membraneselectivityseparation areaabsorbentrefrigerating agentReferencesДытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии / Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.: Химия, 1991. - 496 с.Dytnersky Yu. I. Basic processes and apparatus of chemical technology. Ed. Yu. I. Dytnersky, 2nd ed., revised. and additional. M.: Chemistry, 1991; 496. (In Russ)Беляев В.П. Абсорбционно-мембранная установка. RU 2 295 677 C2, Опубл. 20.03.2007, Бюл. № 8.Belyaev V.P. Absorption membrane installation. RU 2 295 677 C2, Publ. 03/20/2007, Bulletin. No. 8. (In Russ)Kelsey L.J., Pillarella M.R., Zydney A.L. Theoretical analysis of convective flow profiles in a hollow-fiber membrane bioreactor // Chem. Engnq Sci. – 1990. – 45. – P. 3211–3220.Kelsey L.J., Pillarella M.R., Zydney A.L. Theoretical analysis of convective flow profiles in a hol-low-fiber membrane bioreactor. Chem. Engnq Sci. 1990; 45: 3211–3220.Андреев И.А. Мембранные технологии разделения раствора в абсорбционной холодильной установке / И.А. Андреев, М.В. Шамаров // В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам третьей международной научно-практической конференции. 2020. С. 973-975.Andreev I.A. Membrane technologies for solution separation in an absorption refrigeration unit. I.A. Andreev, M.V. Shamarov. In the collection: Mechanics, equipment, materials and technologies. Electronic collection of scientific articles based on the materials of the third international scientific and practical conference. 2020; 973-975. (In Russ)Хванг С.-Т., Каммермеер К. Мембранные процессы разделения: Пер. с англ. Под ред. Проф. Дытнерского Ю.И. – М.: Химия, 1981. – 464 с., ил.Hwang S.-T., Kammermeer K. Membrane separation processes: Transl. from English Ed. Prof. Dytnersky Yu.I. M.: Chemistry, 1981;464 (In Russ)Николаев Н.И. Диффузия на мембранах. – М.: Химия, 1980. – 232 с., ил.Nikolaev N. I. Diffusion on membranes. M.: Chemistry, 1980: 232l. (In Russ)Андреев И.А. Перспективы применения углекислотных холодильных машин в системах холодоснабжения/ И.А. Андреев, М.В. Шамаров// В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. 4 международная научно-практическая конференция. Краснодар, 2021. С. 518-526Andreev I.A. Prospects for the use of carbon dioxide refrigeration machines in refrigeration supply systems. I.A. Andreev, M.V. Shamarov. In the collection: Mechanics, equipment, materials and technologies. 4th international scientific and practical conference. Krasnodar, 2021; 518-526. (In Russ)Шамаров М.В. Анализ массогабаритных показателей поршневого компрессора для передвижной компрессорной станции / М.В. Шамаров, М.Ю. Мелёхина // В сборнике: Современные технологии машиностроительного производства, инновационные направления развития компрессорной техники и газоразделительных систем. сборник докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию ОАО «Компрессорный завод «БОРЕЦ». ФГБОУ ВПО «КубГТУ», ОАО «Компрессорный завод «БОРЕЦ», ООО «Издательский Дом - Юг». 2013. С. 50-53.Shamarov M.V. Analysis of weight and size indicators of a piston compressor for a mobile compressor station / M.V. Shamarov, M.Yu. Melyokhina. In the collection: Modern technologies of mechanical engineering production, innovative directions for the development of compressor equipment and gas separation systems. collection of reports of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the 60th anniversary of OJSC Compressor Plant BORETS. FSBEI HPE "KubSTU", OJSC "Compressor Plant "BORETS", LLC "Publishing House - South". 2013; 50-53. (In Russ)Шамаров М.В. Мембранная абсорбционная холодильная установка // В книге: Инновационные направления интеграции науки, образования и производства. Сборник тезисов докладов участников I Международной научно-практической конференции. Под общей редакцией Е.П. Масюткина. 2020. С. 209-211.Shamarov M.V. Membrane absorption refrigeration unit // In the book: Innovative directions for the integration of science, education and production. Collection of abstracts of reports of participants of the I International Scientific and Practical Conference. Under the general editorship of E.P. Masyutkina. 2020; 209-211.Шамаров М.В. Особенности математической модели холодильного поршневого компрессора с внешним кипящим охлаждением/ М.В. Шамаров, Ю.С. Беззаботов // В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам третьей международной научно-практической конференции. 2020. С. 976-980.Shamarov M.V., Bezzabotov Yu.S. Features of the mathematical model of a refrigeration piston compressor with external boiling cooling.. In the collection: Mechanics, equipment, materials and technologies. Electronic collection of scientific articles based on the materials of the third international scientific and practical conference. 2020; 976-980.Шамаров М.В. Использование прикладного моделирования при проектировании каскадной холодильной установки /М.В. Шамаров, А.М. Шамаров// В сборнике: Материалы пула научно-практических конференций. Донецкий национальный университет экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского; Керченский государственный морской технологический университет; Луганский государственный педагогический университет ; Луганский государственный университет имени Владимира Даля. Керчь, 2023. С. 214-218.Shamarov M.V., Shamarov A.M. The use of applied modeling in the design of a cascade refrigeration unit In the collection: Materials of a pool of scientific and practical conferences. Donetsk National University of Economics and Trade named after Mikhail Tugan-Baranovsky; Kerch State Marine Technological University; Lugansk State Pedagogical University; Lugansk State University named after Vladimir Dahl. Kerch, 2023; 214-218. (In Russ)Шамаров А.М. Разработка математической модели при проектировании двигателя стирлинга/ А.М. Шамаров, И.Е. Сязин, М.В. Шамаров// В сборнике: Инновационные направления интеграции науки, образования и производства. Cборник материалов IV Международной научно-практической конференции. Керчь, 2023. С. 48-53.Shamarov A.M., Shamarov A.M.,. Syazin I. E., Shamarov M.V. Development of a mathematical model when designing a Stirling engine. In the collection: Innovative directions for the integration of science, education and production. Collection of materials from the IV International Scientific and Practical Conference. Kerch, 2023; 48-53. (In Russ)Губский В.С. Осушка и очистка природного газа посредством полимерных мембран / В.С. Губский, М.В. Шамаров // В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции. Краснодар, 2022. С. 566-573.Gubsky V.S., Gubsky V.S., Shamarov M.V. Drying and purification of natural gas using polymer membranes. In the collection: Mechanics, equipment, materials and technologies. Electronic collection of scientific articles based on materials from the international scientific and practical conference. Krasnodar, 2022; 566-573. (In Russ)Андреев И.А. Синергетика использования абсорбционных холодильных машин / И.А. Андреев, Ю.С. Беззаботов, М.В. Шамаров //В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции. Краснодар, 2022. С. 573-578.Andreev I.A. Synergetics of the use of absorption refrigeration machines / I.A. Andreev, Yu.S. Bezzabotov, M.V. Shamarov. In the collection: Mechanics, equipment, materials and technologies. Electronic collection of scientific articles based on materials from the international scientific and practical conference. Krasnodar, 2022; 573-578. (In Russ)Зайцев А.С. Технология изготовления половолоконной мембраны на основе полимерных волокон для сепарации газов / А.С. Зайцев, М.В. Шамаров// В сборнике: Механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции. Краснодар, 2022. С. 585-590.Zaitsev A.S., Zaitsev A.S., Shamarov M.V. Manufacturing technology of a hollow fiber membrane based on polymer fibers for gas separation. In the collection: Mechanics, equipment, materials and technologies. Electronic collection of scientific articles based on materials from the international scientific and practical conference. Krasnodar, 2022; 585-590. (In Russ)Соянок В.В. Особенности проектирования и применения абсорбционных холодильных машин / В.В. Соянок, М.В. Шамаров// В сборнике: Молодежная наука. Сборник лучших научных работ молодых ученых. Общеуниверситетская Студенческая научная конференция (СНК-2020). Краснодар, 2021. С. 156-160.Soyanok V.V. Features of the design and application of absorption refrigeration machines. V.V. Soyanok, M.V. Shamarov. In the collection: Youth science. Collection of the best scientific works of young scientists. University-wide Student Scientific Conference (SNK-2020). Krasnodar, 2021; 156-160. (In Russ)Шамаров М.В. Создание холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Краснодар, 2000.Shamarov M.V. Creation of a refrigeration piston compressor with external cooling by boiling refrigerant // dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Krasnodar, 2000. (In Russ)Способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки Шляховецкий В.М., Черных А.И., Шляховецкий Д.В., Шамаров М.В. Патент на изобретение RU 2117222 C1, 10.08.1998. Заявка № 96114535/06 от 16.07.1996.Method of evaporative cooling of a compressor of a refrigeration unit Shlyakhovetsky V.M., Chernykh A.I., Shlyakhovetsky D.V., Shamarov M.V. Patent for invention RU 2117222 C1, 08/10/1998. Application No. 96114535/06 dated July 16, 1996. (In Russ)Крышка блока цилиндров многорядного компрессора Шляховецкий В.М., Шамаров М.В. Патент на изобретение RU 2139447 C1, 10.10.1999. Заявка № 97105117/06 от 02.04.1997.Cylinder block cover of a multi-row compressor Shlyakhovetsky V.M., Shamarov M.V. Patent for invention RU 2139447 C1, 10.10.1999. Application No. 97105117/06 dated 04/02/1997. (In Russ)Шамаров М.В. Экспресс заморозка жидких продуктов для проведения анализа/ М.В. Шамаров, Д.А. Шилько // Сборник: Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство. материалы V Международной научно-технической конференции. 2018. С. 741-745.Shamarov M.V. Express freezing of liquid products for analysis / M.V. Shamarov, D.A. Shilko. In the collection: Innovative technologies in the food industry: science, education and production. materials of the V International Scientific and Technical Conference. 2018; 741-745. (In Russ)Евтишин И.А. Самоочищающаяся фильтрационная установка для жидких пищевых продуктов/ И.А. Евтишин, М.В. Шамаров // В сборнике: Пища. Экология. Качество. Сборник материалов XVI Международной научно-практической конференции. Ответственные за выпуск: О.К. Мотовилов, О.А. Высоцкая, К.Н. Нициевская, Л.П. Хлебова. 2019. С. 260-264.Evtishin I.A. Self-cleaning filtration unit for liquid food products/ I.A. Evtishin, M.V. Shamarov // In the collection: Food. Ecology. Quality. Collection of materials of the XVI International Scientific and Practical Conference. Responsible for the release: O.K. Motovilov, O.A. Vysotskaya, K.N. Nitsievskaya, L.P. Khlebova. 2019; 260-264. (In Russ)Шамаров М.В. Альтернативные источники энергии для работы тепловых насосов М.В. Шамаров, В.М. Сазоненко// В сборнике: механика, оборудование, материалы и технологии. Электронный сборник научных статей по материалам международной научно-практической конференции. Редакционная коллегия: Литвинов А.Е., Пломодьяло Р.Л., Коновалова Т.В., Гукасян А.В., Война А.А., Вольченко Н.А., 2019. С. 445-449.Shamarov M.V. Alternative energy sources for the operation of heat pumps M.V. Shamarov, V.M. Sazonenko. In the collection: mechanics, equipment, materials and technologies. Electronic collection of scientific articles based on materials from the international scientific and practical conference. Editorial board: Litvinov A.E., Plomodyalo R.L., Konovalova T.V., Gukasyan A.V., Voina A.A., Volchenko N.A., 2019; 445-449. (In Russ)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.