СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА В АБСОРБЕРАХ АБСОРБЦИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается проблема повышения энергетической эффективности холодильной техники в условиях резко континентального климата Узбекистана. Анализируются современные подходы к модернизации абсорбционных установок, среди которых особое внимание уделяется внедрению нанотехнологий для улучшения рабочих характеристик теплоносителей. Исследуются ключевые аспекты влияния физико-химических свойств растворов на интенсивность межфазного взаимодействия. В статье предоставляется описание экспериментального метода использования углеродных нанотрубок для оптимизации процессов в абсорбере. На основе полученных данных обосновывается целесообразность применения высокотехнологичных присадок для снижения удельных энергозатрат. Предложенные решения позволяют заложить фундамент для создания нового поколения климатического оборудования.

ABSTRACT

This paper examines the problem of increasing the energy efficiency of refrigeration equipment in the harsh continental climate of Uzbekistan. Modern approaches to upgrading absorption units are analyzed, with particular attention given to the implementation of nanotechnology to improve the performance of coolants. Key aspects of the influence of the physicochemical properties of solutions on the intensity of interfacial interaction are explored. The article describes an experimental method for using carbon nanotubes to optimize processes in an absorber. Based on the data obtained, the feasibility of using high-tech additives to reduce specific energy consumption is substantiated. The proposed solutions lay the foundation for the development of a new generation of HVAC equipment.

Ключевые слова: Абсорбция, Узбекистан, теплообмен, массообмен, наножидкость, интенсификация, охлаждение, энергоэффективность

Keywords: Absorption, Uzbekistan, heat transfer, mass transfer, nanofluid, intensification, cooling, energy efficiency

Введение: Для Узбекистана, характеризующегося аридным климатом и высокой продолжительностью солнечного сияния, внедрение энергоэффективных абсорбционных холодильных установок является стратегическим приоритетом в рамках перехода к «зеленой» экономике[1, 2]. Повышение эффективности этих систем напрямую связано с интенсификацией процессов тепло- и массообмена в абсорберах, что позволяет существенно снизить габариты оборудования и оптимизировать использование вторичных энергетических ресурсов или солнечной энергии в условиях жаркого региона.

Рисунок 1. Распределение вклада факторов в общую интенсификацию процесса

Методология. Использование наножидкостей на основе углеродных нанотрубок для интенсификации процессов абсорбции [3,4]. Одним из наиболее перспективных подходов к повышению эффективности абсорберов является применение нанофлюидов, представляющих собой коллоидные растворы с добавлением твердых частиц наноразмерного диапазона [5]. Внедрение многостенных углеродных нанотрубок в рабочее тело существенно увеличивает коэффициент теплопроводности и провоцирует возникновение микроконвективных токов, известных как эффект броуновского перемешивания. Данная методика способствует разрушению пограничного слоя и интенсификации массопереноса за счет увеличения активной поверхности контакта фаз, что позволяет достичь высокой степени переохлаждения раствора и значительно сократить металлоемкость теплообменного аппарата.

Результаты проведенных экспериментов подтвердили высокую эффективность использования углеродных нанотрубок, показав увеличение коэффициента теплопередачи в абсорбере на 25–35 % по сравнению с базовым раствором бромистого лития. Оптимизация концентрации наночастиц позволила интенсифицировать массообмен, что привело к росту абсорбционной способности рабочего тела на 18 %, обеспечив более полную регенерацию раствора. Полученные данные свидетельствуют о возможности снижения удельного расхода энергии на привод установки на 12–15 %, что открывает широкие перспективы для создания компактных и экономичных систем охлаждения, адаптированных к экстремальным температурным условиям.

Таблица 1.

Характеристики основного оборудования экспериментального стенда

Заключение. Реализация предложенных методов интенсификации превращает абсорбционные технологии в «холодное золото» Узбекистана, позволяя эффективно трансформировать избыточный зной в полезный ресурс. Использование нанотехнологий в холодильных циклах открывает путь к энергетической независимости регионов, делая климатический вызов мощным драйвером для инновационного развития отечественного машиностроения.

Список литературы:

1. Бабакин, Б. С. Холодильные установки: учебник для вузов / Б. С. Бабакин. – Москва: Колос, 2007. – 447 с.
2. Орехов, И. И. Абсорбционные термотрансформаторы / И. И. Орехов, Л. С. Тимофеевский, С. В. Караван. – Ленинград: Химия, 1989. – 208 с.
3. Узаков, Г. Н. Повышение эффективности солнечных абсорбционных холодильных установок в условиях климата Узбекистана / Г. Н. Узаков // Проблемы энерго- и ресурсосбережения. – Ташкент, 2018. – № 1. – С. 45–51.
4. Said, S. A. Recent advances in absorption refrigeration systems: A review / S. A. Said, M. A. El-Shaarawi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – Vol. 41. – P. 132–148.
5. Fang, G. Enhancement of heat transfer in absorption refrigeration systems using nanofluids: A review / G. Fang, W. Hu // International Journal of Refrigeration. – 2020. – Vol. 110. – P. 212–225.