Ніченко Сергій Володимирович. Вплив компресорних мастил на термодинамічні властивості робочих тіл холодильного устаткування

brief description

Ніченко Сергій Володимирович. Вплив компресорних мастил на термодинамічні властивості робочих тіл холодильного устаткування. : Дис... канд. наук: 05.14.06 - 2008.

Ніченко С.В.Вплив компресорних мастил на термодинамічні властивості робочих тіл холодильного устаткування Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика». Одеська державна академія холоду, Одеса, 2008 р.
Дисертація присвячена комплексному експериментально-розрахунковому вивченню фазових рівноваг, термічних та калоричних властивостей на лінії насичення розчинів холодоагенту R-600a з мінеральним компресорним мастилом Reniso WF 15A, розробці з використанням отриманої інформації таблиць довідкових даних з термічних і калоричних властивостей для реального робочого тіла R-600a/компресорне мастило Reniso WF 15A, розробці діаграм тиск-ентальпія та ентальпія-концентрація (діаграми Меркеля) а також дослідженню впливу домішок мастила на показники енергетичної ефективності компресорної системи.
Для виконання поставлених у дисертації завдань використовувалась створена раніше експериментальна установка для проведення комплексних досліджень термодинамічних властивостей розчинів холодоагент/мастило (РХМ), включаючи: фазові рівноваги, поверхневий натяг і густину розчинів холодоагенту R-600a с мастилом Reniso WF 15A. Також була створена експериментальна установка та проведені експериментальні дослідження калоричних властивостей розчинів холодоагент/мастило.
З використанням отриманих експериментальних даних розроблено діаграми тиск-ентальпія та ентальпія-концентрація. У додатку дисертації наведені вперше отримані експериментальні дані з термічних і калоричних властивостей для реального робочого тіла R-600a/Reniso WF 15A.
Вперше для реального робочого тіла R-600a/Reniso WF 15A виконано теоретичне дослідження впливу домішок мастила в холодоагенті на показники ефективності холодильного циклу. Показано, що присутність домішок мастила в холодоагенті призводить до значного зниження холодопродуктивності та холодильного коефіцієнта, досліджено вплив концентрації мастила у холодоагенті перед дросельним пристроєм, а також величини перегріву робочого тіла у випарнику на показники енергетичної ефективності циклу.
Показано, що підбір оптимального сорту мастила має не менше значення, аніж вибір альтернативного холодоагенту. Розроблені практичні рекомендації для забезпечення нормальної циркуляції домішок мастила у холодоагенті R-600a по контуру холодильної системи. У наслідку виконаного дослідження показано, що використання регенеративного теплообмінника при використанні у холодильному обладнанні холодоагенту R-600a дозволяє у значній мірі знизити негативну наявність домішок мастила у випарнику та підвищити показники енергетичної ефективності термодинамічного циклу компресорної системи.

У дисертації розроблена база довідкових даних з термічних і калоричних властивостей для розчинів R-600a/Reniso WF 15A. Для вирішення поставленої мети треба було вирішити ряд взаємозалежних експериментальних і теоретичних завдань. До найбільш важливих наукових і практичних результатів і висновків, отриманих у дисертації, можуть бути віднесені:

Розроблено й створено стенди для експериментального дослідження селективної розчинності холодоагентів у компресорних мастилах і вивчення калоричних властивостей РХМ.
Отримано дані експериментально-розрахункового дослідження фазових рівноваг рідина-рідина й рідина-пара, густини, ентальпії, теплоємності й поверхневого натягу розчинів холодоагенту R-600a з мастилом Reniso WF 15A.
Запропоновано метод дослідження, обліку поправок і обробки експериментальних даних для ентальпії розчинів холодоагент/мастило в адіабатному крижаному калориметрі.
Запропоновано методику визначення псевдокритичних параметрів для термодинамічного моделювання густини РХМ.
Розроблено таблиці довідкових даних з термодинамічних властивостей розчинів R-600a з компресорним мастилом Reniso WF 15A. Інформація з тиску насиченої пари, густини, поверхневого натягу, ентальпії й теплоємності R-600a/Reniso WF 15A рекомендується до використання при проектуванні випарників, компресорів і теплообмінників нового покоління холодильного устаткування.
Установлено, що застосування розроблених у роботі діаграм тиск-ентальпія для РРТ (R-600a/Reniso WF 15A, R-600a/ХМИ Азмол, R-134a+R-152a/ХФ 22с16, R-134a/Castrol Icematic SW22, R-134a/Mobil EAL Arctic 22, R-245fa/Planetelf ACD 100FY) дозволяє розраховувати енергетичні характеристики компресорних систем, що добре узгоджуються з результатами експлуатаційних досліджень компресорів, дозволяючи, таким чином, ще на стадії проектування створювати умови одержання максимальної енергетичної ефективності холодильного устаткування.
Розроблено діаграми тиск-ентальпія й ентальпія-концентрація (діаграми Меркеля) для реального робочого тіла (R-600a/Reniso WF 15A, R-600a/ХМИ Азмол, R-134a+R-152a/ХФ 22с16, R-134a/Castrol Icematic SW22, R-134a/Mobil EAL Arctic 22, R-245fa/Planetelf ACD 100FY), які зручно використовувати для обліку впливу домішок мастила на показники енергетичної ефективності компресорної системи.
Установлено, що мінімальне достатнє, з точки зору вирішення холодильних задач, значення фіктивного перегріву для R-600a/Reniso WF 15A становить приблизно 6-7 К. При даному фіктивному перегріві відносний внесок домішок мастила в зміну адіабатної роботи стиску становить порядку 4-5 %, питомої холодопродуктивності - 1,5 %, холодильного коефіцієнта - 5-7 % на 1 % концентрації мастила в холодоагенті перед дросельним пристроєм.
Одержав підтвердження висновок про те, що отримані в результаті експериментальних вимірювань термодинамічні властивості розчинів R-600a/Reniso WF 15A повинні бути віднесені до концентрацій рідкої фази розчину, що змінюється при ізохорному нагріванні досліджуваного зразка у вимірювальному осередку.
Встановлено, що склад поверхневого шару РХМ відрізняється від складу рідкої фази. Тому при термодинамічному моделюванні густини й тиску насиченої пари повинні використовуватися різні значення псевдокритичних температур
Доведено, що широко застосовувана в роботах різних авторів методика розрахунку надлишкової ентальпії для розчинів холодоагент/мастило за формулою Кірхгофа не забезпечує узгодження з отриманими в роботі експериментальними даними.
Запропоновано методику визначення концентрації мастила в холодоагенті при проведенні експлуатаційних випробувань холодопродуктивності компресорів виконуваних відповідно до ISO 917-89 і ДСТ 17008-8.