ПРОЦЕССЫ КИПЕНИЯ ИЗОБУТАНА И ЕГО РАСТВОРОВ С КОМПРЕССОРНЫМ МАСЛОМ В СВОБОДНОМ ОБЪЕМЕ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та основні завдання досліджень, відзначений зв'язок роботи з науковими програмами, наведена наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі коротко розглянуті теплофізичні основи процесів кипіння розчинів холодоагент-мастило, проведено аналіз стану питання в теоретичних та експериментальних публiкацiях, присвячених дослідженню теплообміну при кипінні вуглеводів та розчинів холодоагент-мастило. Обґрунтовано актуальність проведення досліджень на суміші ізобутан-«Азмол». Серед численних робіт, що відносяться до тематики дослідження теплообміну при кипінні розчинів холодоагент-мастило можна відзначити роботи Іванова, Хонга, Кедзірського, Мітровіча, Джейсона та Джекмана, Чонгрунгреода та Зауера, Гогоніна, Борішанської.

З'ясовано важливість впливу домішок мастила на ефективність теплообміну в апаратах холодильних установок. Розглянуто сучасні концепції врахування впливу мастила на теплообмін при кипінні розчинів холодоагент-мастило. Відзначається, що в даний час є два шляхи до вивчення впливу домішок мастила на теплопередачу при кипінні. Перший підхід – метод «масляного забруднення». При використанні цього методу розрахунок теплообмінних характеристик РХМ ґрунтується на властивостях чистого холодоагенту. При цьому вплив домішок мастила враховується за допомогою поправки, яка в загальному випадку є функцією концентрації мастила. Рядом авторів підтримано іншій підхід до оцінки впливу домішок мастила в холодоагенті на тепловіддачу - так званий «термодинамічно-правильний» підхід. При цьому розгляд інтенсивності теплообміну при кипінні РХМ ґрунтується на властивостях розчину. Термодинамічно-правильний метод орієнтований на розробку узагальненої кореляції для всіх розчинів холодоагент - мастило, незалежно від природи компонентів. Метод має застосування тільки для речовин, що добре змішуються, і вимагає наявності точних даних за властивостями РХМ.

Розглянуто питання про можливість інтенсифікації теплообміну в розчинах з невеликою (менше 5%) концентрацією мастила в об'ємі. Також обговорюється питання впливу стану поверхні нагрівача на інтенсивність кипіння. Розглянуто основні кореляції для опису процесів кипіння сумішей холодоагент-мастило у великому об'ємі - моделі Дженсена та Джекмена, Мітровича, наводяться припущення Кедзірського про прошарок мастила поблизу нагрівача, видалення мастила поблизу нагрівача, про тепловий пограничний прошарок. У розділі описані кілька аналітичних підходів до опису інтенсивності теплообміну при кипінні розчинів холодоагент - мастило.

Наприкінці розділу обґрунтовано вибір ізобутану в якості об'єкту для досліджень. Озонобезпечний ізобутан це перспективне робоче тіло для сучасного побутового холодильного обладнання з низьким потенціалом глобального потепління. Розчин ізобутан/«Азмол» на даний час широко розповсюджений в якості робочого тіла,що застосовується в широкій лінії побутових приладів компанії «Норд», яка є лідером ринку серед виробників холодильного обладнання в Україні.

   У другому розділі представлено опис експериментального стенду, який було розроблено і створено для вивчення теплообміну при кипінні розчинів холодоагент-мастило, докладно описана конструкція установки. Також в даному розділі описана методика проведення експерименту, описаний процес проведення деаерації холодоагенту, підготовки речовин до експерименту, розрахунок кількості речовини в паровій та рідкій фазі. Розглянуто ряд методичних особливостей при проведенні експерименту, наприклад рекомендації для недопущення плівкових режимів кипіння з метою збереження цілісності установки а також постійності хімічного та структурного шару поверхні нагрівача. Під час збільшення потужності основного нагрівача потрібно уважно стежити за показниками диференціальних термопар, які вимірюють різницю температур між стінкою нагрівача і киплячою рідкою фазою. Різке збільшення цієї різниці температур свідчить про настання кризи кипіння. У процесі виконання експерименту проводилися вимірювалися потужності основного і калориметричного нагрівача, значення різниць температур диференціальних термопар, встановлених в бойлері та на калориметричному нагрівачі, середньої температури киплячого розчину, температури конденсації парів та конденсату на вході в бойлер, значення тиску насичених парів киплячого розчину.

            Схема спроектованої установки, що реалізує принцип вільної циркуляції речовини по замкнутому контуру, представлена на рис. 1. Основними елементами вимірювальної системи є бойлер і конденсатор, які з метою зменшення теплових втрат у навколишнє середовище розміщені у вакуумній камері на двох трубках-штангах. Таким чином, у створеній установці передбачені всі необхідні заходи щодо забезпечення адіабатних умов при підводі тепла до киплячої рідини.  Процеси кипіння здійснюються за допомогою підведення електричного струму до нагрівача, який виконаний у вигляді тонкостінного капіляра з нержавіючої сталі діаметром 1.5 мм, довжиною 73см, товщиною стінки 0.25 мм. Загальний опір нагрівача становить 0.549 Ом. Живлення електричного нагрівача здійснюється стабілізатором BVP-30V/50A, який дозволяє визначати потужність електричного струму з похибкою не вище 1% при вимірі напруги і 2.5% при вимірюванні сили струму. Для більш точного визначення теплового потоку в розробленій експериментальній установці передбачена можливість вимірювання потужності з використанням компенсаційного методу.