ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ХЛАДАГЕНТОВ СЕРИИ R400

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, відображено її зв`язок з існуючими державними програмами, сформульовано мету й визначено завдання дослідження. Наведена наукова новизна, зазначено особистий внесок здобувача та відомості про апробацію результатів дисертаційної роботи й публікації.

У першому розділі наведені основні принципи та перспективи заміни озоноруйнівних хлорфторвуглеводнів (ХФВ) альтенативними холодоагентами, основні принципи оцінки безпеки холодоагентів, представлені особливості ТДВ перехідних альтернативних холодоагентів серії R400, наведено огляд і аналіз опублікованих експериментальних і теоретичних робіт, присвячених вивченню фазових рівноваг рідина-пара та густини бінарних сумішей холодоагентів R22/R142b, R22/152a, R22/R124, R124/R142b і R152a/R124.

Огляд наукових праць обраної тематики свідчить про те, що загроза зміни клімату і збільшення емісії парникових газів вимагають від світової спільноти прийняття жорстких економічних обмежень не тільки на виробництво, але й на застосування ХФВ.

Останнім часом посилилися вимоги, пропоновані до застосовування холодоагентів. Численність і різнорідність цих вимог роблять питання переходу на альтернативні холодоагенти складним технічним завданням.

Необхідно мати досить великий обсяг інформації про ТДВ альтернативних холодоагентів. Особливо слід звернути увагу на характерну особливість зеотропних сумішей холодоагентів серії R400 - наявність температурного глайда.

Проведений огляд доступних літературних даних показав, що експериментальна інформація про ТДВ деяких бінарних сумішей відсутня, а наявна або недостатня або суперечлива.

На підставі проведеного аналізу визначено методи вирішення поставлених у дисертації завдань, спрямованих на поглиблене вивчення ТДВ багатокомпонентних сумішей.

Показана необхідність створення експериментальних установок для визначення тиску кипіння сумішей холодагентів та густини рідкої фази.

Другий розділ дисертації присвячений експериментальному дослідженню ТДВ бінарних сумішей холодоагентів і холодоагенту R401А. Обґрунтуван вибір методу експериментального визначення термічних властивостей сумішей холодоагентів. Його переваги і недоліки. На основі проведеного аналізу методів експериментального визначення термічних властивостей газів і рідин і у зв'язку із запланованою метою, в цій роботі використаний метод постійного об`єму, що відрізняється високою надійністю, точністю і достатньою простотою в реалізації.

Наведено опис експериментальних установок для визначення тиску кипіння багатокомпонентних сумішей холодоагентів та густини рідкої фази. Описуються методики проведення дослідження тиску кипіння бінарних сумішей холодоагентів і холодоагенту R401А та густини рідкої фази. У розділі наводяться результати експериментальних досліджень, проведено оцінку похибок виміряних величин. Схема експериментальної установки для вимірювання фазової рівноваги рідина-пара холодоагентів зображено на рис. 1.

Основним елементом установки є товстостінний циліндричний п`єзометр 1 об'ємом 75 см<sup>3</sup>, виготовлений з високолегованої сталі. Вимірювальний п`єзометр з'єднан з запорним вентилем 2 капіляром і розташован в рідинному термостаті 8, що дозволяє підтримувати температуру досліду в діапазоні 240 ... 360 К. При проведенні дослідів у якості термостатуючої рідини використовувалася вода, а при низьких температурах водний розчин етилового спирту. Для досягнення низьких температур використовувався холодильний компресорно-конденсаторний агрегат 18 з водяним охолоджуванням і змієвиковим випарником 22. Для інтенсивного перемішування термостатуючої рідини в термостаті використовувалася мішалка і відцентровий насос 6. Всі вузли і комунікації виконані з високолегованої сталі. Автоматичне підтримання температури в термостаті проводилося за допомогою системи термостатування з позиційним регулюванням і використанням в якості датчика електроконтактного термометра 4. Прийнята система термостатування дозволяє тривалий час підтримувати температуру  на заданому рівні з відхиленням не більше ±0.02 К.

Температура вимірювалася зразковим платиновим термометром опору 3 типу ПТО-10, виготовленого і проградуірованого у ВНДІФТРД, з використанням цифрового вольтметру 11 типу Щ-31 класу 0.05. Похибка вимірювання температури не перевищувала ±0.02 К.

Тиск вимірювався незалежно двома тензоперетворювачами типу “Setra-204” (13) і “Сапфір-22ДІ” (модель 2151) (14) за допомогою цифрового вольтметру Щ-301 класу 0.16. Атмосферний тиск визначався за барометром-анероїдом 15.

Винос тензоперетворювачів тиску в зону кімнатних температур зажадав проведення ретельного методичного опрацювання прямих експериментальних вимірювань. Таріровка датчиків тиску проводилася за допомогою зразкових вантажопоршневих манометрів типу МП60 і МП600 класу 0.05 в діапазоні тиску від 0.2 до 7.5 МПа в прямому та зворотному напрямках. Похибка виміру тиску при прямому і зворотному ході не перевищувала  ±1.5 кПа. Контрольні виміри тиску кипіння чистого компоненту R22 після проведення серії дослідів підтвердили цю оцінку.