Содержание к диссертации
1. НВЩЕНИЕ 4
2. ТЕІШЖЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФРЕОНА #218 . 8
2.1. Физические и молекулярные константы 8
2.2. Кривая упругости 8
2.3. Термические свойства . 10
2.4. Калорические свойства II
2.5. Транспортные свойства . 13
2.6. Выводы 13
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 15
3.1. Экспериментальные установки 15
3.1.1. Метод гидростатического взвешивания . 15
3.1.2. Метод пьезометра постоянного объема . 21
3.2. Методика проведения опытов 24
3.2.1. Методика измерений плотности методом гидростатического взвешивания 25
3.2.2. Методика измерений плотности методом пьезометра постоянного объема 29
3.3. Результаты экспериментального исследования 29
3.4. Методика обработки экспериментальных данных и составления таблиц термодинамических функций. 30
3.5. Выводы 82
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ 84
4.1. Экспериментальные установки . 84
4.2. Методика измерений и расчёта вязкости из данных опыта 92
4.3. Результаты экспериментального исследования коэффициента динамической вязкости 95
4.4. Методика обработки опытных данных о вязкости . 96
4.4.1. Вязкость газа при атмосферном давлении 96
4.4.2. Вязкость сжатого газа и жидкости 104
4.5. Выводы Ц8
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 119
5.1. Экспериментальные установки П9
5.2. Методика измерений и расчета теплопроводности из данных опыта 128
5.2.1. Расчётное уравнение теплопроводности 130
5.2.2. Поправки к измеряемому значению коэффициента теплопроводности 131
5.3. Результаты экспериментального исследования теплопроводности 135
5.4. Методика обработки опытных данных о теплопроводности 137
5.4.1. Коэффициент теплопроводности при атмосферном давлении 137
5.4.2. Теплопроводность сжатого газа и жидкости. 142
5.5. Выводы 150
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 151
Список литературы . 154
Приложение I . 167
Приложение 2 171
Приложение 3 204
Введение к работе
Диссертационная работа посвящена исследованию р , v , 7 -зависимости, вязкости и теплопроводности фреона /? 218 и разработке таблиц его термодинамических и транспортных свойств в состоянии насыщения и в однофазной области.
Для широко используемого в технике и перспективного для применения в системах кондиционирования, турбокомпрессорных установках и дроссельных рефрижераторных системах фреона R 218 отсутствуют данные о р , v , Т -зависимости в однофазной области при еверхкритических плотностях и о вязкости и теплопроводности практически во всём диапазоне параметров состояния, представляющем интерес.
Имеющиеся таблицы термодинамических свойств R 218 не отображают всю экспериментально исследованную область состояний (отсутствует информация о свойствах жидкости при низких температурах). Таблицы транспортных свойств отсутствуют.
Разработку таблиц термодинамических свойств в широкой области параметров состояния целесообразно проводить с помощью единых для жидкой и газовой фаз уравнений состояния, составленных с учетом всех достоверных опытных данных и удовлетворяющих ряду физических условий. Существующие методики составления таких уравнений отображают значительные успехи достигнутые в этой области. Однако ряд задач всё ещё требует своего решения. Это относится к внутренней согласованности совместного анализа термодинамических свойств, эффективности математических методов определения коэффициентов уравнения состояния и некоторым другим.
Получение достоверной информации о теплофизических свойствах рабочих тел необходимо для решения важной народнохозяйственной задачи повышения качества продукции, уменьшения материалоёмкости и повышения эффективности холодильного оборудования.
Целью работы явилось экспериментальное исследование р , v , Т -зависимости, вязкости и теплопроводности R 218 в интервале температур 130-430 К и давлений до 60 ВШа; составление таблиц термодинамических свойств, коэффициентов динамической вязкости и теплопроводности на основе наиболее надёжных опытных данных о теплофизических свойствах; разработка внутренне согласованной методики составления единого уравнения состояния, позволяющей использовать всю доступную информацию о термодинамических свойствах с учётом ряда физических условий, связанных с поведением реального вещества.
Экспериментальное исследование и разработка таблиц теплофизических свойств R 218 выполнены в соответствии с планом рабочей группы по фреонам Советской комиссии по термодинамическим таблицам технически важных газов и жидкостей и явились частью обширной программы исследований теплофизических свойств фреонов, проводимой в ОТШШ имени М.В.Ломоносова.
Научную новизну работы составляют:
1. Экспериментальные данные о р , v , Т -зависимости, вязкости и теплопроводности Я 218. Для р , v , Т -зависимости значительно расширена область исследования, а для жидкости и газа при сверхкритических плотностях данные получены впервые. Опытные данные о коэффициенте теплопроводности в жидкости во всём диапазоне параметров состояния и газе при давлениях выше атмосферного получены впервые. Значения коэффициента динамической вязкости во всем диапазоне исследованных параметров получены впервые.
2. Широкодиапазонные таблицы термодинамических свойств с включением плотности, энтальпии, энтропии, изобарной и нзохорной теплоємкостей. Для состояния сжатой жидкости в области низких температур таблицы получены впервые.
3. Таблицы коэффициентов динамической вязкости и теплопроводности в широком диапазоне температур и давлений. Во всём диада-зоне параметров состояния таблицы получены впервые.
4. Новая методика определения термодинамически согласованных коэффициентов единого уравнения состояния на основе разнородной экспериментальной информации с учётом выполнения ряда физических условий. Методика апробирована при составлении единого нелинейного уравнения состояния для азота на основе данных о р ,
tr, Т -зависимости и энтальпии с учётом условия термодинамического равновесия фаз на границе двухфазной области жидкость-пар.
Автор защищает:
1. Новые экспериментальные данные о р , и , Т -зависимости, вязкости и теплопроводности R 218 в жидкой и газовой фазах.
2. Новые таблицы термодинамических свойств, коэффициентов динамической вязкости и теплопроводности R 218 в состоянии насыщения и однофазной области.
3. Новую методику составления единого уравнения состояния.
Практическая ценность и результаты внедрения
Таблицы тешюфизических свойств, охватывающие широкий диапазон параметров состояния, могут быть использованы при расчётах тепло- и массообменных процессов и аппаратов.
Опытные данные о р , v , Т -зависимости, вязкости и теплопроводности могут служить составной частью опорного массива экспериментальной информации при уточнении существующих и разработке новых таблиц тешюфизических свойств.
единое уравнение состояния и единые для жидкой и газовой фаз уравнения коэффициентов динамической вязкости и теплопроводное ти могут использоваться при проведении инженерных расчетов, требующих знания теплофизических свойств в однофазной области и вдоль линии фазового равновесия.
Программы, составленные в работе, могут быть использованы для решения комплекса задач, связанных с построением единых уравнений состояния на основе совместного анализа всей доступной информации о термодинамических свойствах с учетом ряда физических условий; для расчета таблиц теплофизических свойств с помощью как единых для жидкой и газовой фаз, так и локальных уравнений. Программы написаны на языке ФОРТРАН 17 для исполь -зования в операционной системе ДОС/ЕС.
Документы о внедрении и полученном экономическом эффекте представлены в приложении 3.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность своему научному руководителю профессору В.#.Чайковскому, научным консультантам доцентам В.3.Геллеру и П.А.Котляревскому, а также сотрудникам теплофизической лаборатории 0ТИШІ им.М.В.Ломоносова.
