Введение к работе
Актуальность работы. В современной холодильной и криогенной техни-; по прежнему широко используются дроссельные регенеративные системы, іботающие по обратным термодинамическим циклам и основанные на эф-екте Джоуля-Томсона.
Разработка таких систем ведется в двух основных направлениях. Первое з них - это замена традиционно используемых рабочих тел, не удовлетво-іпощих современным требованиям экологической безопасности на альтерна-пшые, без существенной модификации оборудования. При этом альтерна-івньіми рабочими веществами могут служить как вновь синтезированные абочие вещества, так и смеси. Второе направление - это создание нового эколения систем на основе многокомпонентных рабочих тел, требующее стальной разработки элементов конструкции.
И в том и в другом случае, для проектирования низкотемпературных уста-эвок и анализа характеристик циклов на их основе, необходимы надежные энные о термодинамических свойствах новых рабочих тел. На предвари-:льном этапе исследований, когда важно оценить целесообразность приме-гния данного рабочего вещества, необходимо иметь способы априорной денки(прогнозирования) его свойств, поскольку широкая экспериментальная нформация в таких случаях отсутствует. Несмотря на то, что такая инфор-ация может быть получена на основе современных единых уравнений со-гояния, необходимая для инженерных расчетов точность достигается не :егда. В связи с этим, необходимо дальнейшее развитие уравнений состоя-яя, обеспечивающих прогнозирование с повышенной точностью свойств как истых, вновь синтезируемых хладагентов, так и смесей на их основе.
Цель работы. Разработать метод, позволяющий оценивать точность опи-шия термодинамических свойств рабочих тел обратных циклов единым равнением состояния Ван-дер-Ваальсовского типа; и на его основе выбрать груктуру трехпараметрического кубического уравнения состояния.
Разработать модификацию уравнения состояния повышенной точности тя прогнозирования и расчета термодинамических свойств индивидуальных ібочих тел и смесей.
Разработать корреляционные соотношения для прогнозирования динами-;ской вязкости жидких хладагентов(чистых и смесей) в расширенном диапа->не от нормальной температуры кипения до критической.
Научная новизна. Найден критерий, определяющий точность описания фмодинамических свойств неполярных и слабополярных индивидуальных :ществ трехпараметрическим кубическим уравнением состояния Ван-дер-
Ваальсовского типа. На основе найденного критерия, разработан алгорит выбора оптимальной структуры уравнения состояния.
На базе предложенного алгоритма проведено сравнение четырех уравні ний. Определено, что уравнение Пател-Теджа наиболее точно описывае термодинамические свойства исследованных веществ. С использование метода индивидуальной настройки коэффициентов трехпараметрическої уравнения состояния, предложено модифицированное уравнение Пате; Теджа высокой точности, которое представлено в обобщенном виде. Зі уравнение позволяет по данным для критической точки предсказывать те{ модинамические свойства неполярных и слабополярных индивидуальны веществ и описывать свойства смесей. Кроме того разработаны соотношен* для прогнозирования параметра бинарного взаимодействия смесей хладоі хладон, углеводород-углеводород.
Модифицирована корреляция Лецу-Стила для прогнозирования динамі ческой вязкости жидких хладагентов: как чистых, так и смесей. Разработаї ная модификация позволяет рассчитывать динамическую вязкость широкої класса жидкостей - углеводородов метанового ряда, хладонов, а также пр( стых веществ(азот, аргон) и их смесей — используя только критические п; раметры и молекулярный вес компонентов, в диапазоне от нормальной тел пературы кипения до критической.
Автор защищает положения, определяющие научную новизну работ! Кроме того защищаются следующие результаты экспериментальных исследс ваний:
1. экспериментальные р-Т-х данные для бинарных смесе
хладон218 - хладон134, хладон218 - н-бутан, хладон134 - н-бутан, хл;
дон!34а - н-бутан в интервале температур от Тос до Т=220К;
2. экспериментальные р-Т-х данные для тройной смеси хладон134 - хл;
дон218 - n-бутан в интервале температур от Тос до Т=240К
Практическая ценность. Разработанная модификация единого уравнен» состояния дополнила созданный ранее пакет прикладных программ "Смеси"
Используя предложенную модификацию уравнения состояния и проведеї ные экспериментальные исследования, разработаны таблицы термодинамі ческих свойств новых многокомпонентных рабочих тел: СМ-1 и FR-12.
На основе предложенных корреляций рассчитана динамическая вязкост СМ-1 и FR-12 на линии кипения.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на междун;
родной конференции "FLOWERS-97" в июле 1997 года, на научных семин;
pax кафедры Низких температур МЭИ и в InterCool Enerj
Corporation(ClilА, Октябрь 1997г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 3 печатные )аботы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех лав, выводов и списка использованной литературы. Объем работы 156 стра-шц машинописного текста, включая 53 рисунка и 41 таблицу. Библиография юдержит 109 наименований.