Добавил:
Без скрытых скриптов, криптомайнинга, вирусов и прочего, - чистая литература. 你好,所有那些谁花时间翻译中国 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Д6886 Цветков ОБ Расчет свойств хол агентов

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
13.09.2020
Размер:
3.12 Mб
Скачать

Параметр в уравнениях (1.15), (1.16) рассчитывают по формуле для :

х

 

 

 

 

 

.

(1.17)

 

 

 

 

 

 

Для динамической вязкости и теплопроводности газов при атмосферном давлении И.И. Перельштейн рекомендует уравнения

 

 

 

 

 

;

 

(1.18)

 

 

 

 

 

 

 

(1.19)

 

В этих уравнениях вычисляется по формуле (1.17), а величи-

ны

,

,

определяются из табл. 1.3. Для всех веществ

= 0,9.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3

 

 

 

Критические свойства переноса хладагентов [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хладагент

 

 

,

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14,1

3,77

 

1,42

 

R11

 

 

17,1

1,54

 

1,29

 

R12

 

 

15,9

1,44

 

1,42

 

R22

 

 

15,4

1,50

 

1,55

 

R142в

 

14,4

1,95

 

1,56

 

R143a

 

13,5

1,85

 

1,66

 

R152a

 

12,48

2,03

 

1,73

 

R290

 

 

10,0

2,76

 

1,80

 

R503

 

 

15,0

1,29

 

1,58

При плотности, равной двум критическим, динамическую вязкость и теплопроводность рассчитывают с помощью уравнений

;

(1.20)

. (1.21)

11

Значения постоянных , b, d приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Значения коэффициентов уравнений (1.20) и (1.21)

Приведенная плотность

 

 

 

 

 

 

 

0,0–0,3

0,26

1,584

1,000

0,3–2,0

0,54

1,079

1,081

Приведенная плотность

 

 

 

 

 

 

 

0,0–0,5

1,22

0,535

1,000

0,5–2,0

1,13

0,670

1,069

Широко используются зависимости В.В. Алтунина [4]

;

(1.22)

(1.23)

Уравнение (1.23) В.В. Алтунин применил при обобщении данных по теплопроводности диоксида углерода.

В работе В.П. Барышева для теплопроводности хладагента R152a принята зависимость вида (1.22). Аналогичная зависимость получена С.В. Ильюшенко для обобщения данных по теплопроводности хладагентов R152a, R22 и R14. Значения коэффициентов обобщающих уравнений вида

(1.24)

приведены в табл. 1.5.

12

 

 

 

Таблица 1.5

 

Значения коэффициентов уравнения (1.24)

 

Коэффициенты

 

Хладагент

 

 

R152a

R22

R14

Погрешность

2–4 %

До 3,48 %

До 3,32 %

Для расчета теплопроводности хладагентов при атмосферном

давлении рекомендованы следующие уравнения:

 

для R152a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

(1.25)

 

 

 

 

 

 

 

 

для

R14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(1.26)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

R22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.27)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По уравнениям (1.25)–(1.27) рассчитывалась теплопроводность хладагентов: R152a – в диапазоне давлений 0,1–50 МПа и темпера-

тур 220–430 К; R14 –

 

;

R22 – для

.

 

Для обобщения данных по теплопроводности жидких смесей

известно уравнение Филиппова–Новоселовой

 

 

 

 

 

,

(1.28)

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

здесь

(для растворов неассоциирован-

 

 

 

ных жидкостей);

 

массовые доли компонентов.

 

По Цедербергу теплопроводность жидких растворов можно приближенно оценивать по правилу аддитивности.

В Университете ИТМО на основании экспериментальных данных по теплопроводности бинарных смесей жидких хладагентов R22/R115 и R22/R13B1 предложена зависимость

 

 

 

 

 

 

 

,

(1.29)

 

 

 

 

 

 

где

 

 

аддитивная

составляющая теплопроводности;

 

подго-

 

 

 

ночный параметр;

 

массовые доли компонентов смеси.

 

 

 

 

 

 

По данным авторов значение коэффициента постоянно и для

упомянутых выше смесей оказалось равным 0,2. Уравнение (1.29) было использовано Ю.А. Михно при анализе данных о теплопроводности бинарных смесей хладагентов R12/R22 и трехкомпонентной смеси R12/R22/R142b (R601). Установлено, что при помощи этого

уравнения с тем же значением

можно вычислить с погрешностью

эксперимента теплопроводность

смеси R12/R22 и даже сме-

си R12/R22/R142b. При этом в уравнении (1.29) необходимо учесть концентрацию третьего компонента:

.

(1.30)

Следует отметить, что уравнения, аналогичные (1.29) и (1.30), были предложены С.И. Конрадом для описания экспериментальных

данных о вязкости смесей хладагентов R12/R22,

R12/R22/R142b

и R601/R744. Как и для теплопроводности, значение

оказалось рав-

ным 0,2.

 

Интересна особенность применения уравнения (1.29) для описания концентрационной зависимости теплопроводности жидких смесей R14/R22 в работе С.В. Ильюшенко. Дело в том, что критиче-

ские температуры этих

хладагентов значительно отличаются

для R14 и

для R22), причем один из

компонентов смеси – жидкость, другой может находиться в газовой фазе. В этом случае предлагается уравнение (1.29) записать в более общей форме:

14

,

(1.31)

где Значения , при которых выбираются и соответству-

ют значениям приведенных температур и давлений для смеси. В частности, и молярные доли компонентов, для смеси жидких хладагентов параметр также постоянен, но равен минус 0,0225.

Уравнение (1.31) можно использовать и для описания теплопроводности смеси в состоянии плотного газа, представив коэффициент в виде

 

 

 

 

 

(1.32)

 

Значения коэффициентов уравнения (1.32), найденные по экс-

периментальным данным теплопроводности смеси R14/R22 и урав-

нению состояния Редлиха–Квонга–Вильсона, составили:

а10

= 0,1038063·104; а20

= –0,2169432·104;

а30

=

0,2486609·103;

а40

= –0,1809998·103; а50

= 0,4989160·103;

а11

=

0,2522119·103;

а21

= 0,1019109·104; а31

= 0,1052906·104;

а41

=

–1294380·104;

а51

= – 0,2673547·103.

 

 

 

 

Описанная методика расчета теплопроводности смесей хладагентов была разработана для составления таблиц теплопроводности

при значениях

 

в интервале темпера-

тур

и давлений до

.

В холодильной технике широкое применение в качестве хладоносителей получили растворы хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов.

Уравнение для расчета теплопроводности водных растворов хлоридов кальция, натрия, магния и калия во всем интервале концентраций (вплоть до эвтектической) и интервале температур от 20 °С до эвтектической по Перельштейну имеет вид

(1.33)

Теплопроводность воды в функции температуры для указанного диапазона температур вычисляется по формуле

15

.

(1.34)

Уравнения (1.33), (1.34) описывают теплопроводность воды и водных растворов в пределах погрешности опытных данных. Значения постоянной для расчета свойств водных растворов хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов приведены в табл. 1.6. Необходимо отметить, что уравнение (1.33) может быть также рекомендовано для расчета и прогнозирования теплопроводности ингибированных хладоноcителей. В этом случае это суммарная концентрация ингибитора и хлорида металла.

Таблица 1.6

Значения коэффициентов уравнений (1.33) и (1.35)

 

 

 

 

Коэффициент

 

Водный раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хлорид кальция

1,00

 

1,038

8,34

4,90

 

 

 

 

 

 

Хлорид натрия

0,75

 

0,936

7,37

2,45

 

 

 

 

 

 

Хлорид магния

2,40

 

2,126

8,06

4,18

 

 

 

 

 

 

Хлорид калия

1,70

 

1,748

6,25

3,85

 

 

 

 

 

 

 

Значения для других водных растворов можно определить, зная значение теплопроводности раствора при заданной температуре. Например, для расчета теплопроводности раствора при температуре 20 °С уравнение приобретает вид

.

(1.35)

Значения коэффициентов , и даны в табл. 1.6.

Зная и определив , по уравнению (1.33) можно рассчитать теплопроводность раствора во всем диапазоне температур, вплоть до эвтектической температуры.

16

Формула для определения плотности водных растворов хлоридов металлов в зависимости от концентрации и температуры имеет вид

.

(1.36)

Теплопроводность смесей холодильное масло–холодильный агент может быть рассчитана по следующим формулам:

– для

(1.37)

– для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.38)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

теплопроводность масла при ;

 

теплопроводность хлад-

 

 

 

агента при ; ,

 

 

массовая концентрация масла и хладагента.

 

 

 

Теплопроводность для холодильных масел может быть рассчи-

тана по таким формулам:

 

 

 

– для масла КМ30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(1.39)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– для масла 51KM33

,

(1.40)

– для масла Шелл 22-12

,

(1.41)

– для масла ХФ22-24

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

(1.42)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– для масла ХФ12–18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

(1.43)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– для масла ХА30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

(1.44)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– для масла ХФ22с-16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(1.45)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для расчета плотности масло-фреоновых смесей (г/см3) могут

быть использованы следующие зависимости:

 

 

 

– для смеси масло 51КМ33/R11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(1.46)

 

– для смеси масло 51КМ33/R12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(1.47)

 

– для смеси масло КМ30/R22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(1.48)

где

 

 

концентрация холодильного агента в смеси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предложенные зависимости (1.46)–(1.48)

справедливы

для

 

 

в интервале температур от –40 до 60

. Погрешность

вычислений не превышает

 

 

 

Агрол и Тодос для расчета вязкости криогенных жидкостей на

линии насыщения предложили уравнение [5]

 

 

 

 

 

 

 

,

 

(1.49)

 

 

 

 

18

где

;

(1.50)

 

 

 

;

(1.51)

 

;

(1.52)

;

 

 

 

(1.53)

 

.

(1.54)

 

Для отдельных веществ получены следующие зависимости: для водорода

;

(1.55)

для других жидкостей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(1.56)

 

 

 

 

для водорода

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(1.57)

 

 

 

 

для одноатомных жидкостей

 

 

 

 

 

 

;

(1.58)

 

 

 

 

для двухатомных жидкостей и метана

 

 

 

 

.

(1.59)

 

 

 

Пример расчета вязкости

 

 

Рассчитать вязкость жидкого азота на линии

насыщения

при

. Для азота:

 

19

Находим

при этом

;

Тогда

Откуда

.

Экспериментальное значение при этой температуре состави– ло

Уравнение для расчета вязкости водных растворов η хлоридов натрия, кальция и магния имеет вид

,

(1.60)

где

(1.61)

20