автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Исследование коэффициента теплопроводности хладагента RE170 (ДМЭ) в жидкой и газовой фазе

Московский государственный технический университет имени Н Э Баумана

На правах рукописи УДК 621 59 621 565

Чебан Сергей Викторович

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ХЛАДАГЕНТА Б1Е170 (ДМЭ) В ЖИДКОЙ И ГАЗОВОЙ ФАЗЕ

Специальность 05 04 03 - Машины, аппараты и процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

22

СЕН 2008

Москва-2008

003446486

Диссертация выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Жердев А А

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Арутюнов Б А

доктор технических наук, профессор Чернышев А В

Ведущая организация ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии, г Москва

Защита диссертации состоится « 1 » октября 2008 г в 14 30 на заседании диссертационного совета Д 212141 16 при Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана по адресу 107005, Москва, Лефортовская наб, д 1, корпус факультета «Энергомашиностроение».

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Автореферат разослан «_ t%>» ¿ifery<0>¡Cj 2008 г Ученый секретарь

диссертационного совета Д212 141 16, кандидат технических наук, доцент / ^ Колосов М А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Развитие холодильной техники в настоящее время находится под влиянием следующих международных документов

Венская конвенция об охране озонового слоя (1985г) и дополняющий ее Монреальский протокол (1987г) о прекращении потребления веществ, разрушающих озоновый слой (в первую очередь хладон R12), и о временном и количественном ограничении применения веществ переходной группы (в том числе хладон R22), имеющих малый потенциал разрушения озонового слоя (ODP),

Киотский протокол (1997г) к рамочной конвенции ООН об изменении климата и регулировании эмиссии парниковых газов (веществ, имеющих высокий потенциал глобального потепления - GWP), к которым относятся широко применяемые хладоны R22, R134a и многие другие вещества, используемые в холодильной технике

Обзор литературных данных показал, что равноценной замены хладону R12 в холодильной технике пока не найдено, особенно для действующего оборудования Одним из перспективных направлений поиска явилось использование «природных» хладагентов Также стоит принять во внимание ГОСТ Р МЭК 66035-2-24-2001, разрешающий использование в приборах бытовой холодильной техники углеводородов при ограниченной массе заправки (до 150г) Данный документ открывает возможность использования хладагента RE170 (ДМЭ) - диметилового эфира в качестве замены хладона R12 Подобные исследования ведутся в МГТУ им Н Э Баумана уже более 10 лет Однако, отсутствие исчерпывающих данных по переносным свойствам ДМЭ затрудняет расчет и проектирование машин и аппаратов холодильной техники

ДМЭ является также перспективным альтернативным топливом для дизельных двигателей Применение ДМЭ позволяет снизить содержание вредных веществ в отработанных газах до норм Euro-З без использования нейтрализаторов как на выпускаемых автомобилях, так и находящихся в эксплуатации Сырьем для производства ДМЭ является природный газ Учитывая это, RE170 (ДМЭ), очевидно, будет широко использоваться как рабочее тело транспортных холодильных установок

Одним из важнейших теплофизических свойств, используемых при расчете теплообменного оборудования, является коэффициент теплопроводности Отсутствие строгой теоретической методики определения коэффициента теплопроводности в жидкой и газовой фазе без привлечения точной экспериментальной информации делает актуальной задачей экспериментальное изучение теплопроводности перспективных рабочих тел По коэффициенту теплопроводности RE170 в газовой фазе некоторые данные опубликованы, но они неполные для области параметров, используемых в холодильной технике, и часть из них вызывает сомнение Особо стоит отметить отсутствие данных по коэффициенту теплопроводности RE170 в жидкой фазе

Цель работы Теоретическое и экспериментальное определение

коэффициента теплопроводности хладагента RE 170 (ДМЭ) в жидкой и

газовой фазе, с целью использования в традиционной методике расчета

теплообменных аппаратов холодильной техники Задачи исследования

1 Анализ существующих теоретических и экспериментальных методов исследования коэффициента теплопроводности. Выбор наиболее подходящего метода с точки зрения возможности реализации и получения достоверных результатов

2 Создание и градуировка экспериментальной установки по определению коэффициента теплопроводности хладагентов

3 Получение экспериментальных данных по коэффициенту теплопроводности хладагента RE 170 и сопоставление их с результатами теоретических методов расчета, сравнение с данными по коэффициенту теплопроводности других хладагентов

4 Анализ влияния коэффициента теплопроводности и других теплофизических свойств на размеры теплообменной аппаратуры при замене хладона R12 на хладагент RE170 в действующих и вновь разрабатываемых установках

Научная новизна

1 Модифицирован относительный стационарный метод измерения коэффициента теплопроводности Благодаря использованию термопреобразователей сопротивления (ТСП) удалось с помощью программных методов в простой форме учитывать необходимые поправки. Контроль за состоянием рабочего участка измерительной ячейки осуществлялся косвенным образом без прецизионных геометрических измерений, через градуировочный эксперимент

2 Получены экспериментальные данные по коэффициенту теплопроводности хладагента REI 70 в жидкой и газовой фазе Данные по коэффициенту теплопроводности жидкости получены впервые

3 На базе экспериментальных данных получены расчетные зависимости для определения коэффициента теплопроводности хладагента RE 170 и приведены рекомендации по применению теоретических методов расчета простых эфиров, в области параметров, характерных для холодильной техники

4 Проведен анализ использования хладагента RE 170 в теплообменной аппаратуре действующих и вновь разрабатываемых холодильных установок в сравнении с другими хладагентами Определена зависимость удельного теплового потока от температуры при кипении и конденсации хладагента REI70, что позволяет использовать традиционную методику расчета воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя

Практическая значимость

1 Создана экспериментальная установка по определению коэффициента теплопроводности хладагентов относительным стационарным методом коаксиальных цилиндров, исследованы ее характеристики

2 Экспериментальная информация передана в рабочую группу «Свойства хладагентов и теплоносителей» по комплексной проблеме «Теплофизика и теплоэнергетика» РАН

3 Получены практические рекомендации по использованию воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя при замене хладона R12 на хладагент RE170

4 Полученные расчетные зависимости использованы в учебном процессе на кафедре Э4 МГТУ им НЭ Баумана при выполнении курсовых проектов и в курсах лекции «Теоретические основы холодильной техники», «Приборы и техника низкотемпературного эксперимента»

Достоверность научных положений обуславливается соответствием полученных экспериментальных данных для апробационного вещества (хладон R12) с результатами ранее проведенных исследований других авторов и табличными значениями фундаментального справочного издания «Справочник по теплопроводности жидкостей и газов» НБ Варгафтик, ЛП Филиппов, А А Тарзиманов, Е Е Тоцкий, 1990г На защиту выносится

1 Методика проведения и обработки результатов эксперимента, позволяющая, учитывая поправки, присущие относительному стационарному методу коаксиальных цилиндров, получать данные по коэффициенту теплопроводности в процессе измерений, одновременно с проведением опыта

2 Результаты экспериментального исследования коэффициента теплопроводности хладагента RE170 в жидкой и газовой фазе в области параметров, характерных для холодильной техники (t=-40 80°С, р <4 МПа)

3 Определение зависимостей удельного теплового потока от температуры при кипении и конденсации хладагента RE170, позволяющих использовать традиционную методику расчета теплообменных аппаратов

Апробация работы Материалы отдельных разделов диссертации докладывались и обсуждались на XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ, Санкт-Петербург 2005г, и научно-технической конференции с международным участием «Сто лет, которые изменили мир», Санкт-Петербург 2008г

Публикации Тема диссертации отражена в четырех научных работах Из них в научных журналах, включенных ВАК РФ в список изданий, рекомендуемых для опубликования основных научных результатов на соискание ученой степени кандидата наук - две

Структура и объем диссертации Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (115 наименования) Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 52 рисунка

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении подчеркивается актуальность проблемы перевода холодильной техники на экологически безопасные хладагенты, формулируется цель работы, показана научная и практическая необходимость проведения данного исследования.

В первой главе при анализе литературы рассмотрены основные методы экспериментального изучения коэффициента теплопроводности хладагентов Были выделены три большие группы методов стационарные, косвенные (оптические), нестационарные

Особо стоит отметить работы исследовательских групп Цветкова О Б (стационарный метод коаксиальных цилиндров, стационарный метод нагретой нити, метод регулярного разогрева в однофазной области и вблизи критической точки), Груздева В А (стационарный метод коаксиальных цилиндров в жидкой и газовой фазе), Геллера В 3 (стационарный метод нагретой нити в жидкой и газовой фазе) внесших большой вклад в разработку экспериментальных методов исследования коэффициента теплопроводности хладагентов Также стоит отметить работы Тимофеева БД с соавторами по разработке относительного стационарного метода коаксиальных цилиндров

В результате анализа, в соответствии с поставленной в работе задачей, был выбран относительный стационарный метод коаксиальных цилиндров, как наиболее подходящий с точки зрения возможности реализации и получения достоверных результатов Метод зарекомендовал себя как достаточно надежный для исследований коэффициента теплопроводности хладонов На основе проведенного анализа литературы были сформулированы задачи экспериментальной части исследования

Вторая глава диссертации посвящена теоретическому исследованию коэффициента теплопроводности RE 170 в газовой и жидкой фазе В главе приведено описание основных теоретических зависимостей для определения коэффициента теплопроводности

Коэффициент теплопроводности в газовой фазе может быть определен из следующих аналитических соотношений.

1 752 10^77

уравнение Эйкена Áq ---(Cv +1 068), (1)

М

уравнение Бромли^ =1 752-10 V q 3ocv + 0 875 - 0 3C¡r - - За), (2)

М Тг

С Р2П

уравнение Мисика-Тодоса% = 8 061 Ю-3(14 52Тг -5 14)2/3 .р., 0 , (3)

тиь Miu

Р2'ъ

уравнениеРоя-Тодоса /1^=8 061 10 (Л\г +/1Г.т)—^-гут-, (4)

т\/ь м\и

где Хо - коэффициент теплопроводности газа, Вт/(м К), т] - коэффициент динамической вязкости газа, Па с, Су - мольная теплоемкость газа при постоянном объеме, Дж/(моль К), Ср - мольная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/(моль К), М - молекулярная масса, кг/кмоль, С1Г - составляющая теплоемкости, обусловленная внутренним вращением, Дж/(мольК), Тс - критическая температура, К, ТГ=Т/ТС - приведенная температура, а - поправка на усиление взаимодействия при каждом соударении, обусловленное полярным характером сталкивающихся молекул, Дж/(моль К), Рс - критическое давление, МПа, /,Г1г -составляющая теплопроводности, относящаяся к энергии поступательного движения, АГШ( - составляющая теплопроводности, учитывающая взаимный обмен энергией вращения, колебания и т.д

Коэффициент теплопроводности в жидкой фазе может быть определен из следующих аналитических соотношений уравнение Роббинса и Кингри

, ч4/3

Лт = 0 042 ^ в ~ 4947У)

0 55 Т

1г

6S (ТГ)С>№ • <5)

„4/3 —Я Р

модифицированное уравнение Роббинса и Кингри = 6 774 -,(6)

1 105 3 + 20(1-7 )2/3 уравнение Сато-Риделя/t^ = -—^-г , (7)

М Ъ + 2Щ-ТгЬу'л

уравнение Миссенара-Риделя

2 848 КГ4^)1'2^ 3 + 20(1-7»2/3

áL- T7Z--77Т> W

М М1/4 3 + 20(1 -273/7"с)

где ÁL - коэффициент теплопроводность жидкости, Вт/(м К), Ть -нормальная температура кипения, К, Тгь=Ть/Тс - приведенная температура при нормальной температуре кипения, Ср - мольная теплоемкость жидкости при постоянном давлении, Дж/(моль К), Ср0 - мольная теплоемкость жидкости при постоянном давлении и 0°С, Дж/(моль К), р -ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ кг/м , Ро - плотность жидкости при 0°С, кг/м3, N1 -число атомов в молекуле (для RE 170 N1=9), Н, N-параметры исследуемого вещества (для REI70 в области исследуемых параметров Н=2, N=1)

Результаты расчетов по перечисленным методам приведены на рисунках 7, 8 Как видно, теоретические методы имеют достаточно большой разброс друг относительно друга, не дают качественной картины изменения X в области исследуемых параметров, а данные приведенные в литературе крайне малочисленны и некоторые из них вызывают сомнение

Из чего стала очевидна необходимость проведения экспериментального исследования X REI 70

Третья глава посвящена экспериментальному изучению X RE 170 Теплопроводность методом коаксиальных цилиндров определяется

я- vA

Q

2kL (tx-t2)

в относительном варианте измерения соотношение (9) принимает вид

(9) (10)

{\ + a(t-tü)]{At-Q(x2-X2t)Y где X - коэффициент теплопроводность исследуемого вещества, Вт/(м К), Q - тепловой поток на длине L, Вт, At=ti—12 - температурный перепад в теплопередающем зазоре, °С, а - коэффициент линейного расширения материала ячейки, 1/°С, х, хз - коэффициенты, определяемые при градуировке рабочего участка Составляющая Q (x2-x3t) учитывает перепад температур на стенках рабочей ячейки

Тепловой поток определяется по мощности электронагревателя R

6 = /AÍ/,Bt, (11)

где I - сила тока, A, AU - падение напряжения на нагревателе, В

Экспериментальное определение X RE 170 проводилось на разработанном и изготовленном в лаборатории кафедры Э4 МГТУ им Н Э Баумана экспериментальном стенде Экспериментальная установка (рис 1) включает в себя рабочий участок и следующие системы термостатирования, создания давления, систему очистки рабочего контура, электрических измерений и регулирования, визуального контроля и обработки данных Рабочий участок (поз 1) представлял собой цилиндрический блок, в котором размещена теплопроводящая ячейка На рабочей длине теплопроводящей ячейки L размещен блок ТСП 1199 ti t¿ для определения перепада температуры в теплопередающем зазоре с учетом поправок на термическое сопротивление стенок ячейки Радиальный тепловой поток в ячейке создавал линейный электрический нагреватель R Выравнивание температуры рабочего участка обеспечивал трехсекционный нагреватель R1 R3 по сигналу от термопреобразователей tpi tp3 типа ТСП 1199 Измерение X в области низких температур проводилось при охлаждении рабочего участка жидким азотом, поступающим из охлаждающего устройства (поз 4) в змеевик рабочего участка Заполнение рабочей ячейки исследуемым веществом проводилось через заправочно-эвакуационное устройство (поз 3) после вакуумирования системы из загрузочной емкости Е по жидкой фазе с контролем по измерителю давления Р0 типа Cerabar S класса 0 1. Необходимое давление при измерении X достигалось за счет работы термокомпрессора Т, путем его разогрева электрическим нагревателем RT

Рис 1 Принципиальная схема экспериментального стенда 1 - рабочий участок, 2 - корпус внешний,3 -заправочно-эвакуационное устройство, 4 - охлаждающее устройство, 5 - стол установочный, 6 - система очистки рабочего контура, 7 - источник постоянного тока Б5-43А, 8 - ИР «Сосна-004», 9 - вольтметр В7-34А, 10 - вакуумметр ВИГ-3, 11 - стойка автоматики,12 - устройство вывода на печать, 13- ЭВМ

Датчики температуры и датчик давления опрашивались с периодичностью 2с, данные с АЦП поступали в общую базу данных (Paradox 7) и отображались на дисплее ЭВМ, благодаря чему выстраивалась четкая картина изменения параметров в рабочей ячейке во времени После вакуумирования установка приводилась к стационарному режиму на заданном температурном уровне и заданной мощности радиального теплового потока Стационарность теплового режима определялась из условия равенства нулю производной температур на внутренней и внешней стенке теплопроводного зазора t] t6 по времени. Опыт состоял из 500 замеров, объединенных общим отрезком времени, около 17 минут Под замером подразумевается одновременная фиксация значений со всех датчиков температур и датчика давления при постоянной мощности центрального нагревателя R По команде оператора организовывался SQL запрос из общей базы данных, в результате чего образовывалась дочерняя база со значениями всех параметров в 500 точках, дочерняя база дублировалась на жестком диске ЭВМ в формате MS Excel Значения параметров дочерней базы поступали в расчетную часть программы, где усреднялись и обрабатывались по формуле (10), в результате чего непосредственно получалось значение X Значение X заносилось в таблицу и на общий график в режиме реального времени Величина критерия Релея при этом не превышала 800, а экспериментально определенное значение X не зависело от тепловой мощности в ячейке

Полученные значения X были отнесены к среднеарифметической температуре слоя Перепады температур в слое составляли для жидкости до 3 5°С, для газа до 5°С

Для измерений X относительным методом необходима градуировка теплопроводящей ячейки на эталонных веществах В качестве эталонных веществ использовались четыреххлористый углерод, толуол, аргон Эталонные вещества были выбраны традиционные для исследований теплопроводности хладагентов Одной из наиболее значимых задач, решаемых в процессе исследования, было создание одинаковых условий (по тепловой напряженности теплопередающего зазора) при проведении градуировочных опытов на эталонных веществах и исследуемом веществе, и, в соответствии с этим, выбор уравнений для определения градуировочных коэффициентов Три конкретных уравнения выбирались из всего многообразия градуировочных точек с таким расчетом, чтобы полученные градуировочные коэффициенты после подстановки в уравнения градуировочных точек давали наименьшую сумму квадратов погрешностей Для апробации был выбран хладон R12, как один из наиболее изученных с точки зрения переносных свойств

Рабочие точки при градуировке и апробации рабочего участка (см рис 2, 3) и непосредственно при определении X RE170 (см рис 4-6) измерялись в области параметров, характерных для холодильной техники

(t=-40 +80°C, p<4 МПа), на следующих барических уровнях р=0 1 МПа, р=1 0 МПа, р=2 0 МПа, р=3 0 МПа, р=3 5 МПа

«

З-15 m

! J 1 | ! 1 ^

LV5^

о

«

«

, -<#> ! о

155

140

125

Я

S 110

CQ

S 95

65

230

Рис 2

330

355

255 280 305

Температура, К 1g (р=0 1МПа)

_справочные значения,

оизмеренное значение(Аг), Оизмеренное значение(Я12),

50

^м !

; I ! t , :

•а 1

А.

1 1 ^^ К

230

255 280 305 330

Температура, К Рис 3. XL (р=3 0МПа)

_справочные значения,

оизмеренное значение(С7Н8), Д измеренное начение(ССЬ4), 0 измеренное значение (R12),

355

Погрешность измерения X, по формуле (10) определялась

SÀ =

—SQ

PQ

п ;=1

а»

к

+ 1

7=1

дЯ

Sx,

(12)

где п=6 количество ТСП, к=3 число градуировочных коэффициентов Распределение нормальное, интервал доверительной вероятности 0 95 Наибольший вклад в общую погрешность вносит погрешность определения градуировочных коэффициентов, что связано с погрешностью X эталонных веществ (Ех=2%) Таким образом, максимальное значение относительной погрешности X ИЕ170 не превышает 6% при доверительной вероятности 0 95, что соответствует общему уровню погрешностей экспериментальных методов определения коэффициента

теплопроводности. Для апробационых экспериментов (Ш2) погрешность полученных данных не превышает расчетного значения 6% (см рис 2, 3), что подтверждает работоспособность установки для измерения X хладагентов и достоверность получаемых результатов

Четвертая глава посвящена анализу полученных данных экспериментальным и расчетными методами, сравнению с данными по коэффициенту теплопроводности других хладонов, применению

полученных данных для расчета теплообменной аппаратуры действующих и вновь разрабатываемых холодильных установок

170 165 160 Я 155

^ 150 «

s

^ 145 140 135

130

1 1 Чз. 1

л о© , !

1 1 1 i

ГШ Чл

is

*

1 1

-40

Рис 4

«

И

S

-30 -20 - 10 0 10

Температура, °С 1lRE170 ор=3 5 МПа, 0- р=3 0 МПа, *-р=2 0 МПа, Д-р=1 0 МПа, о-р=0.1 МПа

I ! !

i i !

# i ; »i i

г i i Ak J_

Ъ ъ>

j ü

10 30 50 70 90

Температура, °С Рис 5 XL RE 170 D-p=3 5 МПа,

О- р=3 0 МПа, *-р=2.0 МПа, А-р=1 0 МПа

CQ 2

»

A

* •

«5> ï)

<$s

-30

Рис б

30

50

70

-10 10

Температура, °С ÀgRE170 *-р=2 ОМПа, Д-р=1 0 МПа, о-р=0 1МПа

90

При исследовании X газа RE170 теоретические методы определяют плотное поле результатов (см рис 7) Экспериментальные точки легли в этот диапазон, для

низкотемпературной области

приближаясь к методу Эйкена, в области положительных температур приближаясь к методу Роя-Тодоса Отклонение кривой построенной по полученным экспериментальным данным от значения, найденного в литературе (William Braker, Allen L) составляет 8 1% Как видно из рисунка 7 экспериментальные данные (Maczek AOS, Gray Р ) очевидно занижены Однако подробный анализ данного источника затруднителен,

«

з,

и s

1 i ! ! :

\ \ \

\ 1

i 1 ! 1 !

/ i.-'^Jít г i 0 Е

О ! п

: ¡ i ¡ 1 О 1 1 1 ¡

-зо

45

60

75

90

• 15 0 15 30

Температура, °С

Рис 7 Зависимость /<; (газ) RE170 от температуры (р=0 1МПа) о-

экспериментальные значение данной работы,---метод Бромли,

- - метод Мисека-Тодоса, . метод Эйкена, — метод Роя-Тодоса, □- экспериментальные значения (Maczek AOS, Gray Р ), •- экспериментальное значение (William Braker, Allen L.)

H

И S

очг-

* * «г ÎW1W+

5

0 • ta * ta ■Ww+Ht

5 * <1

0

• I

-40 - 30 - 20 - 10 0 10 20 30 40 50 60 70

Температура, °С

Рис 8 Зависимость (жидкость) RE 170 от температуры (р=3 5МПа) о -экспериментальные значение данной работы, - - - метод Сато-Риделя, - - метод Миссенара-Риделя, . метод Роббинса и Кингри, — модифицированный метод Роббинса и Кингри (Но Teng, James С McCandless and Jeffrey В Schneyer), +++ метод Вебера(АВ Поляков)

ввиду отсутствия детальной информации по методу и результатам экспериментального исследования При исследовании коэффициента теплопроводности жидкости ДЭЭ - диэтилового эфира (наиболее близкого к RE 170) метод Роббинса и Кингри считается наиболее подходящим Зарубежные исследователи так же предполагают, что в области параметров (t<100°C, р<5 5 МПа) наиболее целесообразно определять "к RE 170 именно по методу Роббинса и Кингри и приводят вид модифицированного уравнения (6) Однако как видно из рисунка 8, кривая, построенная по модифицированному уравнению (6), отличается от кривой построенной по классическому уравнению (5) Связано это с различиями в определении параметров, которые присутствуют в классическом уравнении (5) Средние значения отклонения экспериментальных точек в данном диапазоне параметров от методов Миссенара-Риделя и классического Роббинса и Кингри составляет -10% и 11% соответственно Что совпадает с диапазонами погрешностей указанных для данных методов Однако для метода Миссенара-Риделя характерно наличие коэффициента 2 848 10*4 в уравнении (8) который следует, уменьшить на 10-15 % (позднее Миссенар предложил значение 2 658 10"4)

Используя аппроксимацию кривыми второго порядка методом наименьших квадратов, по полученным экспериментальным данным определены расчетные формулы для X RE 170 в жидкой и газовой фазе в области параметров, характерных для холодильной техники (см рис 7, 8)

длягаза % 103 =-0 823 - 6 547 10"3Г + 2214 Ю^Г2, (13)

дляжидкости A¿ 103 =438 9-1 4767 + 1 325 10~3Г2 (14)

Часто в холодильной технике RE 170 рассматривают с точки зрения замены R12 В связи с этим возникает вопрос изменятся ли геометрические размеры теплообменных аппаратов, а если изменятся то как В области параметров, характерных для холодильной техники, X RE170 выше чем R12 на 36-48% и чем R134a на 24-32% в жидкой фазе, и соответственно на 35-44% и 19-21% в газовой фазе

Для расчета поверхности теплообмена воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя за основу была взята традиционная методика и конструктивные данные для теплообменных аппаратов (Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Под ред И А Сакуна - JI • Машиностроение, 1987 - 423 с)

Для воздушного конденсатора удельный тепловой поток в аппарате

гр2Л3? 2

со стороны рабочего тела qa = 0 7241-—(Т'-7ст),Вт/м , (15)

V 4dm

\ ,

со стороны воздуха дв = —---j- (Тст - Тв) Вт/м , (16)

ав FeH + Fn Acm

s

для испарителя воздухоохладителя удельный тепловой поток в аппарате

г . т 5

со стороны рабочего тела qa —

со стороны воздуха 1

{яр?2 А Л>6

ДГ„2 5,Вт/м2,

1

+ R + R ^ 'хин т конт

ор

*op

Fz> ^вн

(17)

), Вт/м , (18)

где г - удельная теплота испарения, кДж/кг, р - плотность жидкости, кг/м , X - коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м К), т] - коэффициент динамической вязкости жидкости, Пас, с - теплоемкость жидкости, Дж/(кгК), яг - скорость рабочего тела м/с, g - ускорение свободного падения, м/с2, d0II - внутренний диаметр трубы, м, Тст - температура стенки трубы, К, Тв - температура воздуха, К, ав - коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, Вт/(м2 К), FBH - площадь внутренней поверхности трубы, м2 /м, FH - площадь наружней поверхности оребренной трубы, м2 /м, Fp -площадь поверхности ребер, м2/м, Fop - наружная площадь оребренной трубы, м2/м, Лст - коэффициент теплопроводности стенки трубы (меди), Вт/(м К), 5 - толщина трубки теплообменника, м, R„H - термическое сопротивление инея, м2 К/Вт, RK0ht - термическое сопротивление контакта ребер с трубами, м2К/Вт, Е - коэффициент эффективности ребра, у -неравномерность теплоотдачи по высоте ребра, А - коэффициент, зависящий от физических свойств рабочего тела и температуры кипения

Коэффициент А табулирован для наиболее часто используемых хладонов, а его отсутствие делает затруднительным расчет испарителя-воздухоохладителя для RE 170 по уравнению (17)

Удельный тепловой поток в испарителе-воздухоохладителе можно найти также из соотношения

<?а=0 543

06

с«\ршГ

(Л g)

04

АТа ,Вт/м2

(19)

Приравняв значения удельных тепловых потоков, определенных по уравнению (17) и (19), были найдены значения коэффициента А для RE170 при различных температурах кипения (см табл 1) Аналогично расчету испарителя-воздухоохладителя в формуле расчета удельного теплового потока для воздушного конденсатора (15) можно выделить комплекс теплофизических параметров

B = 0 72^rph3g/Tj, тогда формула (15) примет следующий вид

Ча=В dm-]l\T-Tcm),Bт/м*.

(20)

Уравнение (20) упрощает нахождение удельного теплового потока со стороны рабочего тела для воздушного конденсатора Особенно это актуально при инженерных расчетах тетшообменных аппаратов при работе на рабочих телах, теплофизические свойства которых отражены не достаточно полно в справочной литературе, как в случае с RE 170 В таблице 2 приведены значения коэффициента В при различных температурах конденсации

Таблица 1

Значение коэффициента А в зависимости от температуры кипения

Рабочее вещество to, °С

-25 -15 -5 5

R11 0 369 0 441 0 508 0 572

R12 0 897 0 996 1 093 1 185

R22 0 994 1 105 1 242 1 401

R142 0618 0 689 0 772 0 857

RE170(flM3) 0 481 0 597 0 728 0 908

Таблица 2 Значение коэффициента В в зависимости от температуры конденсации

Рабочее вещество tK,' 'С

25 35 45 55

R12 1016 6 984 5 948 4 907 3

R22 1134 6 1069 5 999.4 923 8

R134a 1337 9 1278 7 1220 1 1165 3

RE 170(ДМЭ) 1600 3 1524 9 1446 1 1363 7

Был проведен сравнительный анализ значений удельных тепловых потоков для R12 и RE170 Для воздушного конденсатора удельный тепловой поток при работе на RE170 больше чем для R12 на 15%, а для испарителя-воздухоохладителя на 2-7%

Также была рассмотрена реальная холодильная машина на базе герметичного смазываемого одноступенчатого поршневого компрессора КК37С1Е по данным калориметрических испытаний замены R12 на RE170 методом «дроп-ин» А В Полякова

Проведен сравнительный расчет по величинам поверхностей теплообмена для случая работы на R12 и RE170 Значение площадей поверхностей теплообмена для RE170 меньше чем R12 на 18-28% для воздушного конденсатора и на 7-16 % для испарителя-воздухоохладителя (см рис 9) В случае замены R12 на RE170 в работающем агрегате теплообменные аппараты будут обладать запасом по поверхности теплообмена, однако стоит отметить, что они будут и менее нагружены

(холодопроизводительность при использовании ЯЕ170 меньше, чем при Я12 на 6-13%, работа компрессора меньше в среднем на 12%, теплота конденсации на 3-12%, а холодильный коэффициент в среднем на уровне III2) Подобный анализ проводился и в работе А В Полякова Выводы о работоспособности теплообменных агрегатов при замене в существующей машине Ю2 на ГШ 170 подтверждаются и на базе экспериментальных данных по КЕ170

1 з

о

I--

g 125

5

115 и оо

25 35 45 55 - 25 - 15 - 5 5

Температура, °С Температура, °С

Рис 9 Зависимость отношения поверхностей теплообмена (а - конденсатора, б - испарителя) R12 и RE170 от температуры _значения данной работы,___значения А В Полякова

Отличия же в численных значениях результатов сравнения геометрических размеров теплообменной аппаратуры при замене методом «дроп-ин» R12 на RE170 связаны с тем, что в виду отсутствия табличных данных по X RE170 А В Поляков в своей работе проводил расчеты удельных тепловых потоков теплообменных аппаратов с рядом допущений Для определения X RE170 использовалось уравнение Вебера (с допущением о равенстве коэффициентов пропорциональности ДЭЗ и ДМЭ), а в формуле (17) предполагалось равенство коэффициента пропорциональности А для RE170 и R12

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Проведен сравнительный анализ теоретических методов определения коэффициента теплопроводности X RE170 в жидкой и газовой фазе для области параметров, характерных для холодильной техники (t=-40 +80°С, р<4МПа)

2 Создана экспериментальная установка для определения коэффициента теплопроводности хладагентов в широком диапазоне параметров

3 Разработана методика обработки результатов эксперимента на ЭВМ, позволяющая учитывать поправки, присущие относительному стационарному методу коаксиальных цилиндров и получать

экспериментальные значения коэффициента теплопроводности одновременно с проведением опыта

4 Определены коэффициенты теплопроводности RE 170 в жидкой и газовой фазе для области параметров, характерных для холодильной техники, с максимальной относительной погрешностью не более 6% при доверительной вероятности 0 95

5 На основе экспериментальных данных получены расчетные зависимости коэффициента теплопроводности RE 170 в жидкой и газовой фазе Даны рекомендации по возможности использования теоретических методов определения коэффициента теплопроводности простых эфиров

6 На основе полученных экспериментальных данных проведен сравнительный анализ по величине коэффициента теплопроводности хладонов R12, R134a и хладагента RE170 В среднем в области параметров, характерных для холодильной техники, X хладагента RE 170 выше чем X R12 на 36-48% и чем R134a на 24-32% в жидкой фазе, и соответственно на 35-44% и 19-21% в газовой фазе

7 На основе полученных данных подтверждена и уточнена возможность замены хладона R12 на хладагент RE 170 в действующей холодильной машине без замены теплообменных аппаратов, при этом они будут обладать запасом по поверхности теплообмена в среднем на 20% для конденсатора и на 10% для испарителя

8 Определена зависимость удельного теплового потока от температуры при кипении и конденсации хладагента RE 170, что позволило использовать традиционную методику расчета воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя

Тема и содержание диссертации отражены в следующих работах

1 Экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности хладагентов / А А Жердев, С Д Глухов, А Н Левко, С В Чебан // Вестник МГТУ Специальный выпуск Серия Машиностроение -2008-С 85-101

2 Изучение теплопроводности ДМЭ в жидкой фазе при t=-30 80°С / А А Жердев, С Д Глухов, А Н Левко, С В Чебан // Вестник МГТУ Специальный выпуск Серия Машиностроение - 2008 - С 184-189

3 Исследование коэффициентов динамической вязкости и теплопроводности диметилового эфира / А А Жердев, А В Шарабурин, Д А Божинский, А Н Левко, С В Чебан // XI Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ Тез докл - Санкт-Петербург, 2005 - С 54

4 Жердев А А, Чебан С В Исследование теплопроводности жидкого ДМЭ при температурах 30-80°С // Сто лет, которые изменили мир Докл Международной конф - Санкт-Петербург, 2008

Подписано к печати 12.08 08 Заказ № ^"31 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана ¡05005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 263-62-01

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Стационарные методы.

1.1.1. Метод плоского слоя.

1.1.2. Метод цилиндрического слоя.

1.1.3. Метод шарового слоя.

1.2. Оптические методы.

1.3. Нестационарные методы.

1.4. Обоснование метода исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДМЭ.

2.1. Основные теоретические методы расчета коэффициента теплопроводности газов.

2.1.1. Метод Эйкена.

2.1.2. Метод Бромли.

2.1.3. Метод Мисика-Тодоса.

2.1.4. Метод Роя-Тодоса.

2.1.5. Сравнение теоретических методов расчета коэффициента теплопроводности газов.

2.2. Основные теоретические методы расчета коэффициента теплопроводности жидкости.

2.2.1. Метод Роббинса и Кингри.

2.2.2. Метод Сато-Риделя.

2.2.3. Метод Миссенара-Риделя.

2.2.4. Сравнение теоретических методов расчета коэффициента теплопроводности газов.

2.3. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ.

2.3.1. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в газовой фазе методом Эйкена.

2.3.2. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в газовой фазе методом Бромли.

2.3.3. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в газовой фазе методом Мисика-Тодоса.

2.3.4. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в газовой фазе методом Роя-Тодоса.

2.3.5. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в жидкой фазе методом Роббинса и Кингри.

2.3.6. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в жидкой фазе методом Сато-Риделя.

2.3.7. Теоретическое исследование коэффициента теплопроводности ДМЭ в жидкой фазе методом Миссенара-Риделя.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДМЭ.

3.1. Экспериментальная установка.

3.1.1. Конструкция рабочего участка и теплопроводящей ячейки.

3.1.2. Система термостатирования.

3.1.3. Гидравлическая схема установки.

3.1.4. Схема электрических измерений.

3.2. Методика проведения эксперимента.

3.3. Методика определение коэффициента теплопроводности из данных опыта.

3.4. Выбор стандартных образцов для градуировки рабочего участка и апробации результатов.

3.5 Оценка суммарной погрешности экспериментальных результатов.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ.

4.1. Результаты градуировочных опытов.

4.1.1. Аргон.

4.1.2. Толуол.

4.1.3. Четыреххлористый углерод.

4.1.4. Хладон R12.

4.2. Данные экспериментальных исследований ДМЭ опубликованные в литературе.

4.3. Результаты исследования коэффициента теплопроводности ДМЭ полученные на экспериментальной установке.

4.4. Работа теплообменных аппаратов на ДМЭ.

4.4.1. Определение удельного теплового потока через поверхность теплообмена конденсатора воздушного охлаждения.

4.4.2. Определение удельного теплового потока через поверхность теплообмена испарителя-воздухоохладителя.

4.4.3. Использование хладагента ЯЕ170(ДМЭ) в теплообменной аппаратуре существующей холодильной машины спроектированной для хладонаЯ12.

Развитие холодильной техники в настоящее время находится под влиянием следующих международных документов:

Венская конвенция об охране озонового слоя (1985г.) и дополняющий ее Монреальский протокол (1987г.) о прекращении потребления веществ, разрушающих озоновый слой (в первую очередь хладон R12), и о временном и количественном ограничении применения веществ переходной группы (в том числе хладон R22), имеющих малый потенциал разрушения озонового слоя (ODP);

Киотский протокол (1997г.) к рамочной конвенции ООН об изменении климата и регулировании эмиссии парниковых газов (веществ, имеющих высокий потенциал глобального потепления - GWP), к которым относятся широко применяемые хладоны R22, R134a и многие другие вещества, используемые в холодильной технике.

Анализируя наиболее известные, разработанные в нашей стране и за рубежом хладагенты - заменители хладона R12, можно убедиться, что у каждого из них имеются недостатки с точки зрения выполнения перечисленных выше требований.

Обзор литературных данных показал, что равноценной замены хладона R12 в холодильной технике для условий нашей страны пока не найдено, особенно для ретрофита действующего холодильного оборудования. Использование многочисленных альтернативных хладагентов, таких как R134a, R401A, R401B, R401C, R409A и др. [1], предлагаемых зарубежными компаниями, сталкивается с определенными трудностями. Зачастую в состав хладагентов-смесей входят редкие и, следовательно, дорогие компоненты, что существенно увеличивает затраты на сервисное обслуживание холодильных систем. Применение большинства новых хладагентов требует изменения условий работы системы (замены масла, замены некоторых агрегатов и аппаратов холодильной машины).

Российские разработки направлены на использование более дешевых смесевых хладагентов (R22/R142b, CI, С10М1 и др. [2, 3]). Преимуществом отечественных хладагентов является их относительная дешевизна и возможность использования без изменения конструкции холодильной машины и замены масла.

Также стоит принять во внимание еще один документ:

ГОСТ Р МЭК 66035-2-24-2001, разрешающий использование в приборах бытовой холодильной техники углеводородов (пропан, изобутан, пропан-бутан) при ограниченной массе заправки (до 150 г).

Данный документ открывает возможность использования ДМЭ в качестве замены хладона R12.

ДМЭ известное вещество, имеющее формулу (СН3 - О - СНз), применявшееся как хладагент еще в XIX веке. Первым предложил использовать для парокомпрессионных машин ДМЭ Телье X. (1828-1913г.) взамен этилового эфира. Это позволило повысить давление на всасывании в компрессор выше атмосферного и избежать попадания воздуха и влаги в систему [4]. ДМЭ в качестве хладагента имеет ряд положительных качеств. Основные данные о физических свойствах приведены в таблице 1. ДМЭ имеет низкую температуру кипения при атмосферном давлении (-24.8 °С), т.е. близкую к хладону R12 (-29.7 °С), транспортируется так же, как сжиженный нефтяной газ (пропан-бутановая смесь), под давлением 0.5-0.7 МПа при температуре окружающей среды. Удельная скрытая теплота испарения (массовая) у него в двое больше, чем у хладона R12 и R22 и имеет величину как у пропан-бутановой смеси (г = 405 кДж/кг). Стоимость ДМЭ на данный момент ниже ХФУ. Существенный недостаток - горючесть. Пределы воспламеняемости в воздухе (DIN 51 794) 3.4-17.0% (V/V) [6]. Температура сомовоспламенения 623 К. Низшая теплотворная способность жидкости 28.430 кДж/кг.

ПДК в воздухе - 1000 ррш при 12 часах воздействия.

Исследования ДМЭ ведутся в МГТУ им. Н. Э. Баумана уже более 10 лет. На кафедре Э4 в лаборатории малых холодильных машин было выполнено экспериментальное исследование по применению ДМЭ в холодильной машине при температурах испарения -25.+5 °С и температурах конденсации 25.55°С [82]. Была проведена работа по определению реальных параметров холодильного цикла, таких как холодопроизводительность, потребляемая мощность и реальный холодильный коэффициент при работе холодильной машины на ДМЭ и сопоставление их с аналогичными параметрами при работе на фреоне R134a на соответствующих режимах [8]. В качестве объекта исследования использовался холодильный агрегат, который включал в себя герметичный смазываемый одноступенчатый поршневой компрессор холодильной машины типа С-190 фирмы «Термо-Кинг Рус» для малотоннажного авторефрижератора. Эксперименты показали, что компрессор холодильной машины при работе на ДМЭ имеет более высокую холодопроизводительность, чем на хладон R134a (до 20%). Проведены также испытания ДМЭ в серийно выпускаемом морозильнике "Стинол 106", объемом ~ 230 л, где был заменен хладон R12 на ДМЭ и определена оптимальная величина его заправки [115]. Испытания показали, что оптимальная масса заправки ДМЭ для данной модели морозильника составила 60.70 г. При этом зафиксировано снижение суточного расхода электроэнергии до 15% при прочих неизменных параметрах. При рассмотрении ДМЭ следует отметить, что диметиловый эфир может успешно использоваться в качестве альтернативного топлива для дизельных двигателей. Этот факт делает ДМЭ очень перспективным хладагентом при использовании в автомобильных холодильных установках. В лаборатории малых холодильных машин проводились исследования и в этом направлении на базе малотоннажного грузового автомобиля ЗИЛ «Бычок», в котором ДМЭ используется в качестве топлива и хладагента [8].

Однако в настоящее время свойства ДМЭ как хладагента недостаточно изучены: имеется диаграмма состояния в диапазоне температур -40.+80°С и опытные данные по термодинамическим свойствам на линии насыщения [6,

7].

Эксплуатационные свойства ДМЭ также недостаточно изучены. Данных по переносным свойствам ДМЭ недостаточно для проведения как поверочных, так и проектировочных расчётов теплообменных аппаратов в рабочем диапазоне температур конденсации и испарения. Опубликованы некоторые данные по теплопроводности ДМЭ в газовой фазе, но они неполные даже для области температур используемых в холодильной технике и некоторые из них вызывают сомнение [9]. Особо стоит отметить отсутствие доступных данных по теплопроводности ДМЭ в жидкой фазе.

Целью дайной работы является теоретическое и экспериментальное определение коэффициента теплопроводности хладагента RE170 (ДМЭ) в жидкой и газовой фазе, с целью использования в традиционной методике расчета теплообменных аппаратов холодильной техники. Наиболее важные результаты, полученные в работе:

- создана экспериментальная установка по определению коэффициента теплопроводности хладагентов относительным стационарным методом коаксиальных цилиндров, исследованы ее характеристики;

- получены экспериментальные данные по коэффициенту теплопроводности хладагента RE170 в жидкой и газовой фазе. Данные по коэффициенту теплопроводности жидкости получены впервые;

- проведен анализ использования хладагента RE170 в теплообменной аппаратуре действующих и вновь разрабатываемых холодильных установок в сравнении с другими хладагентами. Определена зависимость удельного теплового потока от температуры при кипении и конденсации хладагента RE170, что позволяет использовать традиционную методику расчета воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя.

- получены практические рекомендации по использованию воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя при замене хладона R12 на хладагент RE170.

Таблица 1.

Физические свойства ДМЭ [82]

Молекулярная масса . 46.069 кг/кмоль

Удельный объем при 21.1 °С, 101.325 кПа 524.4-10"3 м3/кг

Давление насыщенного пара при 20 °С 530.9 кПа

Точка кипения при 101.325 кПа 248.31 К

Точка замерзания 131.66К

Абсолютная плотность газа при 101.325 кПа и 25 °С 1.91855 кг/м3

Относительная плотность газа при 101.325 кПа и 25 °С (плотность воздуха =1) 1.621

Плотность жидкости при давлении насыщения и 25 °С л 661 кг/м

Критическая температура 400.05 К

Критическое давление 5268.9 кПа

Критический удельный объем 3.683 -10"3 м3/кг

Критическая плотность 271 кг/м3

Критический коэффициент сжимаемости 0.269

Скрытая теплота плавления при -141.5 °С 107.27 кДж/кг

Пределы воспламеняемости в воздухе 3.4-18.0%

Молярная удельная теплоемкость газа при 101.325 кПа при постоянном давлении 65.690 кДж/(кмоль-К) при постоянном объеме 59.180 кДж/(кмоль-К);

Отношение удельных теплоемкостей газа при 101.325 кПа и 25 °С, CP/Cv=k 1.11

Удельная молярная теплоемкость жидкости при -27.7 °С 103.142 кДж/(кмоль-К)

Динамическая вязкость газа при 101.325 кПа и 22.9 °С 0.00899 мПа-с

Теплопроводность газа при 101.325 кПа и 25 °С 0.01552 Вт/(м-К)

Поверхностное натяжение при - 40 °С 21.0 мН/м

Растворимость в воде при 101.325 кПа и 18 °С 7% (по весу)

Температура самовоспламенения 623 К

Коэффициент преломления жидкости при давлении насыщения и 25 °С 1.2984

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен сравнительный анализ теоретических методов определения коэффициента теплопроводности X RE170 в жидкой и газовой фазе для области параметров, характерных для холодильной техники (t=-40.+80°C, р<4МПа).

2. Создана экспериментальная установка для определения коэффициента теплопроводности хладагентов в широком диапазоне параметров.

3. Разработана методика обработки результатов эксперимента на ЭВМ, позволяющая учитывать поправки, присущие относительному стационарному методу коаксиальных цилиндров и получать экспериментальные значения коэффициента теплопроводности одновременно с проведением опыта.

4. Определены коэффициенты теплопроводности RE170 в жидкой и газовой фазе для области параметров, характерных для холодильной техники, с максимальной относительной погрешностью не более 6% при доверительной вероятности 0.95.

5. На основе экспериментальных данных получены расчетные зависимости коэффициента теплопроводности RE170 в жидкой и газовой фазе. Даны рекомендации по возможности использования теоретических методов определения коэффициента теплопроводности простых эфиров.

6. На основе полученных экспериментальных данных проведен сравнительный анализ по величине коэффициента теплопроводности хладонов R12, R134a и хладагента RE170. В среднем в области параметров, характерных для холодильной техники, X хладагента RE170 выше чем X R12 на 54-81% и выше чем R134a на 29-46% в жидкой фазе, и соответственно на 46-90% и 18-34% в газовой фазе.

7. На основе полученных данных подтверждена и уточнена возможность замены хладона R12 на хладагент RE170 в действующей холодильной машине без замены теплообменных аппаратов, при этом они будут обладать запасом по поверхности теплообмена в среднем на 17% для конденсатора и на 10% для испарителя. 8. Определена зависимость удельного теплового потока от температуры при кипении и конденсации хладагента RE170, что позволило использовать традиционную методику расчета воздушного конденсатора и испарителя-воздухоохладителя.

146

1. Педерсен Т. Статус хладагентов-краткая сводка // Danfoss. 1996. - №3.-С. 14-15.

2. Перспективы развития производства озонобезопасных хладонов на Кирово-Чепецком химическом комбинате/ Н.С. Верещагина, А.Н. Голубев, В.Ю. Захаров и др. // Холодильное дело.- 1998.- №2 С. 4-5.

3. Альтернативный хладагент С ЮМ для ретрофита холодильного оборудования, работающего на R12 / В.С.Зотиков, В.А.Сараев, В.И.Самойленко и др. // Холодильная техника. 1999. - №2. - С. 6-9.

4. Бродянский A.M. От твердой воды до жидкого гелия (история холода).- М.: Энергоатомиздат, 1995. 336 с.

5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Изд.2-е, переработ, и дополн.-М.: Наука, 1972. -721 с.

6. Plank R. Handbuch der Kaltetechnik.-Berlin: Springer-Velgrad, 1956.-Bd.4.-S.436-438.

7. William Braker, Allen L. Mossman Matheson Gas Data Book. Sixth Edition.-New York, 1996.-P. 31.

8. Диметиловый эфир топливо и хладагент для дизельных авторефрижераторов / В.Н. Богаченко, С.Д. Глухов, А.А. Жердев, А.В. Поляков // Вестник МГТУ. Специальный выпуск. Серия Машиностроение.-2000.-С. 182-185.

9. Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-352 с.

10. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. Изд.2-е, переработ, и дополн.- М.: Энергия, 1969. 392 с.

11. П.Горшков Ю.А., Уманский А.С. Измерение теплопроводности газов,- М.: Энергоиздат, 1982. -224 с.

12. Филиппов Л.П. Измерение теплофизических свойств методом периодического нагрева.- М.: Энергоатомиздат, 1984. 105 с.

13. Филиппов Л.П. Исследование теплопроводности жидкостей.- М.: МГУ, 1970.-240 с.

14. Цедерберг Н.В. Теплопроводность газов и жидкостей.-М.: Госэнергоиздат, 1963.-408 с.

15. Цветков О.Б. Теплопроводность холодильных агентов.-Л.: Изд-во Ленингр.ун-та, 1984. 220 с.

16. Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов.- М.: Изд.стандартов, 1978. -471 с.

17. Мак-Интайр Д., Сэнджерс Дж. Изучение жидкостей и газов методом рассеяния света // Физика простых жидкостей,- М.: Мир, 1973. С.97-144.

18. Свинни Г.Л. Критические явления в жидкостях // Спектроскопия оптического смешения и корреляция фотонов.- М.: Мир, 1978. С.332-385.

19. Горшков Ю.А., Уманский А.С. Измерение теплопроводности газов.- М.: Энергоиздат, 1982.- 224 с.

20. Sengers J.V. Transport Processing Near the Critical Point of Gases and Binary Liquids in the Hydrodynamic Regime // Ber. Bunsenges, Phys., Chem.- 1972.-Vol. 76.- N 3-4.- P.234-249.

21. Sengers L., Straub J., Vicentini-Missoni M. Coexistence Curves of C02, N20 and CCLF3 in the Critical Region // J.Chem. Phys.- 1971.- Vol.54.-N 12.-P.5034-5057.

22. Garrabos Y., Tufley R., Le Weindre B. Depolarized Light Pottered Near the Gas-Liquid Critical Point of Xe, SF6, C02 and C2H4 // J.Chem.Phys.- 1978.-Vol.68.-N2,- P. 495-503.

23. Ackerson B.J., Straty G.C. Rayleigh scattering from methane // J.ChemPhys.1978. Vol. 69,- N 3. - P. 1207-1212.

24. Weber L.A. Thermal Conductivity of Oxygen in the Critical Region // Int. J. Termophys.-1982.- Vol. 3.- N 2.- P. 117-135.

25. Лыков А.А. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа.- 1967. 599 с.

26. Mani N. Precise Determination of the Thermal Conductivity of Fluids Using Absolute Transient Hot-Wire Technique : Ph.D. Thesis(Univ. Calagary).- 1971.241 p.

27. Roder H.M. A Transient Hot-Wire Thermal Conductivity Apparatus for Fluids // J. Res.-NBS.- 1981.-Vol. 86.-N 5.-P. 457-493.

28. Wakeham W.A. Fluid Thermal Conductivity Measurements by the Transient Hot-Wire Technique // In: Symp. On Transport Properties of Fluids and Fluid Mixtures: Their Meansurement, Estimation, Correlation and Use.- April 10-11.1979.-Glasgow.-Paper N 1.1.

29. Markwood W.H., Benning A.F. Thermal Conductivity and Heat Transmission Coefficients of Freon refrigerants // Refr. Eng.- 1943,- V. 45.- P.95-101.

30. Keys A.F. Thermal conductivity of gases // Trans. ASME.- 1954.- V. 76,-P.808-817.

31. Груздев В.А., Шестова А.И., Селин В.В. Теплопроводность фреонов //Теплофизические свойства фреонов.-Новосибирск: Наука, 1969.-С.62-69.

32. Груздев В.А., Шестова А.И., Шумская А.И. Экспериментальное исследование теплопроводности и теплоемкости фреонов-12 и 21 // Тепло-и массоперенос (Т. 7). Переносные свойства веществ.- Минск: ИТМО АН БССР, 1972,-С. 25-29.

33. Груздев В.А., Шестова А.И. Экспериментальное исследование теплопроводности фреонов-11, 12, 13, 21, 22, 23 // Использование фреонов в энергетических установках.- Новосибирск: СО АН СССР, 1974.- С. 145180.

34. Riedel L. Neue Warmeleitfahigkeit messung organischen flussigkeiten // Chem. Ing. Techn.- 1951.- Bd. 23.- S. 321-336.

35. Schmidt E., Leidenfrost W. Der Warmetransport in fliissigen elektrischen nichtleern unter der einfluss elektrischen felder // Chem. Ing. Techn. 1954,- Bd. 26.- S. 35-43.

36. Mason H.L Thermal conductivity of some industrial liquids from 0 to 100 °C // Trans. ASME.- 1954.- V. 76.- P. 817-822.

37. Vines R.G., Bennett L.A. The thermal conductivity of organic vapours // J. Chem. Phys.- 1954.- V. 22,- P. 360-366.

38. Vernart J.E. A simple radial heat flow apparatus for fluid thermal conductivity measurements // J. Sci. Instrum.- 1964.- V. 41.- P. 727-731.

39. Tufeu R., Le Neindre В., Johanin P. Conductive thermique de quelques liquids // Compt. Rend Acad. Sci.-1966.- V.262.- P. 229-240.

40. Tree D., Leidenfrost W. Thermal conductivity // Proc. S.Conf. NY.-1969.- P. 611-612.

41. Простов B.H., Костровский И.JI. Экспериментальное исследование теплопроводности паров углеводородов ароматического ряда // Депонир. РЖ Химия, 24Н-257.- 25.12.1974.- 30с.

42. Парамонов И.А. Исследование вклада лучистой составляющей в эффективный коэффициент теплопроводности полупрозрачных жидкостей: Автореф. дис. .к.т.н.-Грозный, 1979.- 16с.

43. Transport properties of gaseous hydrocarbons / J.D. Lambert, K.J. Cotton et al. // Proc. Roy. Soc.- 1955.-V. 231.-N 1135.-P. 280-290.

44. Choy P., Raw C.J. Thermal conductivity of some polyatomic gases at moderately high temperatures //J. Chem. Phys.- 1966.- V. 45.- P. 1413-1417.

45. Oshen S., Rosenbaum В. M., Thodos G. Thermal conductivity of carbon tetrafluoride in the dense gaseous region // J. Chem. Phys.- 1967.- V. 46.- N 8.-P. 2939-2944.

46. Rosenbaum B.M., Thodos G. Thermal conductivity of mixtures in the dense gaseous state: the methane-carbon tetrafluoride system // Physica.- 1967.- V. 37.-P. 442-456.

47. The heat conductivity of polyatomic gases in magnetic fields / Hermans L. J. et al. // Physica.- 1970.- V. 50,- P. 410-432.

48. Hutchinson E. On the measurement of the thermal conductivity of liquids // Trans. Farad., Soc.- 1945,- V. 41.- P. 87-90.

49. Филиппов JI.П. Теплопроводность 50 органических жидкостей // Вестник МГУ. Сер. физ.-мат. и естеств. наук.- 1954.- Вып. 8.(№12).- С. 45-48.

50. Гребеньков А.Ж., Котелевский Ю.Г., Саплица В.В. Изучение теплопроводности тройной смеси озонобезопасных фреонов (R32+R125+R134a) в жидкой и газовой фазах при низких температурах // Вестник Международной Академии Холода.- 2002. №3. - С. 25-27.

51. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т., Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие / Пер. с англ; Под ред. Б. И. Соколова. 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Химия, 1982. - 592 с.

52. Liley Р.Е .// Symp. Thermal prop.- Purdue univ, Lafayette.- Ind.- Feb. 23-26.-1959.-P. 40.

53. Kestin J., Ro S.T, Wakeham W. // Physica.- 1972.-58: 165 (1972).- P. 727-731.

54. Hirschfelder J.O. //J. Chem. Phys.- 1957.-26: 282 (1957).- P. 27-31.

55. Misic D., Thodos G. // AIChE J.- 1961.-7: 264 (1961).- P. 177-181.

56. Misic D., Thodos G. // J. Chem. Eng. Data.- 1963.-9: 540 (1963).- P. 17-25.

57. Roy D., Thodos G. // Ind. Eng. Chem. Fundam.- 1968.-7: 529 (1968).- P. 15-40.

58. Roy D., Thodos G. // Ind. Eng. Chem. Fundam.-1970.- 9: 71 (1970).- P. 17271731.

59. Roy D.: M. S. Thesis.- Northwestern University, Evanston.- 1967.- 200 p.

60. Neufeld P. D., Janzen C. W., Aziz R.A. // J. Chem. Phys., 57: 1100 (1972).- P. 189-196.

61. Scheffy W. J. // Thermal Conduction in Liquids, Princeton Univ. Project Squid Tech. Rep. P. R.- Princeton.- N. J.- October 1958.- P. 2251-2270.

62. McLaughlin E. // Chem. Rev.-1964,- 64; 389 (1964).- P. 151-170.

63. Ho C.Y., Powell R. W., Liley P. E. // J. Phys. Chem. Ref. Data.-1972.- 1: 279 (1972).-P. 199-205.

64. Ewing С. Т., Walker В. E., Grand J. A., Miller R. R. // Chem. Eng. Prog. Symp. Ser.-1957.- 53 (20): 19 (1957).- P. 241-246.

65. Gambill W. R. //Chem. Eng.-1959.- 66 (16): 129 (1959).- P. 11-17.

66. Preston G. Т., Chapman T. W., Prausnitz J. M. // Cryogenics.-1967.-7 (5): 274 (1967).-P. 251-270.

67. Mo К. C., Gubbins К. E. // Chem. Eng. Comm.-1974.- 1: 281 (1974).- P. 61-67.

68. Robbins L. A., Kingrea C. L. // Hydrocarbon Proc. Pet. Refiner.-1962,- 41 (5): 133 (1962).-P. 534-544.

69. MaejimaT. //private communication, 1973.

70. Riedel L. // Chem. Ing. Tech.-1951.-21: 349 (1949), 23: 59, 321, 465 (1951).-P. 781-784.

71. Missenard A. Conductivite thermiques des solides, liquides, gaz et de leurs melanges.- Paris: Editions Eyrolles, 1965.-254p.

72. Рид P., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей.- Л.: Химия, 1971.-211с.

73. Pachaiyappan V. //Br. Chem. Eng.-1971.- 16 (4/5): 382 (1971).- P.808-817.

74. Jamieson D. Т., Tudhope J. S.- Nat. Eng. Lab. Glasgow.- Rep. 137.- March 1964.- P.838-845.

75. Sakiadis B.C., Coates J. // A Literature Survey of the Thermal Conductivity of Liquids.- Louisiana State Univ.- Eng. Exp. Stn. Bull. 34.- 1952.- P.878-887.

76. Challoner A. R., Powell R. W. // Proc. R. Soc. Lond., A238: 90 (1956).-P.508-557.

77. Ho Teng, James C. McCandless, Jeffrey B. Schneyer // Thermochemical Characteristics of Dimethyl Ether-An Alternative Fuel for Compression- Ignition Engines.- SAE Paper.-No.010154.-2001. -P.18-27.

78. Поляков A.B. Применение диметилового эфира в качестве рабочего тела холодильных установок дизельных авторефрижераторов: Автореф. дис. .к.т.н.:М., 2001.-16 с.

79. Бадылькес И. С. Рабочие вещества и процессы холодильных машин.-М.: Государственное издательство торговой литературы, 1962. 256 с.

80. Benson W.S. // J. Phys. Colloid Chem., 52: 1060 (1948). -P.78-97.

81. Варгафтик Н.Б. // Теплопроводность водяного пара при высоких температурах. Известия ВТИ, 1935.- №12,- С.8.

82. Тимрот Д.Л., Варгафтик Н.Б. // Теплопроводность воды при высоких температурах. ЖТФ, 1940.- Т.Ю.- №12,- С.1063.

83. Мень А.А. // Теоретические аспекты определения теплопроводности полупрозрачных веществ. -ТВТ, 1973.- Т. 2.- №2.- С.290-299.

84. Мень А.А. — Теоретические аспекты определения теплопроводности полупрозрачных веществ. 2. ТВТ, 1973.- Т. 2.- №4.- С.762 -767.

85. Геллер В.З. Комплексное исследование теплофизических свойств фреонов и разработка обобщенных методов расчета и прогнозирования коэффициентов переноса: Дис. .д-ра техн. наук. Одесса, 1979. -381 с.

86. Теплофизические свойства неона, аргона, криптона и ксенона / В. А. Рабинович, А.А. Вассерман, В.И. Недоступ, Л.С. Векслер. М.: Изд. стандартов, 1976. - 636 с.

87. Thermal Conductivities of Argon, Nitrogen and Hydrogen Between 300 and 400 К up to 25MPa./ A.A. Clifford, P. Gray, A.S. Scott, J.T.R. Watson. J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1981.- Vol. 77.- P.2679-2691.

88. Bailey В .J., Kellner К. The thermal conductivity of liquid and gaseous argon. -Physica, 1968.-Vol.39.- N 3.- p.444-462.

89. Шульга B.M., Эльдаров Ф.Г., Киселев С.Б. Исследование комплекса теплофизических свойств аргона и криптона // Теплофизические свойства веществ и материалов. М.: Изд.стандартов, 1984.- Вып.20.- С. 133-143.

90. Poltz Н.// Int. J. Heat Mass Transf.-1965.- Vol. 5. P. 515-527; 1965. Vol. 8. Р.609-620

91. Vernart J.E.S., Mani N. The thermal conductivity of Refrigerant 12 (300-600 K; 0.2-20 MN/m2).- Trans, of the CSME, 1975,- 56p.

92. Sale P. Mesure de la conductivity themique des fluids frigorigenes par la methods du file chauffant en regime variable. -Bull. Inst. Intern. Froid.- 1964.-Annexe 2.- P. 145-152.

93. Описание и представление погрешностей численных результатов термодинамических измерений. ЖФХ, 1983.- Т.57.- Вып. 9.- С. 2368-2380.

94. Рабинович С.Г. Погрешность измерений. Д.: Энергия, 1978. - 261 с.

95. Rosini F.D. Experimental thermochemistry. -N.Y., 1956. 349 p.

96. Сергеев О.А. Метрологические основы теплофизических измерений. -М.: Стандарты, 1972. 156 с.

97. ГСССД 17-81. Таблицы стандартных справочных данных. Вязкость и теплопроводность одноатомных газов при атмосферном давлении до 2500 К. М.: Изд-во стандартов, 1981.-123 с.

98. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Свойства веществ. 2-е изд. JL: Машиностроение, 1976. 166 с.

99. Томановская В.Ф., Колотова Б.Е. Фреоны. Свойства и применение. Л.: Химия, 1970.-182 с.

100. Богданов С.Н., Иванов О.П., Куприянова А.В. Свойства рабочих веществ, теплоносителей и материалов, используемых в холодильной технике. Л.: Изд-во ЛГУ, 1972. 168 с.

101. Цветков О.Б. Исследование теплопроводности жидких фреонов.- ИФЖ, 1965.- Т. 9.-№6,- С. 810-815.о

102. Цветков О.Б., Чилипенок ЮХТ, Данилова Г.Н. Теплопроводность бинарных смесей жидких фреонов // Холодильная техника.- 1976.- № 12.-С. 17-19.

103. Цветков О.Б., Чилипенок Ю.С. Экспериментальное исследование теплопроводности смеси фреопов методом монотонного разогрева-Теплофизические свойства веществ и материалов/Госстандарт; ГСССД, 1980, Вып. 15.-С. 66-76.

104. Tsvetkov О.В. Experimental determination of the thermal conductivity of fluids by coaxial-cylinder apparatus. J. Test. Eral, Jteva, 1974.-V.2.- N 4.- P. 226-231.

105. Maczek A.O.S., Gray P.// Trans. Faraday Soc. 1969. Vol. 65.- N 6. P. 1473.

106. Алтунин B.B., Геллер B.3., Петров E.K., Рассказов Д.С., Спиридонов Г.А., Теплофизические свойства фреонов. М.: Издательство стандартов, 1980.- Том 1.-231 с.

107. Алтунин В.В., Геллер В.З., Кременевская Е.А., Перельштейн И.И., Петров Е.К. Теплофизические свойства фреонов. М.: Издательство стандартов, 1985.- Том 2. -263 с.

108. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин/Под ред. И.А. Сакуна. Л.: Машиностроение, 1987. -423 с.

109. Тейлор Дж., Введение в теорию ошибок. Пер. с англ.- М.: Мир, 1985.272 с.

110. Михеев М.А., Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1949.-396 с.

111. Шарабурин А.В. Исследование диметилового эфира и смесей хладонов R22, RC318 и R142b для замены R12 в промышленных и бытовых холодильных установках: Автореф. дис. .к.т.н.:М., 2004.-16 с.