автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Закономерности тепло- и массообмена при кипении на трубах растворов хлорфторорганических соединений с маслами

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. J/

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕПЛООБМЕНЕ ПРИ КИПЕНИИ

В БОЛЬШОМ ОБЪЕМЕ ШНАРНЫХ РАСТВОРОВ.

1.1. Фазовые равновесия в бинарных растворах.

1.2. Общие закономерности теплообмена. №

1.3. Методы расчета теплоотдачи. 3*/

1.4. Кипение растворов органических соединений с маслами . . Ч<

1.5. Выводы.

2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ БИНАРНЫХ: РАСТВОРОВ В БОЛЬШОМ

ОБЪЕМЕ. S

2.1. Оба компонента присутствуют в паровой и жидкой фазах.

2.2. Кипение с нелетучим компонентом.

3. РАБОЧИЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ СВОЙСТВА. 65"

3.1. Задачи экспериментального исследования и общая характеристика рабочих веществ.

3.2. Теплофизические свойства смазочных масел

3.3. Физические свойства растворов

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Установка для определения зависимости давления от концентрации и температуры раствора.

4.2. Методика и результаты экспериментов по определению параметров р , Т , с растворов . S

4.3. Установка для проведения экспериментов по кипению.

4.4. Методика и результаты экспериментального исследования теплоотдачи.

4.5. Анализ и обобщение опытных данных по теплоотдаче . Ю

5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Ш

5.1. Расчетные рекомендации.

5.2. Методика теплового расчета выпарного аппарата

Хлорфторорганиче ские соединения благодаря своим свойствам нашли широкое применение. Традиционная область использования хлорфторпроизводных метана и этана - холодильная техника, где они применяются в качестве рабочих тел для получения искусственного холода.

Помимо холодильной техники некоторые из широкой группы хлорфторорганических соединений ( RII, RII3) благодаря высокой растворяющей способности успешно црименяются для очистки и промывки различных поверхностей от жировых загрязнений /51, 58, 63, 71, 83, 120, 132/. Это обусловлено рядом факторов. Соединения этого класса негорючи, некорродируют большинство металлов, термостойки. Токсичность их намного ниже, чем хлорированных углеводородов /17, 61/. Низкая токсичность является основным достоинством, позволяющим рекомевдовать широкое применение хлорфторорганиче ских соединений в качестве растворителей /52/.

В последнее время появились публикации о перспективности црименения хлорфторорганиче ских соединений (RII, RI2, R 22, RII3 и др.) для экстракции растительных масел. Обзор этих работ приведен в /65/. Авторы работы делают вывод, что при экстракции растительного сырья эти соединения имеют следующие преимущества перед другими растворителями: низкую токсичность, пожаровзрыво-безопасность, химическую инертность, высокую термическую стойкость, низкие давления рабочего процесса, малые энергозатраты на регенерацию, высокую обратимость процесса, небольшие потери растворителя, легкое разделение воздушных смесей. Низкие температуры отгонки позволяют извлекать термолабильные и низкокипящие вещества. Применение хладонов дает возможность повысить качество экстрактов из растительного сырья.

Хладагент, циркулирующий в системе холодильной установки, практически всегда содержит примеси, к числу которых относится и смазочное масло. Масло, уносимое вместе с параш холодильного агента из маслозаполненных компрессоров, оказывает влияние на интенсивность цроцессов теплообмена при кипении в испарителях холодильных машин.

Применение органических растворителей в процессах экстракции, а также для промывки деталей и узлов оборудования от масляных загрязнений связано с необходимостью их регенерации. Регенерация растворителя выполняется путем его тепловой отгонки в выпарных аппаратах с кипением раствора внутри или на поверхности труб. Массовая доля масла в таких аппаратах меняется от 5-10 до 90% и более.

В настоящее время цредложен ряд полу эмпирических зависимостей, с точностью порядка ±(20-35)$ обобщающих экспериментальные данные при кипении однокомпонентных жидкостей. Теплообмен при кипении растворов менее исследован, хотя в црактике часто встречаются случаи кипения именно растворов, а не однокомпонентных жидкостей. Анализ литературных данных показывает, что сейчас имеется вполне обоснованное качественное объяснение особенностей теплообмена при кипении растворов, по сравнению с однокомпонент-ными жидкостями. Однако нельзя сказать, что существующие расчетные соотношения достаточно полно учитывают эти особенности в количественном отношении.

Воцросам исследования теплообмена при кипении растворов органических соединений с маслами посвящено значительное число работ, имеющих в основном чисто экспериментальный характер. Большая часть таких данных для кипения растворов хлорфторорганичес-ких соединений с маслами получена в области относительно низких концентраций масла, т.е. применительно к условиям работы испарителей холодильных машин. Работ, посвященных исследованию теплоотдачи при кипении растворов с высокой концентрацией масла, значительно меньше.

Анализ имеющихся экспериментальных данных по кипению на трубах растворов органических соединений с маслами показал, что примесь масла свыше 4-6$ по массе приводит к снижению коэффициента теплоотдачи. Зависимость об от концентрации растворенного / масла при См < 4-6% имеет сложный характер,и в некоторых случаях коэффициент теплоотдачи при кипении раствора может превышать коэффициент теплоотдачи при кипении чистого растворителя.

Для расчета поверхности нагрева как испарителей холодильных машин, так и выпарных аппаратов необходимо знать коэффициент теплоотдачи при кипении раствора. Однако в настоящий момент нет зависимостей, достаточно полно учитывающих особенности теплообмена при кипении растворов хлорфторорганических соединений с маслами.

Практически расчет теплообменных поверхностей испарителей холодильных машин выполняется по данным, полученным для чистого холодильного агента, с введением эмпирической поправки на влияние масла. При расчете выпарных аппаратов применяются формулы, полученные для однокомпонентных жидкостей, с подстановкой в них теплофизических свойств раствора, либо используются имеющиеся данные по средним значениям коэффициента теплопередачи в действующих аппаратах. Тот и другой способы расчета имеют существенные недостатки, поэтому задача разработки надежного метода расчета интенсивности переноса теплоты при кипении растворов хлорфторорганических соединений с маслами является весьма актуальной. Решение этой задачи требует проведения теоретических и экспериментальных исследований для выявления факторов, оцределяющих процесс теплообмена цри кипении растворов и получения данных для

• аналитического расчета теплоотдачи при кипении растворов хлор-фгорорганических соединений с маслами.

Б рамках настоящей работы рассматриваются вопросы теплообмена при пуз бобковом кипении растворов в условиях большого объема, Хотя в практике чаще встречаются случаи кипения внутри труб и каналов, а также на поверхности пучка труб, исследование процесса кипения в большом объеме необходимо, поскольку позволяет уяснить качественные особенности теплообмена и установить количественные закономерности, которые могут быть использованы как основа для описания теплообмена в более сложных условиях.

Цель работы. Разработка методики расчета интенсивности переноса теплоты при пузырьковом кипении растворов хлорфторорганиче-ских соединений с маслами, как основы для решения задач проектирования теплообменных аппаратов.

Научная новизна. Автором предложена физическая модель и математическое описание теплообмена при пузырьковом кипении бинарных растворов в большом объеме.

Получены экспериментальные данные по термодинамическим свойствам растворов R10 и R113 с минеральным и растительным маслами, а также данные по теплоотдаче при кипении растворов RIO, RII, RII3 с минеральными и растительными маслами при различных давлениях в широком диапазоне изменения концентрации растворенного масла. Большая часть экспериментальных материалов получена впервые.

На основе выполненных теоретических разработок с привлечением результатов собственных экспериментальных исследований, а также данных других авторов получена обобщенная зависимость для расчета теплоотдачи при кипении на трубах растворов хлорфгорорга-нических соединений с маслами в области взаимной растворимости компонентов.

Практическое значение. Аналитическое выражение для расчета коэффициента теплоотдачи позволяет оценить влияние вида и концентрации растворенного масла на интенсивность переноса теплоты в зависимости от условий работы теплообменного аппарата.

Полученное уравнение справедливо для условий кипения в большом объеме и может быть использовано как основа для описания теплообмена в более сложных случаях. Вместе с тем оно может быть рекомендовано для приближенного определения коэффициента теплоотдачи при кипении растворов на пучках гладких труб.

Результаты диссертационной работы использованы цри разработке установки для промывки и очистки деталей и узлов энергетического оборудования от масляных загрязнений, включающей как составную часть выпарной аппарат для регенерации растворителя. Установка смонтирована и эксплуатируется на Архангельском целлюлозно-бумажном комбинате.

Автор защищает:

- физическую модель и аналитическое описание теплообмена при пузырьковом кипении бинарных растворов в области взаимной растворимости компонентов;

- результаты экспериментальных исследований термодинамических свойств растворов и теплоотдачи при их пузырьковом кипении;

- рекомендуемую формулу для расчета коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении растворов хлорфторорганиче ских соединений с маслами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ХУ научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ИТТФ АН УССР (Киев, 1984 г.), научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ Ленинградского технологического института холодильной цромышленности (1982-1984 гг.), научно-технической конференции Казанского инже

• нерно-строительного института (1984 г.).

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 5 печатных работах /1-5/.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержащих 414 страниц машинописного текста, 35 рисунков и 27 таблиц. Список литературы включает 135 наименований. В приложении к диссертации в табличной форме приведены экспериментальные данные по термодинамическим свойствам растворов и теплоотдаче при кипении.

1.5. Выводы

В современной научно-технической литературе общепризнанным является мнение, что особенности теплообмена при кипении растворов обусловлены различием равновесных концентраций компонентов в паровой и жидкой фазах. Этот фактор вызывает формирование у поверхности нагрева при кипении диффузионного слоя с повышенной концентрацией труднолетучего компонента, что отрицательно влияет на теплоотдачу (см.разд.1.2). Подобный подход позволяет качественно объяснить влияние различных факторов (состава, давления, плотности теплового потока) на теплообмен при пузырьковом кипении растворов. Однако существующие расчетные соотношения далеко не полностью отражают процесс теплообмена при кипении растворов в количественном отношении.

Большинство уравнений для расчета коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении растворов получены на основе уравнений для однокомпонентных жидкостей. Исходя из тех или иных физических соображений эти уравнения дополняются безразмерными комплексами, учитывающими особенности теплообмена при кипении растворов. Структура комплексов различна в уравнениях разных авторов, однако в любом из них они определяются разностью равновесных концентраций компонентов в паровой и жидкой фазах.

Анализ экспериментальных данных показывает, что существующие уравнения не всегда точно отражают закономерность изменения коэффициента теплоотдачи. Из опытов известно, что при кипении растворов показатель степени в уравнениях вида оС= Л-с^1 зависит от концентрации, а увеличение давления оказывает меньший интенсифицирующий эффект на оС при кипении раствора, по сравнению с составляющими его компонентами. В ряде случаев наблюдалось и уменьшение o6cw с ростом р . Рассмотренные выше уравнения для расчета оСсм не предполагают возможность подобных эффектов и в связи с этим не отражают достаточно полно закономерности теплообмена при кипении растворов. Исключением является уравнение (I.I3), однако возможность его использования для практических расчетов ограничена (см.разд.1.3).

Растворы хлорфторорганических соединений с маслами относятся к группе растворов с нелетучим компонентом. Закономерности теплообмена при их кипении в качественном отношении в основном аналогичны данным для этой группы растворов (вода - глицерин, вода - этиленгликоль и др.) и могут быть объяснены исходя из сов

5<i ременных цредставлений о теплообмене при кипении растворов.

Анализ литературных данных по кипению растворов хлорфторор-ганических соединений с маслами позволяет отметить следующее: до настоящего времени нет четких представлений о влиянии вида растворенного масла на теплоотдачу при кипении; отсутствуют аналитические выражения для расчета об см в широком диапазоне изменения давления, плотности теплового потока, вида и концентрации растворенного масла для различных растворителей; нет однозначного мнения о причинах аномального изменения св области малых Ch .

Расчет теплоотдачи при кипении растворов хлорфторорганичес-ких соединений с маслами по формулам (1.6), (1.9), (I.I2), рассмотренным в разделе 1.3, невозможен. Для применения этих соотношений необходимо найти значения коэффициентов теплоотдачи при кипении каждого компонента. Однако для масла такие данные в настоящее время не могут быть получены, поскольку в области давлений, характерных для работы испарителей холодильных машин и выпарных аппаратов, достичь точки кипения не удается, так как начинается термическое разложение масла. Формула (I.II) фактически не учитывает влияние разности К.ха~ ха) на теплоотдачу при кипении растворов с нелетучим компонентом, что не соответствует экспериментальным данным.

Вопросы проектирования теплообменных аппаратов не могут быть успешно решены при отсутствии аналитических методов расчета теплоотдачи. В связи с этим дальнейшее развитие общих представлений о механизме теплообмена при кипении растворов и получение данных для разработки аналитических соотношений по теплоотдаче при кипении отдельных групп растворов, в частности растворов хлорфторор-ганических соединений с маслами,имеет большое практическое значение.

2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ БИНАРНЫХ РАСТВОРОВ В БОЛЬШОМ ОБЪЕМЕ

2,1. Оба компонента присутствуют в паровой и жидкой фазах

Перенос теплоты при кипении растворов сопровождается одновременным переносом массы, что вызывает необходимость рассмотрения совместной задачи тепло- и массообмена. Это обстоятельство существенно затрудняет возможность аналитического описания процесса переноса теплоты при кипении растворов. Наиболее реальный подход здесь, по-видимому, состоит в использовании существующих моделей теплообмена при кипении однокомпонентных жидкостей с введением дополнительных параметров, учитывающих особенности переноса теплоты при кипении растворов.

Для анализа общих закономерностей теплообмена при кипении бинарных растворов рассмотрим процесс формирования паровых пузырей на поверхности нагрева. При кипении растворов азеотропного состава процесс образования паровых пузырей принципиально не отличается от случая кипения однокомпонентных жидкостей. Для таких растворов при заданной плотности теплового потока можно записать, что <£см'^см и^ » соответственно 4 tCM~ a tCM (см.разд.1.3).

Для растворов, равновесные составы пара и жидкости которых различны, обычно оЬсмФ обсм и ь^спФ ^сц ид. . При кипении таких растворов в паровую фазу переходит преимущественно легколетучий компонент и в пристенном слое жидкости у границы раздела фаз поддерживается более высокая, чем в основной массе жидкости, концентрация труднолетучего компонента.

Массовую долю легколетучего компонента в объеме жидкости и на наружной границе диффузионного слоя обозначим Сд . Локальную массовую долю легколетучего компонента в жидкости у границы

раздела фаз в момент времени L обозначим СдР (JTJ , а в паЛ " * / » ре у 1раницы раздела фаз СЛР {у . (см.рис.2.1). С целью упрощения задачи математического описания процесса теплообмена при кипении бинарных растворов сделаем ряд допущений.

1. Б паровой пузырь испаряется пар состава, равновесного составу жидкого раствора у поверхности раздела фаз.

2. Паровой пузырь во время роста и отрыва имеет форму шара.

3. Предполагаем, что все особенности теплообмена при кипении растворов определяются процессами, происходящими в период от зарождения парового пузыря до его отрыва от поверхности нагрева.

Рассмотрим процесс пузырькового кипения насыщенной жидкости цри условии, что массовая доля легколетучего компонента СА в объеме жидкости постоянна (в экспериментах это условие обычно выполняется путем возврата конденсата в парогенератор). Для отдельного парового пузыря состав жидкого раствора неоднороден у поверхности раздела фаз и меняется с течением времени. Однако при заданной плотности теплового потока ty от единицы поверхности нагрева в единицу времени будет отводиться в среднем постоянная масса пара с некоторым средним значением СА

Вследствие преимущественного испарения в провой пузырь легколетучего компонента постоянной плотности потока массы пара будет соответствовать в среднем постоянная масса легколетучего компонента, подходящая к поверхности раздела фаз за счет диффузии в единицу времени и отнесенная к единице поверхности нагрева.

Предположим, что в пределах диффузионного слоя вокруг растущего пузыря перенос массы в основном осуществляется молекулярной ж турбулентной диффузией. Тогда среднюю плотность потока массы легколетучего компонента для стационарной диффузии можно определить из выражения:

St

Y////7////////////S7

Рис.2,I Формирование диффузионного слоя вокруг парового пузыря *■ /

I n о' Сл "c A iquop- ~ <UdCp ^ 9 (2,1) где $эср~ Яц+^т - коэффициент эффективной диффузии, равный сумме коэффициентов молекулярной 3>м и турбулентной диффузии, n?/c; £. - средняя толщина диффузионного слоя у поверхности нагрева, м.

Запишем уравнение баланса массы легколетучего компонента:

Чисп / с7*;- 2) 9 с* (9 9^ kcA la У - - ядер Усп —2-- (

Выражение в правой части уравнения (2.2) представляет плотность потока массы легколетучего компонента, подходящего к поверхности раздела фаз за счет диффузии, в левой - плотность потока массы легколетучего компонента, перешедшего в паровую фазу за счет испарения.

Анализ балансового соотношения вида (2.2) был выполнен ранее В.й.Толубинским и Ю.Н.Островским /80/, однако подход к решению задачи и результаты отличаются от предлагаемого автором и изложенного ниже.

Перепишем уравнение (2.2) в виде:

СА - С а tyu.cn' £ -К1 / ' (2.3)

С А ~ СА АЭ(р Рсм

Безразмерный комплекс в правой части уравнения (2.3) можно трактовать как диффузионное число Пекле для процесса кипения и характеризовать как меру отношения интенсивности переноса массы путем испарения к интенсивности переноса массы диффузией.

Рел = frисп £ , . (2.4)

А 1СМ Я) Эф

В состоянии фазового равновесия состав пара однозначно оп- 1 ределяется составом жидкости. Тогда уравнение (2.3) однозначно определяет поле концентраций в пределах диффузионного слоя в жидкости. Обобщенное уравнение дяя распределения концентраций можно записать в виде:

А СА

Повышение температуры насыщения раствора при изменении мае-совой доли легколетучего компонента от С^ до СА ж р- const приближенно равно:

Т"см * ^Iktrl Са) • (2,6)

Делая подстановку (Сд*- СА) из (2.5), получим:

ТН см « (2DUB.) {с'А-с'^[РеА) . (2.7)

Уравнение (2.7) в сущности отражает тот факт, что при кипении раствора неазеотропного состава при постоянной плотности теплового потока и установившемся температурном напоре перегрев слоя жидкости, непосредственно соприкасающегося с поверхностью нагрева, относительно температуры насыщения не равен температурному напору, как это принимается для однокомпонентных жидкостей, а меньше его в среднем примерно на величину лТн СА/ . Полагая, что это обстоятельство в основном и определяет особенности теплообмена при кипении растворов, по сравнению с однокомпонент-ными жидкостями, при заданном ^ можно записать: лТсм = &тсм и,^ + f0 (д7"„ см) • (2.8)

Соотношение (2.8) можно привести к безразмерному виду:

2.9) можно рассматривать как критерий параметрического типа. Обозначив

Уравнение (2.10) может быть использовано для обобщения опытных данных по теплоотдаче при кипении бинарных растворов на трубах. .Особенности теплообмена при кипении растворов в нем учитываются безразмерными числами К± и Ре^ . Для практического применения уравнения (2.10) должны быть определены значения величин Цисл и t , входящих в диффузионное число Пекле.

Среднюю толщину диффузионного слоя у поверхности нагрева определим исходя из следующих соображений. При формировании парового пузыря вокруг него образуется слой с повышенной концентрацией труднолетучего компонента. Распределение концентраций в жидкости неоднородно по поверхности парового пузыря и меняется с течением времени. Точное аналитическое решение для распределения поля концентраций вокруг парового пузыря, растущего на поверхности нагрева, в настоящий момент вряд ли возможно. Представляется, что с ростом парового пузыря средняя толщина слоя с повышенной концентрацией труднолетучего компонента увеличивается. В связи с этим из соображений размерности примем приближенно пропорциональную зависимость : его через К± , окончательно получим: dем (?) > (2.п) где 5» IS) - средняя по поверхности парового пузыря толщина диффу

2.II) знойного слоя в момент времени Т , м; dCM(z) - эквивалентный диаметр парового пузыря в момент времени Т , м.

В качестве параметров, характерных для кипящего бинарного раствора при заданной плотности теплового потока fy , примем некоторое среднее значение dCM эквивалентного диаметра парового пузыря и 8j, - средней толщины окружающего его диффузионного слоя, в пределах которого массовая доля легколетучего компонента изменяется от Сд до Сд , равновесного значению СА . Тогда среднюю толщину диффузионного слоя у поверхности нагрева можно определить из условия: N I

J Т/ где - объем парового пузыря с эквивалентным диаметром

01гм » m3J

VsJ о^ъем области, включающей паровой пузырь и диффузионный слой средней толщины 0! , м; г 2

Г - площадь поверхности нагрева, м ;

N - число центров парообразования на поверхности площадью F . Отношение N/F представляет собой плотность центров парообразования, , м .

Выражение в квадратных скобках можно приближенно представить в виде:

- : (2.13)

Д.А.Лабунцов /47/ предлагает для плотности центров парообра

-г зования пропорциональную зависимость 2 ^ к Кр . Используя это соотношение, а также уравнение (2.13) и допуская, что dCM~d0Cn* из (2.12) получим:

- (2.14) к кр см где rfo cn - отрывной диаметр парового пузьфя, м.

Уравнение для доли плотности теплового потока, идущей на испарение жидкости в паровые пузыри, можно записать в виде: У п'2

Принимая согласно Д.А.Лабунцову /47/, что Z~ RKp , после подстановки (2.14) и (2.15) в (2.4) получим:

Ре ( do СМ $см ?см j ( dp см ] J(2 16)

А \ Rip СМ Ли / \Ккр см/ ®*<Р

Здесь выражения в первой и второй квадратных скобках имеют размерность соответственно скорости и длины.

Для практических расчетов уравнение (2.16) удобней записать в виде: 6 $см dp см гсм

R4 ?' 2) Л кр см jCM

Критический размер парового пузыря можно определить с помощью уравнения Я.Д.ван-дер Ваальса /II/ для бинарных растворов см.уравнение (I.I) ). Запишем соотношение для критического радиу са парового пузыря бинарного раствора состава Сд (без учета поправки, связанной с влиянием кривизны межфазной поверхности):

Для бинарного раствора давление является функцией температу

-• . - - ■ ■ - " / ры и концентрации. Поэтому для раствора постоянного состава СА в

Рр - UU7 ,Cf1 (О ТЯ крем JCM уравнение (2.18) подставляется значение частной производной от давления по температуре. Определяя частную производную из уравнения (I.I) и сделав подстановку в (2.18), получим: //

D 2 &СМ СМ (о СМ - Sсм) # /g J9) пкр СМ ~ 7 о' Q" т

СЛТ А ' СЛ/

Вводя поправку, связанную с влиянием кривизны поверхности раздела фаз на давление насыщения, и пренебрегая влиянием кривизны межфазной поверхности на состав раствора, получим окончательно:

О . g ^ Т»w , (2.20)

КРСМ ЧмЗ^ьТън где ZCM - удельная теплота парообразования, Дж/кг.

Зависимость (2.20) принципиально не отличается от выражения для однокомпонентных жидкостей.

В результате проведенного анализа установлено, что отношение йТС{11&1cMufy является функцией безразмерных чисел К± и Рбд . С учетом уравнения (2.17) зависимость (2.10) можно представить в виде: . " . 6

Д Тем лТсм цд.

-Л

2ТИ Ctf) ^А ~ . "ОСМ^СМ

2.21)

Ъс'А /Я ATcnuf ' R4KpCf1

В формуле (2.21) лТсм Жемиу, t так как значение ty ьТсмид оС см считается заданным.

2.2. Кипение с.нелетучим компонентом

При выводе уравнения (2.21) не делалось оговорок относительно летучестей компонентов. Однако, если один из компонентов раствора можно считать практически нелетучим, то соотношение (2.21) может быть преобразовано к виду, более удобному для практического применения: 4 Тем й Тем и. с/ч ч do СИ h aTcmu^ ' R^p см • • $эф j

2.22)

Уравнения (2.21) и (2.22) в неявном виде определяют влияние состава, давления и плотности теплового потока на теплоотдачу при кипении бинарных растворов. Вид' функциональной зависимости может быть установлен на основании экспериментальных данных.

3. РАБОЧИЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ СВОЙСТВА

3,1. Задачи экспериментального исследования и общая характеристика рабочих веществ

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета интенсивности переноса теплоты при кипении растворов хлорфторорганических соединений с маслами. Использование для решения этой задачи выражения (2.22) возможно лишь при наличии экспериментальных данных.

Несмотря на относительно большое число выполненных экспериментальных работ (см.разд.1.4), их результаты не полностью отражают закономерности теплообмена при кипении растворов хлорфгор-органических соединений с маслами. До настоящего времени не проводилось систематического исследования влияния отдельных факторов на теплоотдачу при кипении, а данные разных авторов подчас имеют противоречивый характер. Эти обстоятельства и обусловили необходимость проведения экспериментов с различными растворителями и маслами.

Кипение растворов применительно к условиям работы испарителей холодильных машин исследовано рядом авторов (см.табл. 1.3), и эти данные могут быть использованы при обобщении. Учитывая это, в диссертационной работе были выполнены исследования теплоотдачи при кипении RIO, RII, RII3 и их растворов со смазочными материалами общепромышленного назначения и растительными маслами.

Использование в экспериментахR10 (четыреххлористый углерод) позволяет распространить экспериментальные данные на группу хлорированных углеводородов. Эти вещества (тетрахлорэтен, трихлор-этен, дихлорметан), несмотря на повышенную токсичность, до настоящего времени широко используются для очистки и промывки аппаратуры /7, 21, SO, 51/.

Основные физико-химические свойства рабочих веществ, использованных в экспериментах, приведены в табл.3.1-3.3. Плотность масел определялась экспериментально, значения вязкости приведены по данным сертификатов на минеральные масла и по сцравочным данным /20, 90/ для растительных масел.