Поиски альтернативных хладагентов
нии химических связей в молекуле аммиака принимают участие
3 неспаренных атома азота и электроны трёх атомов водорода. Два электрона
атома азота остаются неподелёнными.
H
. ..
:N + 3H. = :N:H
. ..
H
В образовании связей участвуют как 2p-электроны, так и 2s-электроны,
т.е. имеет место гибридизация атомных орбит, близкая к тетраэдрической
гибридизации в 4-валентном углероде. Атомы водорода располагаются в трёх
вершинах тетраэдра, центр которого занят атомом азота. Угол между связями H-
N-H равен 108(, т.е. весьма близок к тетраэдрическому. Дипольный момент
молекулы аммиака, равный 1,43D, создаётся в основном всё же не полярностью
связей, а тем, что гибридная орбита вытянута в сторону от ядра вершине
тетраэдра, не занятого атомами водорода. Поляризуемость молекулы аммиака
равна 22,6*10-25 см3. Благодаря отсутствию неспаренных электронов аммиак
диамагнитен.
Неподелённая пара электронов не гибридной основе создаёт у молекулы
аммиака способность к образованию водородной связи. Это обстоятельство, а
также значительная полярность молекул аммиака вызывает весьма сильное
взаимодействие между ними, вследствие чего физические свойства аммиака
имеют ряд аномалий по сравнению с однотипными соединениями (PH3, SbH3,
AsH3): температуры плавления и кипения относительно велики, теплота
испарения велика.
Собственная электролитическая диссоциация аммиака: 2NH3 = NH4+ + NH2-
совершенно ничтожна. Жидкий аммиак фактически не проводит электрического
тока. Удельная электропроводность 3,0*108 ом-1.
Хладагент R717 используется уже много лет в крупных холодильных установках.
Аммиак не обладает озоноразрушающей способностью и не имеет прямого вклада
в увеличение парникового эффекта. Энергетическая эффективность
использования R717 в холодильном оборудовании столь же высока, как и при
применении R22, а ряде случаев даже превышает её. Кроме того, стоимость
аммиака значительно ниже стоимости галоидопроизводных углеводородов. По
сравнению с галоидопроизводными углеводами, R717 имеет более высокий
коэффициент теплоотдачи. В силу резкого запаха появление течи в холодильной
системе легко обнаруживается оператором. Именно по этой причине R717 нашёл
широкое применение в крупных холодильных установках. Растворимость масла в
аммиаке исключает образование плёнки масла на теплообменных поверхностях.
R717 имеет чрезвычайно высокое значение теплоты испарения (при температуре
кипения 1369,7 Дж/кг), вследствие чего сравнительно небольшой поток
циркулирующей массы. Дополнительные сложности по созданию холодильного
оборудования вызывает высокая активность по отношению к меди и медным
сплавам. В силу высокой токсичности и горючести аммиака сварные соединения
подлежат тщательному контролю. Электропроводность R717 затрудняет создание
полугерметичных и герметичных компрессоров.
Разработанное в ОГАХ новое синтетическое масло по сравнению с
патентом США №5037570 обладает более высокими противоизносными свойствами,
лучшей термоокислительной способностью и более низкой критической
температурой расслоения.
Целью работы является комплексное экспериментально-расчётное
исследование равновесий бинарной смеси R717-ХМРА с последующей разработкой
таблиц термических свойств этой смеси.
Научная новизна.
Получены экспериментальные данные о термических свойствах раствора
R717-ХМРА на линии жидкость-пар в интервале температур
281,736..................383,362 К, а также разработаны таблицы
термических свойств раствора в состоянии фазового равновесия.
Для исследования фазовых равновесий масло-аммиачной смеси был выбран
статический метод. Эксперимент проводился в установке, реализующей метод
пьезометра постоянного объёма. Проводились измерения давления при
определённых температурах в момент наступления термодинамического
равновесия в зависимости от концентрации масла и аммиака в масло-аммиачной
смеси. В ходе эксперимента изучалась динамика установления
термодинамического равновесия в зависимости от соотношения концентраций
масла и аммиака в маслохладоновой смеси.
Результаты эксперимента приведены в таблицах 1.2, 1.3
Таблица 1.2 [pic]
Таблица 1.3
[pic]
|Т, К |360 |380 |400 |
|Х |Р, Бар |Р, Бар |Р, Бар |
|0,60 |42,9687 |62,1563 |86,8990 |
|0,65 |43,9448 |63,8454 |89,7001 |
|0,70 |44,8509 |64,4280 |92,3450 |
|0,75 |45,6106 |66,7977 |94,6872 |
|0,80 |46,1764 |67,8871 |96,6288 |
|0,85 |46,6033 |68,7676 |98,2698 |
|0,90 |47,0459 |69,6609 |99,9147 |
|0,95 |47,5731 |70,6663 |101,7068 |
|1,00 |47,6503 |71,0188 |102,5675 |
На основе полученных экспериментальных данных сотрудники кафедры
теплофизики ОГАХ построили диаграммы и таблицы, позволяющие произвести
теоретические расчёты по предсказанию свойств смеси R717-ХМРА в различных
условиях.
[pic]
[pic]
Анализ проведённого расчёта позволяет сделать вывод о том, что
присутствие даже незначительного количества масла в холодильной системе
оказывает существенное влияние на энергетическую эффективность холодильного
цикла (до 4,5% на холодильный коэффициент). Наличие масла в аммиаке влияет
как на адиабатическую работу сжатия, так и на холодопроизводительность
(особенно объёмную ...). Чем меньше температура в испарителе, тем большее
влияние на эффективность оказывает масло. Это обстоятельство можно
объяснить температурной и концентрационной зависимостью теплоты испарения
маслоаммиачной смеси и большой разницей в теплотах испарения её
компонентов.
| |  скачать работу |
Поиски альтернативных хладагентов |
