Термодинамічні властивості озононеруйнівних холодоагентів та їх розчинів з мастилами

 

 , (1)

 , (2)

 , (3)

 , (4)

 , (5)

 , (6)

 

де а0, 0, 0 – амплітуди, що характеризують індивідуальні властивості речовин;

R, b, c – індивідуальні константи, що визначаються з дослідних даних;

=ln (ТС/Т), t=1-T/TC – зведена температура;

n, ,  – критичні показники степеня;

 (t), f (t), F (t), F1 (), F2 () – універсальні (див. рис. 3) кросоверні функції;

S=PC/PS – зведений тиск;

 

 та   – зведені густини.

Запропоновані кореляції мають високі екстраполяційні можливості і дозволяють описувати термодинамічні функції в усьому інтервалі температур існування рідкої фази, включаючи окіл критичної точки. Причому значення коефіцієнтів рівнянь практично не залежать від інтервалу параметрів, в якому вони виділяються з експериментальних даних. Крім того, ці коефіцієнти утворюють універсальні комплекси амплітуд і пов’язані між собою визначеними термодинамічними співвідношеннями, наприклад,

 

 , (7)

 

що дозволяє судити про термодинамічну узгодженість термічних властивостей на лінії насичення.

Вказані достоїнства рівнянь (1) - (6) дозволили використовувати їх не тільки у задачах прогнозування ТФВ холодоаґентів, але й при експертизі опублікованої інформації, а також при узгодженні параметрів критичної точки з термічними властивостями на бінодалі. Тим самим усувається суб’єктивізм визначення статистичних ваг у процедурі формування банку даних при побудові рівняння стану.

З використанням одержаних експериментальних даних і інформації, яка міститься в літературі, визначені константи рівнянь (1) - (6) для більшості застосовуваних на практиці чистих холодоаґентів. Наявність універсальних комплексів амплітуд і критичних параметрів дозволили розробити методику прогнозування поверхневого натягу багатокомпонентних холодоаґентів. Виконано аналіз концентраційної залежності поверхневого натягу і поведінки надлишкового поверхневого натягу . Показано, що  є від’ємною величиною, абсолютне значення якої зменшується зі збільшенням температури (див. рис. 4, 5).

Достоїнством запропонованих методів прогнозування є їх ізоморфність до можливостей розрахунку термодинамічних властивостей розчинів холодоаґент/мастило. Однак при цьому необхідно мати інформацію про псевдокритичні параметри РХМ –  та   (див. рис. 6-9). У роботі доводиться, що при розрахунку псевдокритичних параметрів в інтервалі масових концентрацій 0. 3СR1. 0 РХМ можуть розглядатися як термодинамічно подібні системи. З урахуванням цього наукового положення у дисертації пропонується проста методика розрахунку псевдокритичних параметрів РХМ. Дослідження, проведені методом імпульсного нагріву, підтверджують справедливість одержаних значень   та  .

Стосовно розрахунку властивостей РХМ, рівняння (4) та (5) наберуть вигляду:

 

 , (8)

 . (9)

 

Одержані дані з термічних властивостей РХМ дозволили обчислити за рівнянням Клапейрона-Клаузіуса питому теплоту пароутворення – r і, в рамках підходу Кірхгофа – ентальпію змішування та ентальпію РХМ.

При розрахунку термодинамічних властивостей РХМ звичайно виникають проблеми, які пов’язані як з відсутністю даних про молекулярну масу досліджуваного розчину, так і з вибором критеріїв оцінки достовірності вихідної інформації. Розрахунок молекулярної маси РХМ рекомендується виконувати за формулою

 

 , (10)

де Tnb та r – нормальна температура кипіння і теплота пароутворення холодоаґента та РХМ.

 

Аналіз формули (10) дозволяє зробити висновок про те, що запропонована методика визначення mix є коректною в інтервалі масових концентрацій холодоаґенту 0. 3СR1. Запропоновані методи прогнозування термодинамічних властивостей РХМ піддані детальній апробації.

У шостому розділі дисертації викладені результати експериментально-розрахункового дослідження термодинамічних властивостей холодоаґентів і РХМ. Докладно аналізується форма одержаних критичних кривих для сумішей холодоаґентів R218-R134а, R152а-R134а, R23-R116, R125-R32, R143а-R125. Визначено критичні параметри азеотропного складу суміші R218-R134а (0. 595/0. 405 моль/моль) : ТС=345. 04 К, РС=3. 976 МПа, С=585. 4 кг/м3 та параметри подвійної критичної точки.

Критичні параметри для середнього в інтервалі температур 180Т285 К азеотропного складу суміші R23-R116 (0. 64/0. 36, моль/моль) мають значення: ТС=287. 1 К, РС=4. 0353 МПа, С=570. 96 кг/м3. Виконано аналіз похибки одержаних даних і проведено зіставлення з результатами досліджень інших авторів.

Одержані експериментальні дані з тиску насичених парів, густини рідини і пари на бінодалі, поверхневого натягу вивчених холодоаґентів були апроксимовані за формулами (1) - (6). Ці залежності були також використані при обробці експериментальних даних з термічних властивостей на лінії насичення квазіазеотропних сумішей R152а-R134а, R125-R32 та R125-R143а і опису густини і тиску насичених парів азеотропних складів сумішей R23-R116 та R218-R134а. Для сумішей R152а-R134а, R125-R32 та R125-R143а одержані концентраційні залежності коефіцієнтів формул (4) та (5). Зіставлення розрахованих даних з результатами експериментального дослідження підтверджує достовірність одержаної інформації.

У дисертації автором ставилися цілі одержання інформації щодо термодинамічних властивостей маловивчених на момент проведення досліджень холодоаґентів і оцінки перспектив їх застосування. В умовах обмеженого обсягу експериментальної інформації для опису дослідних даних доцільно застосування малоконстантних рівнянь стану (РС).

Одержані експериментальні дані з термічних властивостей в рідкій фазі холодоаґентів R125, R134а, а також азеотропних сумішей R23-R116, R218-134а було використано при побудові РС, запропонованого П. М. Кессельманом

 

 , (11)

де l/k, bol – температурні функції, що є масштабованими параметрами ефективного потенціалу, які можуть бути розраховані за рівняннями

 

 ;  ;  . (12)

 

Для опису термодинамічної поверхні R125, що включає пограничну