Теоретические основы создания и оптимизации свойств хладоносителей для систем косвенного охлаждения

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Специальность: 05.04.03 - Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Теоретические основы создания и оптимизации свойств хладоносителей для систем косвенного охлаждения

Кириллов Вадим Васильевич

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Бараненко А.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Пекарев В.И.

доктор технических наук, профессор Бабакин Б.С.

доктор технических наук, профессор Гендлер С.Г.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности, г. Москва

Защита состоится «21» октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.234.01 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, тел/факс 8(812)315-30-15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «_____» ___________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Л.С. Тимофеевский

Актуальность проблемы. Холод широко используется во многих отраслях промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, на спортивных сооружениях, в быту. Высокая значимость холодильной отрасли находит отражение в федеральных научно-технических программах. В настоящее время на российских предприятиях для создания искусственного холода широко используются аммиачные холодильные установки.

Аммиак, хотя и не имеет предусмотренных международными соглашениями ограничений, токсичен и образует взрывоопасные смеси с воздухом. Поэтому для обеспечения биологической и химической безопасности при использовании аммиачных холодильных установок приоритетной является задача максимального снижения их аммиакоемкости.

Один из путей ее решения - создание систем косвенного охлаждения, при которых перенос тепла от охлаждаемого объекта к хладагенту холодильной машины осуществляется посредством промежуточной среды - хладоносителя (ХН). Холодильные установки с промежуточным хладоносителем требуют дополнительных финансовых и энергетических затрат на создание контура циркуляции. Эти затраты можно существенно уменьшить или даже полностью компенсировать за счет выбора хладоносителей с совокупностью оптимальных теплофизических, физико-химических и эксплуатационных свойств.

Практика и анализ литературных данных показывают, что для широкого использования в качестве поставщика холода температура замерзания промежуточного хладоносителя должна быть не выше -30ч-40 °С, при этом нижний предел фактически не ограничен. По нашей оценке при температуре -20°С хладоноситель, воплотивший в себе лучшие свойства используемых, должен иметь: теплоемкость не менее 2850 Дж/(кг·К); теплопроводность не менее 0,280 Вт/(м·К); динамическую вязкость не более 20-22 мПа·с.

В качестве хладоносителей, как правило, используются растворы. Развитие науки и производства привело к необходимости использования растворов на основе неводных и смешанных растворителей, в частности, водно-органических. Эти системы характеризуются широким набором разнообразных свойств, связанных с различным характером внутри- и межмолекулярных взаимодействий, в частности, процессов ассоциации, комплексообразования, сольватации. Важную роль растворов для науки и производства во многом определяют растворы электролитов. Тенденция развития холодильной техники показывает, что системы косвенного охлаждения, широко используемые в настоящее время, имеют недостатки, в частности, высокие эксплуатационные расходы. Это во многом связано с тем, что используются хладоносители, свойства которых требуют модернизации.

Важную научно-техническую проблему выбора хладоносителя во многих научно-производственных центрах как у нас в стране, так и за рубежом пытаются решить эмпирически - путем подбора рецептур, предположительно способных обеспечить раствору хладоносителя комплекс свойств по указанным параметрам. Между тем можно и необходимо с учетом межмолекулярных и ионных взаимодействий в растворе разработать научную методологию по созданию хладоносителей с совокупностью прогнозируемых свойств - таких, которые позволят с наибольшей эффективностью их использовать в системах хладоснабжения. Изучение литературы по данной теме позволило установить, что практически нет публикаций по теоретическим основам выбора промежуточных хладоносителей и оптимизации их физико-химических свойств. Применяемые на практике жидкие хладоносители наряду с их достоинствами имеют существенные недостатки. В частности, на основе хлоридов Na и Са - коррозионноактивны, пропиленгликоль и этанолсодержащие - обладают высокой вязкостью и взрывоопасностью соответственно. Хладоносители на основе солей органических кислот недостаточно устойчивы в открытых системах. С учетом потребляемой холодильными системами электроэнергии (?15% от общего энергетического баланса развитых стран) оптимизация свойств хладоносителей даст существенную экономию энергии при производстве холода.

Исходя из сказанного, разработка теории выбора ХН с комплексом оптимальных свойств, основанная на учете взаимодействий между компонентами раствора, на использовании математико-аналитических методов, и призванная решить важную для народного хозяйства научно-техническую проблему по повышению эффективности работы систем хладоснабжения, является актуальной.

Цель настоящей работы - повышение энергетической и экономической эффективности работы холодильной машины с промежуточным хладоносителем за счет научной методологии выбора хладоносителей на уровне предъявляемых к ним требований.

Для реализации этой цели были поставлены задачи:

- определить комплекс необходимых свойств растворов ХН - параметров оптимизации, выделить факторы, на них влияющие, дать им характеристику и выбрать наиболее значимые;

- разработать методологические основы оптимизации состава хладоносителей с помощью метода планирования эксперимента, построить математические модели, связывающие факторы и параметры оптимизации;

- провести исследования водных и водно-органических растворов галогенидов щелочных металлов с позиций влияния природы электролита на их вязкость, температуру замерзания и коррозионную активность;

- на основе теоретических и экспериментальных исследований разработать научные основы создания и оптимизации свойств хладоносителей; хладоноситель охлаждение электролит

- провести стендовые испытания неэлектролитных ВПГ хладоносителей, показать возможность их применения при замораживании пищевых продуктов, разработать рекомендации по внедрению разработанных хладоносителей в практику.

Научная новизна. На основе зависимостей между природой и составом растворов и их физико-химическими свойствами, закономерностей сольватации в растворах, с использованием математико-статистического подхода впервые разработан научный метод выбора хладоносителей с прогнозируемыми свойствами, позволяющий также оптимизировать эти свойства. На основании научной базы метода созданы водно-органические электролит-содержащие хладоносители нового поколения, применение которых повышает технико-экономическую эффективность холодильных систем с косвенным охлаждением.

Практическая ценность.

- На основании теоретических и экспериментальных исследований созданы трехкомпонентные хладоносители, по свойствам, превосходящие водно-солевые и водно-пропиленгликолевые.

- Расчетные данные, результаты стендовых испытаний и практика использования хладоносителей при замораживании пищевых продуктов позволили выдать рекомендации по их внедрению в практику.

- Определены технико-экономические показатели систем хладоснабжения с разработанными хладоносителями.

- Предложенные хладоносители реализованы и внедрены на ряде промышленных предприятий, использующих искусственный холод, в частности в спортивном комплексе «Юбилейный», ОАО «Невские берега». ООО «Автоматизация и технология» включило разработанные ХН в проекты ряда холодильных систем с косвенным охлаждением. Научные результаты диссертационной работы рекомендованы к использованию в учебном процессе при подготовке магистров и бакалавров соответственно по направлениям 140500 «Энергомашиностроение» и 190500 «Эксплуатация транспортных средств» и специалистов по специальности 140504 «Холодильная, криогенная техника и кондиционирование».

Апробация. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференциях: «Повышение эффективности процессов и оборудования холодильной и криогенной техники», Ленинград, 1981; «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах». Иваново, 1995 г.; «Холод и пищевые производства», СПбГАХиПТ, Санкт-Петербург, 1996 г.; «Теория и практика процессов сольватации и комплексообразования в растворах». Красноярск, 1996 г.; «Методы и средства измерений», Нижний Новгород, 2001 г.; «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». Санкт-Петербург, 2003 г.; XI Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ. Санкт-Петербург, окт. 2005 г.; «Безопасный холод». Санкт-Петербург, янв. 2006 г.; «Искусственный холод: новые технологии, старые проблемы и их решения. Безопасность аммиачных холодильных установок». Москва, апр. 2006 г; «Глобальные проблемы холодильной техники». Санкт-Петербург, янв. 2007 г.; «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». Санкт-Петербург, ноябрь 2007 г.; «Холод и климат Земли. Стратегия победы или выживания». Санкт-Петербург, февраль 2009 г.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 30 работах, 14 из них опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получены 1 авторское свидетельство на изобретение СССР и 2 патента РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, приложений и содержит 226 страниц основного машинописного текста, 45 рисунков, 43 таблицы, 80 страниц приложений. Список литературы содержит 259 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Содержание работы

Анализ факторов, влияющих на вязкость, температуру замерзания и коррозионную активность хладоносителей. Методы исследования.

Многообразие межчастичных взаимодействий в растворах электролитов и происходящие в результате этих взаимодействий энергетические и структурные изменения в системе характеризуются явлением, называемым сольватацей. Сольватация во многом определяет термодинамические, транспортные и биологические свойства растворов, а также их коррозионную активность.

Сказанное можно проиллюстрировать схемой, изображенной на рис. 1. Изучение термодинамических параметров так же как и создание физико-химической модели сольватации позволит, посредством выбора компонентов в определенном соотношении, изменить в нужном направлении характеристики хладоносителей, обеспечив оптимальный набор их эксплуатационных свойств.

Рис. 1. Сольватация - взаимодействие частиц, определяющее свойства раствора и их зависимость от природы и состава компонентов.

Основные физико-химические свойства хладоносителя - вязкость, температура замерзания, водородный показатель рН, способность оказывать корродирующее действие - так называемые вторичные свойства обусловлены его составом, уровнем ассоциации и сольватации молекул и наличием активных функциональных групп, т. е. его так называемыми первичными свойствами, вытекающими из природы хладоносителя и его строения. Если направленно, с учетом существующих (и предполагаемых) закономерностей воздействовать на хладоноситель так, чтобы изменить определенным образом его первичные свойства, то соответствующим образом, в нужном нам направлении, в соответствии с закономерностями физической химии растворов изменятся и его вторичные свойства, те, которые в целом и предопределяют эффективность использования хладоносителя.

Такое воздействие может быть осуществлено с помощью одного или нескольких компонентов, причем они не должны отрицательно влиять на другие свойства хладоносителя (токсичность, устойчивость, стоимость). Выбор компонентов, их влияние на первичные свойства, изменения в нужном направлении вторичных свойств хладоносителя должны основываться на функциональных зависимостях (качественных и количественных) одних свойств от других.

Вязкость, важная физико-химическая характеристика хладоносителя, зависит от природы компонентов раствора и их концентрации, диэлектрической проницаемости растворителя, протолитической активности растворителя и способности к сольватационному взаимодействию с растворенным веществом.

Снижение вязкости хладоносителей на основе многоатомных спиртов можно осуществить за счет введения дополнительных компонентов, увеличивающих подвижность ионных ассоциатов, уменьшения межмолекулярных связей между молекулами растворителя.

Высокая коррозионная активность солевых систем может быть снижена посредством введения компонентов, снижающих активную концентрацию анионов, использования смешанного растворителя с целью изменения уровня взаимодействия между внутренней и внешней сферами ионно-молекулярной системы; использованием ингибиторов коррозии.

Реализовать такой подход целесообразно на растворах электролитов в смешанном водно-пропиленгликолевом (ВПГ) растворителе. Введение электролита, образующего с молекулами растворителя сольватированные ионы, вызовет разрушение Н-связей между молекулами растворителя и, как следствие, приведет к изменению (уменьшению или увеличению - в зависимости от природы электролита) вязкости раствора, уменьшению его температуры кристаллизации. С другой стороны, наличие пропиленгликоля в хладоносителе будет способствовать уменьшению его коррозионной активности по сравнению с водно-солевым ХН. В общем виде состав предлагаемого хладоносителя может быть выражен формулой:

,	(1)

где К - катион металла; S - смешанный водно-органический растворитель; п - число молекул растворителя в первой координационной сфере; X - анион.

Подвижность, а значит, и вязкость водно-органической электролитной системы, а также ее коррозионная активность в значительной степени определяется составом внутренней и внешней сферы комплексного соединения.

Варьируя с помощью метода планирования эксперимента качественный и количественный состав ХН с учетом закономерностей комплексообразования и сольватации в растворах, можно получить композиции с улучшенными прогнозируемыми свойствами по вязкости и температуре замерзания, по способности оказывать коррозионное действие.

Понижение температуры замерзания Дtз электролит-содержащего раствора по сравнению с температурой замерзания растворителя (водного, неводного) прямо пропорционально моляльной концентрации электролита Ст и вычисляется по формуле:

,	(2)

где i - изотонический коэффициент показывающий увеличение числа частиц за счет диссоциации электролита; Ккр - криоскопическая постоянная растворителя, которая может быть рассчитана из уравнения Клаузиуса-Клапейрона.

В этих растворах создается высокая концентрация ионов, между которыми происходит электростатическое взаимодействие (ассоциация), приводящее к образованию ионных пар и более крупных ассоциатов. Ассоциации подвергаются сольватированные ионы, связывающие определенное количество молекул растворителя в сольватные комплексы. Процесс образования таких комплексных частиц в водном растворе происходит по схеме:

,	(3)

где S - молекула растворителя, и - числа сольватации катиона и аниона, соответственно, .

Качественная характеристика процессов, происходящих в растворах сильных электролитов, состоит в том, что при ассоциации ионов и сольватации уменьшается общее число частиц, в том числе и молекул растворителя. Концентрация, точнее активность, растворителя уменьшается и, в соответствии с законом Рауля, снижается давление пара над раствором. Уменьшение давления пара приводит к понижению температуры замерзания раствора, а значит, к увеличению Дtз.

Из этого следует, что большему значению Дtз (достижению более низкой температуры кристаллизации раствора) способствует слабо выраженная ассоциация ионов и высокие числа сольватации. Константа ионной ассоциации КА, количественно характеризующая образование ионных пар, может быть определена по формуле:

,	(4)

где б, с - степень диссоциации и концентрация электролита соотвественно; гА - коэффициент активности ионных пар (обычно принимается равным единице); - среднеионный коэффициент активности, который составляет примерно 0,83.

Число сольватации иона nS можно рассчитать по формуле:

,	(5)

где V0 - объем сольватированного иона радиуса RS, Rкр - кристаллографический радиус иона.

Радиус сольватированного иона вычисляется по уравнению:

,	(6)

где z, л? - заряд иона и его предельная подвижность соответственно; м0 - динамическая вязкость растворителя.

Зная факторы, определяющие величины КА и nS, можно целенаправленно выбрать электролит, присутствие которого обусловит возможно более низкую температуру кристаллизации трехкомпонентного раствора.

Для определения теплофизических и физико-химических характеристик растворов хладоносителей использовали следующие методы: кондуктометрию, визкозиметрию, калориметрию, криоскопию.

Эквивалентную электропроводность (ЭП) вычисляли по значению удельной электропроводности, найденной опытным путем на кондуктометре «Эксперт-002»



,	(7)

где ч - удельная ЭП, См·м-1; с - концентрация электролита, моль/м3.

Предельную эквивалентную электропроводность л? определяли экстраполяцией экспериментальных данных в координатах к с >0, т.е. к нулевой концентрации. Погрешность кондуктометрических измерений составляла не более 2%.Отношение лс/л? дает возможность вычислить величину б, а значит коэффициент i, который, в соответствии с формулой (2) определяет величину Дtз. Кинематическую вязкость растворов определяли на капиллярном вискозиметре ВПЖ-1 с висячим уровнем.

Для расчета вязкости использовали приведенную к условиям опыта формулу:

,	(8)

где н - кинематическая вязкость, мм2/с; К - постоянная вискозиметра; t - время истечения жидкости, с.

Относительная погрешность при определении кинематической вязкости в интервале температур +25ч-30 °С составляла не более 2,5%. Плотность растворов определяли с помощью набора ареометров АОН-1, соответствующих требованиям ГОСТ 18481-81. Погрешность измерений с учетом температурных поправок составила не более ± 0,0012 г·см-3. Температуру замерзания определяли двумя способами. Один из них - с помощью термоэлектрического термостата «Криостат М». Теплофизические характеристики растворов ХН, в частности, удельную энтальпию, эффективную (в интервале температур) и истинную теплоемкости определяли с помощью автоматизированного микрокалориметра.

Исследование теплофизических свойств образцов проводили в режиме размораживания. В процессе опыта электронно-вычислительным блоком регистрировалась температура ампулы с образцом с точностью до 0,1 °С.

Представляющая интерес эффективная теплоемкость, как функция температуры t может быть рассчитана по формуле:

,	(9)

где h - удельная энтальпия, определяемая опытном путем; to - начальная температура образца в опыте.

Полученные таким образом теплофизические характеристики представлены на рис. 2.

Рис. 2. Температурные зависимости удельной энтальпии (1) и эффективной теплоемкости (2) водного раствора CaCl2

Истинные теплоемкости находили, как первые производные прямолинейных участков зависимости h от t (кривая 1 на рис. 2):

,	(10)

График зависимости эффективной теплоемкости от температуры (кривая 2 рис. 2) дает возможность определить температуру замерзания (начала кристаллизации), которая отождествляется с температурой максимума на этой кривой. В частности из рис. 2 следует, что tз водного раствора хлорида кальция составляет -12,8° С (о = 16,8% масс).

Теплопроводность определяли на приборе НТС-лca-20, созданном на кафедре физики СПбГУНиПТ и предназначенном для измерения комплекса теплофизических характеристик. Погрешность определения составила 3-5%.

Испытания на скорость общей коррозии образцов стали в растворах ХН проводили по потере массы образца в соответствии с ГОСТ 9.908-85. При этом продукты коррозии удаляли с поверхности металла как механическим способом, так и воздействием на поверхность металла концентрированной серной кислотой (с = 1,83 г/см3). Скорость коррозии v, мм/год определяли по формуле:

,	(11)

где Дm - потеря массы, г; s - площадь поверхности образца, м2; ф - время испытаний, ч; г - плотность образца стали, г/см3.

Теоретическое и экспериментальное обоснование взаимосвязи между относительной вязкостью раствора и типом гидратации

Для описания вязкости растворов существуют различные теоретические подходы. Согласно Джонсу-Долу, зависимость относительной динамической вязкости раствора электролита от его концентрации выражается формулой:



м / м0 = 1 + Ас1/2 + Вс,	(12)

где м и м0 - динамическая вязкость раствора и растворителя; А - коэффициент, учитывающий межионные взаимодействия, может быть рассчитан на основании теории Дебая-Хюккеля и всегда положителен; В - коэффициент вязкости, характеризующий взаимодействие ионов с растворителем. В может принимать как положительные, так и отрицательные значения.

Из уравнения следует:

- если м / м0 < 1, то В < 0 (так называемая отрицательная вязкость);

- если м / м0 > 1, то знак коэффициента вязкости зависит от абсолютной величины произведения Ас1/2, при этом чаще он имеет положительное значение (так называемая положительная вязкость).

Физический смысл коэффициента вязкости следует соотносить с так называемой положительной и отрицательной гидратацией (сольватацией). Один из подходов к теории гидратации предполагает, что ионы по своей способности связывать молекулы воды ближнего окружения делятся на две группы.

К первой группе относятся однозарядные одно- и многоатомные ионы с большим радиусом (К+, Сs+, Br-, J-, MnO4-, Cl4- и др.). В этом случае ближайшие к ионам молекулы воды более подвижны, чем в чистой воде, т.е. имеет место эффект разупорядочения структуры воды (изменение энтропии воды в процессе гидратации ДSгидр > 0). Это ионы с отрицательной гидратацией.

Вторую группу образуют небольшие по размеру однозарядные ионы (Li+, F-), а также многозарядные ионы (Mg2+, Al3+, SO42-, PO43- и др.). В присутствии этих ионов ближайшие молекулы воды менее подвижны, чем в чистой воде, т.е. происходит эффект упорядочения структуры воды (ДSгидр < 0). Эти ионы называются ионами с положительной гидратацией.

На рис. 3 приведены зависимости типа гидратации однозарядных ионов от их размеров.

Из рисунка видно, что положительно гидратированные ионы располагаются над осью абцисс, ионы с отрицательной гидратацией - ниже оси абцисс. Ионы Ag+, Na+, Cl- находятся вблизи границы перемены знака ДSгидр.

Применительно к смешанным растворителям, в частности, водно-пропиленгликолевым, следует говорить о положительной и отрицательной сольватации ионов и электролитов. В обоих случаях катионы образуют координационные связи с электронодонорными атомами кислорода растворителя, а анионы взаимодействуют с молекулами растворителя посредством водородных связей. Не случайно для большинства ионов стандартная энергия переноса из воды в другой растворитель составляет, как правило, не более 6-10% от энергии гидратации, а в смешанный водно-органический - не более 3-4%. Поэтому для выявления характера изменения относительной вязкости водно-пропиленгликолевых электролитных растворов от природы электролитов можно использовать их значениями энергии гидратации или энергии сольватации.

а) б)

Рис. 3. Зависимость ДSгидр от радиуса: а) - одноатомных катионов;

б) - одноатомных анионов

Пусть м -- динамическая вязкость раствора электролита в ВПГ растворителе, м0 - вязкость водно-пропиленгликолевого раствора в отсутствие электролита, т.е водно-пропиленгликолевого растворителя. Величина м/м0, называемая относительной вязкостью, характеризует влияние электролита на вязкость раствора. В присутствии различных электролитов величины м/м0 могут иметь разные значения. Для того, чтобы вязкость раствора электролита в ВПГ-растворителе была меньше вязкости водно-пропиленгликолевого растворителя, т.е. чтобы соблюдалось условие м/м0 < 1, необходимо ввести такой электролит, ион (ионы) которого имеет (имеют) отрицательное значение В-коэффициента. Знак В-коэффициента зависит от принадлежности иона к одно- или многоатомным, от знака и величины заряда иона, а также его радиуса.

На рис. 4 показан характер изменения величины м/м0 растворов электролитов, в состав которых входят сравнимые по свойствам ионы, от их концентрации.

Из двух электролитов NaCl и NaJ, отличающихся анионом, первый содержит анион Cl-, находящийся на границе положительной и отрицательной гидратации (коэффициент В незначительно больше нуля). В состав электролита NaJ входит анион J- с отрицательной гидратацией (В < 0). Поэтому в соответствии с уравнением Джонса-Дола при увеличении концентрации с значение м/м0 для раствора NaCl увеличивается, для раствора NaJ - уменьшается.

Из двух электролитов NaJ и КJ, отличающихся катионом, второй содержит катион K+, отрицательный коэффициент В которого по абсолютной величине больше, чем у катиона Na+, входящего в электролит NaJ. В результате при увеличении концентрации электролита наиболее резко уменьшается относительная вязкость раствора KJ.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при выборе из нескольких электролитов, способных уменьшить вязкость водно-пропиленгликолевого раствора, целесообразно руководствоваться значениями энтальпий сольватации ДНс этих электролитов в растворителе с соответствующей массовой долей ПГ. При этом величины ДНс могут быть найдены из теплот растворения при бесконечном разбавлении и энергий кристаллических решеток электролитов.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 4. Зависимость относительной вязкости м/м0 растворов электролитов NaCl, NaJ, КJ в ВПГ - растворителе от их концентрации с (опг = 30%)

Нами изучена зависимость относительной вязкости растворов галогенидов калия и хлоридов натрия, калия, цезия и аммония в водно-пропиленгликолевом растворителе (массовая доля ПГ 26%) при 20° С от природы катионов и анионов, точнее, от энергии гидратации этих ионов. Экспериментальные данные для галогенидов калия при концентрации электролитов 2,0 моль/кг показаны на рис. 5.

Из рис. 5 следует, что отношение м/м0 для всех электролитов при выбранных фиксированных значениях опг и сm является линейной функцией от их энтальпии гидратации. Причем с увеличением ДHгидр относительная вязкость раствора возрастает, а с уменьшением - наоборот. Этот факт можно объяснить следующим образом.

При больших значениях энтальпии гидратации электролита увеличение вязкости раствора за счет образования сольватокомплексов преобладает над уменьшением вязкости за счет разрыва водородных связей между молекулами растворителя в присутствии ионов электролитов. В результате относительная вязкость раствора электролита с высоким значением энтальпии гидратации оказывается выше, чем у электролита с меньшим значением энтальпии гидратации. При невысоких значениях ДHгидр картина обратная.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 5. Зависимость относительной динамической вязкости растворов галогенидов калия в водно-пропиленгликолевом растворителе от энтальпии гидратации галогенидов (опг = 26%; сm = 2,0 моль/кг)

Проведенные исследования позволили научно обосновать и экспериментально подтвердить связь между характером изменения вязкости ВПГЭ растворов и природой электролитов. В частности, установлено, что определяющим фактором является тип гидратации ионов электролитов, который количественно выражается посредством В-коэффициентов, принимающих положительные или отрицательные значения. Впервые дана интерпретация относительной динамической вязкости ВПГ электролитных растворов через величину, всесторонне характеризующую взаимодействие между ионами и молекулами электролита - энтальпию сольватации. Это открывает большие возможности для выбора электролита с прогнозируемым эффективным действием по снижению вязкости ВПГ растворов.

Исследование большого числа (более 20) электролитных систем показало, что наиболее эффективными по снижению вязкости ВПГ-растворителя являются электролиты KBr и KJ. В частности применение ВПГЭ растворов на основе йодида калия с концентрацией 1,2-2,0 моль/кг и массовой доле ПГ 30-40% позволяет уменьшить вязкость на 33 - 46 %.

Оптимизация состава хладоносителя методом планирования эксперимента.

Одним из главных факторов, определяющим свойства ХН, является природа электролита. Значимыми факторами являются массовая доля пропиленгликоля в смешанном растворителе, концентрация электролита и температура хладоносителя.

С одной стороны, опытные данные подтвердили теоретические предпосылки о возможности целенаправленного изменения некоторых свойств хладоносителя в лучшую сторону (уменьшение вязкости, снижение температуры замерзания, уменьшение коррозионного воздействия на металлы) посредствам введения электролита в ВПГ растворитель. С другой стороны, в силу недостаточного развития теории сильных электролитов, вообще, и в смешанных растворителях, в частности, всесторонний учет влияния факторов на физико-химические свойства ХН трудно поддается детерминированному описанию с помощью термодинамических и критериальных уравнений. Поэтому представляется целесообразным осуществить математико-статистический подход к исследованию водно-органических электролитных систем, т.е. перейти к изучению формальной связи между параметрами трехкомпонентного раствора.

Для исследования влияния концентрации электролита (использовался электролит KJ), массовой доли ПГ в водно-пропиленгликолевом растворителе и температуры (х1-х3 - факторы оптимизации) на физико-химические (у1-у5) свойства ХН (параметры оптимизации) использовали метод планирования эксперимента. Введем обозначения: массовая доля пропиленгликоля о, % - х3; концентрация электролита Cm, моль/кг- х1; температура проведения эксперимента t, °C - х2; температура замерзания хладоносителя t3, °С - у1; плотность хладоносителя р, кг/м3 - у2; теплоемкость хладоносителя Ср,Дж/кг·К - у3; теплопроводность хладоносителя л, Вт/(м·К) - у4; динамическая вязкость хладоносителя м, мПа·с - у5.

Факторы х1, х2, х3 являются входными параметрами, а (у1-у5) - выходными параметрами или функциями отклика. С математической точки зрения задачей исследования является построение адекватной математической модели в виде уравнения регрессии, описывающей взаимосвязь между функциями отклика yi и входными параметрами:

уi = f (х1, х2, х3)	(13)

Наиболее распространенной моделью в задачах исследования является полином. В большинстве задач оказывается достаточным использование полинома второй степени:

yi = bo+b1x1+b2х2+ + b12x1х2+ b13 x1х2 +…+ b11x12+b22x22+…	(14)

Коэффициенты уравнения (14), как правило, определяются с помощью компьютерных программ, реализующих метод наименьших квадратов.

Адекватность уравнения регрессии определяется мерой рассеяния экспериментальных значений функций отклика уi относительно сглаженной кривой уравнения, характеризуемой, как правило, остаточной дисперсией

или	(15)

где N - число экспериментальных точек, k - число оцениваемых коэффициентов регрессии, n - текущая точка, урасч.n - текущее значение функции отклика, рассчитанное по уравнению регрессии в n-й точке.

Метод позволяет определить значения входных параметров эксперимента для получения адекватной математической модели, позволяющей, с одной стороны, оценить направление и степень влияния каждой входной переменной на выходной параметр, а с другой - использовать построение уравнений регрессии при решении задачи оптимизации. Кроме того, при минимальном числе опытов может быть осуществлено крутое восхождение к области с экстремальными значениями функций.

Для этого на первом этапе был выбран ортогональный полный факторный двухуровневый эксперимент (ПФЭ) типа 23. При таком планировании каждый анализируемый фактор заменяется своим кодированным значением:

Хi = (хi - х0i)/Д хi	(16)

где x0i- основной уровень варьирования; Дxi - шаг варьирования.

После проведения замены переменных каждый входной параметр принимает только два значения «-1» и «+1», т.е. варьирует на двух уровнях - верхнем и нижнем.

Основной, верхний и нижний уровни, а также шаг варьирования переменных ДXi определялись исходя из априорных теоретических предпосылок, согласно которым выходные параметры раствора чувствительны к содержанию его компонентов, в частности, электролита. Кроме того, прогнозируемые значения функций отклика, например по вязкости, могут быть обеспечены только в том случае, когда достигнута определенная (часто максимальная) концентрация растворенного вещества в ВПГ растворителе при той или иной температуре. Совокупность этих обстоятельств, а также отсутствие необходимости понижать вязкость растворов с о ПГ меньше 25%, обусловили выбор рациональной области варьирования: 0,5<х1<2,5; 25<х3<45.

Для построения модели более высокого порядка, включающей коэффициенты при квадратичных членах bii полный факторный эксперимент ПФЭ 23 был дополнен до многоуровневого плана, который был обработан с использованием стандартных компьютерных программ, реализующих методы регрессионного анализа. При этом необходимость одновременного удовлетворения комплекса свойств в заданной области изменения входных параметров требует рассмотрения задачи оптимизации состава раствора как задачи отыскания условного экстремума функции при ограничениях, накладываемых другими выходными параметрами.

Параметры оптимизации при заданных ограничениях рассчитывают по уравнению (14), коэффициенты которого определены методом шаговой регрессии. Полученные с помощью компьютерной программы полиномиальные уравнения регрессии для температуры замерзания, вязкости, теплоемкости, плотности и теплопроводности имеют вид:

t3 = 21,453-10,160x1-1,092х3+0,203х1х3-0,420х12	(17)
м = -9,202+0,299х2+0,507х3+0,086х1х2-0,048х1х3 - 0,022x2·x3+0,0072x22	(18)
ср = 4483-776,6х1+3,400х2-12,96х3+74,35х12	(19)
с = 995,8+140,1х1-1,936х2+0,902х3-0,592х1х2+0,039х2х3-6,670х12+0,0135х22	(20)
л = 0,591-0,076х1+0,0020х2-0,0054х3+0,00052х1х3-0,000015х2х3+0,0100х12	(21)

С помощью этих уравнений можно выбрать оптимальный состав ХН, который при определенной температуре, зависящей от температуры замерзания, обеспечивает физико-химические свойства, количественные показатели которых укладываются в область указанных ограничений.

Аппроксимация целевых функций для оптимизации параметров

и разработки ВПГЭ хладоносителя, содержащего NaCl.

Среди требований, предъявляемых к ХН, в том числе, и к пропиленгликолевым - невысокая вязкость и низкая температура замерзания. Лучшим электролитом по эффективности воздействия на м и tз может считаться тот, который снижает и температуру замерзания, и вязкость по сравнению с ВПГ раствором, не содержащим электролит.

В предыдущем разделе описан поиск оптимального состава ВПГЭ хладоносителя с йодидом калия, основная роль которого заключалась в снижении вязкости, а комплекс оптимальных свойств по всем другим параметрам, в том числе и по температуре замерзания (до -28 °С), обеспечивала высокая массовая доля пропиленгликоля (25-45%).

Оптимальный состав хладоносителя может быть достигнут и при использовании другого электролита, основное назначение которого будет заключаться в снижении температуры замерзания; при этом массовая доля ПГ в смешанном растворителе может быть уменьшена до 12%-30%. Как указывалось выше, достижению более низкой температуры замерзания может способствовать электролит с невысоким значением константы ионной ассоциации КА и большими сольватационными числами ns (формулы 4 и 5). Расчеты по приведенным формулам, использование литературных данных показали, что электролитом, способным активно влиять на понижения температуры замерзания, может быть хлорид натрия. Кроме благоприятных физико-химических характеристик с точки зрения их влияния на tз растворов, хлорид натрия обладает и потребительскими достоинствами - он доступен и недорогой.

Из сказанного вытекает необходимость оптимизации температуры замерзания и вязкости электролитного водно-пропиленгликолевого хладоносителя, содержащего хлорид натрия.

Температуру замерзания tз можно представить в виде функции двух переменных: x1 (масс. доля ПГ) и x2 (концентрация NaCl).

Эта функция аппроксимируется полиномом 2-й степени (6 неизвестных коэффициентов) по 20-ти табличным значениям методом наименьших квадратов:

tзi = a1x1i + a2 x2i + a3 x 1i x 2i + a4 x1i2 + a5 x2i2 + a6,	(22)

где i = 1,...,20 для каждой пары значений x1, x2.

Значения коэффициентов a1,..., a6 вычислены с использованием пакета MATLAB. В итоге получен аппроксимирующий полином:

tз =0,35x1+10,18x2-0,115x1x2+0,015x12-0,588x22 - 7,078.	(23)

Вязкость раствора является функцией 3-х аргументов: м(x1, x2 , x3 ) , где x3 - температура раствора. Экспериментально получены значения вязкости растворов при температуре -15о С и -10° С от аргументов x1,x2 и аппроксимированы полиномами второй степени (уравнения соотвественно 24 и 25).

м = -0,48x1 - 0,44x2+0,117x1x2+0,018x12-0.079x22+5,7	(24)
м = -0,198x1 - 0,287x2+0,068x1x2 - 0,01x12 - 0,013x22+3,576.	(25)

Желательно получить низкую температуру замерзания при небольшом значении вязкости. Эти характеристики находятся в обратной зависимости, поэтому оптимальное сочетание значений аргументов находится в локальной области т.е. при достаточно низкой концентрации ПГ и достаточно высокой концентрации NaCl (рис. 6 и 7). Теперь, аппроксимируя tз и м только по концентрациям NaCl 3,6-2,4 моль/кг и по массовым долям ПГ 11,7-20,9% мы получим более точное приближение искомых функций в областях, обведенных на рис. 6 и рис. 7:

Рис. 6. Линии уровня температуры замерзания для локальной области:

Cm = 2,4-3,6 моль/кг; опг = 11,7-20,8%.

tз = 0,97x1+4,238x2 - 0,144x1x2 + 0,0026x12 + 0,46x22 - 3,87;	(26)
м(-15 о) = 0,013x1 - 1,567x2 + 0,0044x1x2 + 0,0099x12 + 0,34x22 + 4,72;	(27)
м(-10 о) = -0,093x1 - 1,705x2 + 0,0219x1x2 + 0,00935x12 + 0,324x22 + 5,28.	(28)

Эта аппроксимация дает сильно искаженную картину поведения искомых функций вне обведенного прямоугольника, зато внутри интересующей нас области получается значительно более точное приближение. Ввиду монотонности поведения функции м при движении по линии уровня функции y можно сделать вывод, что оптимальное сочетание параметров x1 и x2 достигается на границе области. Используя результаты аппроксимации, это сочетание можно получить аналитически, задав конкретную температуру замерзания t и x2=x2max= c.

Рис.7. Линии уровня функции вязкости при -150С для локальной области:

Cm = 2,4-3,6 моль/кг; опг = 11,7-20,6%.

Тогда получаем уравнение для x1:

a1x1 + a2c + a3cx1 + a4x12 + a5c2 + a6 = t,	(29)

которое приводится к стандартному квадратному уравнению:

a4x12 + (a1 + a3c)x1 + (a2c + a5c2+a6 - t) = 0.	(30)

Его решение дает оптимальную пару параметров x1,c.

Пусть, например, при условии температуры замерзания не выше -27о С требуется определить такую пару аргументов x1 и x2, которая обеспечивает минимальную вязкость раствора при температуре -15о С. Из рис. 11 видно, что «изотерма» -27о С пересекает верхнюю границу обведенной области, поэтому концентрация NaCl x2 = c =3,6 моль/кг. Подставляя это значение в квадратное уравнение при t = 27o С, имеем:



0,0026x12 + 0,4516x1 - 9,6516 = 0.	(31)

Это уравнение имеет два решения:

x11= 19,2 ; x12= -193.

Второе решение не входит в допустимую область, а первое имеет определенный физический смысл.

Итак, для раствора с t3 = -270 С оптимальными параметрами для обеспечения минимальной вязкости при t = -150 С будет концентрация ПГ 19,2% и концентрация NaCI 3,6 моль/кг.

Таким образом, впервые для задачи оптимизации свойств электролитного хладоносителя, содержащего хлорид натрия, использован метод наименьших квадратов для многочлена II степени от нескольких переменных; с помощью линий уровней вязкости и температуры замерзания изыскана возможность выбора хладоносителей с низкой температурой замерзания и невысокой вязкостью; введение электролита в ВПГ (растворитель с массовым содержанием пропиленгликоля 17,4-30 %) позволяет снизить температуру кристаллизации на 14…18 оС и при этом обеспечить вязкость ХН на уровне 8…30 мПа•с за счет невысокого содержания ПГ.

Исследование коррозии сталей в водных и водно-пропиленгликолевых растворах солей

Для защиты металлов, находящихся в среде солевых хладоносителей, в качестве ингибиторов коррозии используются полифосфаты, карбонаты, сахараты, гидроксид калия, нитраты, нитриты, а также соли неорганических кислот, анион которых может быть выражен формулой МО4n- (М - катион металла, n - заряд аниона). В частности нашли применение хромат калия К2СrО4, молибдат калия К2МоО4, дигидрофосфат натрия NaH2PO4, перманганат калия КМnО4.

Были изучены коррозионные (по отношению к углеродистой стали Ст.3) и свойства растворов хлорида кальция с добавлением перманганата в качестве ингибитора. Выбор раствора хлорида кальция был продиктован следующими обстоятельствами. Водные растворы СаСl2 и NaCl оказывают сильное коррозионное воздействие на стальные трубопроводы, поэтому их использование в качестве хладоносителей возможно только в присутствии ингибиторов. Разработанные диссертантом водно-пропиленгликолевые растворы электролитов, в частности, NaCl в меньшей степени вызывают коррозию сталей, чем водные растворы солей. Использование же СаСl2 в качестве электролита в водно-пропиленгликолевых растворах невозможно, поскольку ионы Са+ обладают положительной сольватацией и их присутствие приведет к заметному увеличению вязкости. Поэтому поиск новых ингибиторов коррозии сталей, находящихся в среде водного раствора СаСl2, представляется оправданным.

Коррозионная среда - главным образом 13%-ный, а также 30%-ный (по массе) растворы хлорида кальция. Содержание КМnО4 и Na2HPO4 изменяли от 0,5 до 5,0 % и от 0,05 до 0,5 % соответственно по отношению к массе СаС12. Принимая по внимание, что KMnO4 - энергичный окислитель и устойчивость водных растворов перманганата калия в значительной степени определяется характером среды, в исследуемые растворы вводили гидроксид калия в количествах, необходимых для создания среды с рН 10, 12 и 14. В качестве контрольного раствора использовали 13%-ный раствор СаС12 без ингибитора. Эффективность действия коррозионных добавок выражали с помощью защитного коэффициента, который вычисляли по формуле:

,	(32)

где v и v? - скорости коррозии без ингибитора и в присутствии ингибитора соответственно.

Экспериментальные данные показывают, что введение перманганата калия в растворы СаCl2, используемые в качестве промежуточного хладоносителя, приводит к снижению скорости коррозии углеродистой стали Ст3.

Ингибирующее действие перманганата зависит от его концентрации, щелочности среды, а также от массовой доли СаС12 в растворе: в наибольшей степени (ф = 3,5) оно проявляется при концентрации КМnО4 0,5 % и рН, равном 14. С учетом использования КМnО4 в качестве ингибитора коррозии нами был предложен способ его получения из МnО2.

Коррозионные испытания трехкомпонентных хладоносителей проводили на двух видах стали Ст20 и 09Г2С по методике основанной на определении потери массы образцов. Для выявления роли органического компонента и природы электролита на скорость коррозии были изучены водные, водно - пропиленгликолевые растворы электролитов NaCl, KBr, KJ, CsCl.

В табл. 1 приведены результаты коррозионных испытаний сталей в растворах электролитов NaCl, KBr, KJ, CsCl. В водно-пропиленгликолевых растворах массовая доля ПГ составляет 30%.

Таблица 1

Скорость коррозии (мм/год) образцов сталей в водных и в водно-пропиленгликолевых растворах электролитов при температуре 20 °С. Время испытаний - 720 часов.

Марка стали	Электролит
	NaCl, конц. 3,0 моль/кг	KBr, конц. 1,9 моль/кг
	Водный раствор	ВПГ раствор	Водный раствор	ВПГ раствор
09Г2С	0,0160	0,0073	0,0124	0,0038
Ст20	0,0202	0,0093	0,0149	0,0086
	CsCl, конц. 2,0 моль/кг	KJ, конц. 1,9 моль/кг
	Водный раствор	ВПГ раствор	Водный раствор	ВПГ раствор
09Г2С	0,0100	0,0027	0,0084	0,0062
Ст20	0,0110	0,0040	0,0101	0,0037

Коррозия сталей в водно - пропиленгликолевых растворах электролитов протекает с меньшей скоростью по сравнению с водными растворами (в отсутствие органического компонента). Так, скорость коррозии стали Ст20 в ВПГ растворе электролита NaCl в 2 раза меньше чем в водном растворе этого же электролита. Коррозионная активность раствора зависит от концентрации ионов, которая определяется степенью диссациации электролита в растворе. Выбранные электролиты в водных растворах ионизируют практически нацело (б близка к единице), в смешанном водно - органическом растворителе степень ионизации электролитов значительно меньше. Уменьшение величины б обусловлено меньшей диэлектрической проницаемостью е ВПГ растворителя по сравнению с водой. Кроме того, равновесие ионизации [K(S)n A(S)m]0 - [K(S)n]+ + [A(S)m]- в большей степени смещено влево, если S - молекула смешанного растворителя по сравнению с равновесием ионизации в водном растворе.

Снижение скорости коррозии в ВПГ растворах примерно одинаково для обеих марок сталей и зависит от природы электролита (при одинаковых концентрациях электролита и массовых долях пропиленгликоля в смешанном растворителе).

Проведенные исследования показали следующее. Впервые показано, что введение перманганата в растворы хлорида кальция, используемого в качестве хладоносителя, снижает скорость коррозии в 3,5 раза. Скорость коррозии сталей Ст20, 09Г2С в водно - пропиленгликолевых средах в 1,7-3,3 раза меньше по сравнению со скоростью коррозии в водных растворах. Уменьшение скорости коррозии связано с меньшей ионизирующей способностью ВПГ растворителя по сравнению с водой.

Невысокая скорость коррозии сталей (<0,01 мм/год) в электролит - содержащих ВПГ растворах соответствует категории металла «весьма стойкий» и позволяет использовать эти растворы в качестве хладоносителей без добавления ингибиторов.

В этом проявляется достоинство хладоносителей, в которых каждый из трех компонентов имеет определенное назначение и свойства которых (теплофизические, физико-химические, эксплуатационные) можно изменять в нужном направлении можно более эффективно по сравнению с двухкомпонентными хладоносителями состава вода - неорганическая соль или вода - пропиленгликоль.

В частности, разработаны трехкомпонентные хладоносители с невысокой коррозионной активностью: ВПГЭ (KJ) с tз -27,9 °С и вязкостью, равной 18,4 мПа·с; ВПГЭ (NaCl) с tз -31,2 °С и вязкостью, равной 26,2 мПа·с.

Энергетическая и технико-экономическая эффективность применения электролит-содержащих воднопропиленгликолевых хладоносителей.

В системе хладоснабжения с промежуточным ХН добавляются дополнительные энергетические затраты, в том числе и на перемещение промежуточного хладоносителя. При прочих равных условиях теплофизические и физико-химические свойства ХН влияют на характеристики холодильной машины, определяют ее эффективность. В частности, свойства хладоносителя оказывают влияние на коэффициент теплопередачи в испарителе, на размер потерь от внешней необратимости, зависящих от разности между температурой хладоносителя и температурой кипения хладагента в испарителе. За счет возрастания температуры кипения в режиме совместной работы испарителя и компрессора возрастает холодопролизводительность и холодильный коэффициент компрессорно - испарительного агрегата.

Оценку энергетической эффективности того или иного ХН для паровой компрессорной холодильной машины (ПКХМ) можно осуществить, используя численные значения следующих величин: коэффициента теплоотдачи б от потока хладоносителя в прямом гладком канале при ws = idem и dэ = idem, который пропорционален комплексу Кб; комплекса Ки = с · ср, который оказывает влияние на перепад температур между средней температурой хладоносителя и кипящим холодильным агентом (с увеличением Ки уменьшается указанный перепад температур, а следовательно, уменьшаются внешненеобратимые потери энергии от несовершенства процесса теплопередачи в испарителе); мощности привода N циркуляционного насоса, которая при прочих равных условиях пропорциональна комплексу KN = с0,75 ·м0,25.

С учетом того, что значимость комплексов Кб и Ки проявляется в одинаковом направлении, произведение Кб·Ки может характеризовать достоинство хладоносителя с точки зрения его влияния на эффективность ХМ.

Теплоотдача при движении внутри труб и каналов в значительной степени зависит от режима движения хладоносителя. При скоростях хладоносителя, принятых в настоящее время, и сравнительно небольших диаметрах труб (dвн?20 мм) течение водных растворов СаСl2, NaСl, пропиленгликоля и других жидкостей происходит почти целиком в области ламинарного и переходного режимов. На рис. 8 показана зависимость чисел Рейнольдса (Re) от скорости движения исследуемых растворов при температуре ts2 = -10єС. Из рис. 8 видно, что присутствие электролитов в ВПГ растворах резко повышает значения чисел Re и в рабочей области скоростей хладоносителя переводит режим их движения из ламинарного в переходный. Это в свою очередь, обеспечивает более высокие значения коэффициента теплоотдачи от хладоносителя к стенке трубы.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Рис. 8. Значение чисел Re в зависимости от скорости хладоносителя в трубе диаметром 20 мм при температуре -10 °С

Для ориентировочной оценки коэффициента теплоотдачи при сравнении малоисследованных хладоносителей, можно применить комплекс Кб.

.	(33)

где епер - поправочный коэффициент на переходный режим, зависит от Re.

В таблице 2 приведены свойства электролитных ВПГ хладоносителей и водно-пропиленгликолевого ХН, не содержащего электролит, при -10 °С. Численные значения физико-химических и теплофизических свойств и комплексов Кб, Ки, KN дают возможность оценить и сравнить энергетическую эффективность использования каждого из хладоносителей. Расчеты выполнены для внутреннего диаметра трубы 20 мм и скорости ХН 1,1 м/с.

Таблица 2

Свойства хладоносителей, влияющие на энергетическую эффективность ПКХМ

Хладоно-ситель	Режим движения	с, кг/м3	с, кДж/(кг·К)	л, Вт/(м·К)	м·103, Па·с	Кб·10-3	Ки·10-6	Кб Ки·10-9	КN
ВПГ-40	Ламинарный	1050	3,61	0,383	19,7	7,82	3,80	29,7	68,5
ВПГЭ-30 (NaCl)	Переходный	1135	3,41	0,352	11,3	11,84	3,91	46,4	61,7
ВПГЭ-40 (KJ)	Переходный	1276	2,78	0,291	9,53	14,61	3,56	52,0	65,8

Из табл. 2 видно, что в условиях одной и той же холодильной машины электролитные растворы обладают большими (в 1,5-1,9 раза) значениями Кб по сравнению с ВПГ-40, причем комплекс Кб хладоносителя ВПГЭ-40 (KJ) на 18,9% превышает значение Кб ХН, содержащего хлорид натрия. Это означает, что раствор ВПГЭ-40 (KJ) обеспечивает максимальные значения коэффициента теплоотдачи, температуры кипения и, следовательно, холодильного коэффициента е = Q0/NE. По затрачиваемой мощности привода циркуляционного насоса преимущества также имеют ХН, содержащие электролит. Наименьшей мощности следует ожидать при использовании хладоносителя ВПГЭ-30 (NaCl).

...