Термодинамічні властивості бінарних сумішей діоксиду вуглецю з метаном, етаном і пропаном
Вантажиться...
Дата
2021-09-14
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика». Дисертаційна робота присвячена аналітичному опису термодинамічної поведінки бінарних сумішей природних холодоагентів. В результаті роботи було запропоновано дві форми єдиних рівнянь стану (ЄРС) для розрахунку властивостей таких сумішей. В результаті аналізу наявних експериментальних даних було обрано три бінарних суміші діоксиду вуглецю з метаном, етаном и пропаном. Для цих сумішей виконано складання ЄРС за обома формами. Проведено співставлення розрахункових значень густини, отриманих для кожної суміші за обраними формами ЄРС, від експериментальних. Середні квадратичні відхилення для кожної суміші і для обох форм ЄРС не перевищують 0,4%. На підставі ЄРС у формі автора було досліджена фазова поведінка досліджуваних сумішей. На підставі цього дослідження було виявлено, що дані суміші, окрім СО2/С2H6, неазеотропні. Суміш діоксиду вуглецю з етаном при мольній долі останнього 0,6 близька до азеотропності. Її різниця температур насичених пари і рідини на ізобарах від тиску і середньої температури не перевищує 1 К. Це слід враховувати при використанні даних сумішей в якості холодоагентів. Необхідно проектувати теплообмінні апарати таких установок за схемою противотоку з метою забезпечення приблизно однакової різниці температур між газом і холодоагентом у всіх перетинах даних апаратів. Для оцінки ефективності досліджуваних сумішей як холодоагентів в даній роботі були розраховані загальні характеристики циклу одноступеневої холодильної машини при використанні цих сумішей в якості робочого тіла. Були визначені масова і об’ємна холодопродуктивність, робота адіабатного стиснення і холодильний коефіцієнт. На підставі отриманих результатів холодильний коефіцієнт кожної суміші нижче ніж чистих компонентів, а питома об’ємна холодопродуктивність при збільшенні мольної долі метану, етану чи пропану зменшується.
Thesis for a Candidate of Technical Sciences degree on specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Thermal Engineering. The thesis is devoted to the analytical description of the thermodynamic behavior of binary mixtures of natural refrigerants. As a result, two forms of uniform equations of state (UES) were proposed to calculate the properties of such mixtures. As a result of the analysis of the available experimental data, three binary mixtures of carbon dioxide with methane, ethane and propane were selected. For these mixtures, the UES was compiled in both forms. The calculated values of the density obtained for each mixture according to the selected forms of UES are compared with the experimental ones. The standard deviations for each mixture and for both forms of UES do not exceed 0,4%. On the basis of UES in the authors form the phase behavior of the studied mixtures was investigated. Based on this study, it was found that these mixtures, except for CO2/C2H6, are non-azeotrope. The mixture of carbon dioxide with ethane at a molar fraction of the latter 0,6 is close to azeotrope. Temperature difference between saturated vapor and liquid on pressure and average temperature isobars does not exceed 1 K. This should be taken into account when using these mixtures as refrigerants. It is necessary to design heat exchangers of such installations with the counter flow in order to ensure approximately the same temperature difference between gas and refrigerant in all sections of these devices. To evaluate the effectiveness of the studied mixtures as refrigerants in this work the general characteristics of the cycle of a single-stage refrigeration machine were calculated when using these mixtures as a working fluid. Mass and volumetric refrigeration capacity, adiabatic compression work and refrigeration coefficient were determined. Based on the obtained results, the refrigeration coefficient of each mixture is lower than that of the pure components, and the specific volume refrigeration capacity decreases with increasing molar fraction of methane, ethane or propane.
Thesis for a Candidate of Technical Sciences degree on specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Thermal Engineering. The thesis is devoted to the analytical description of the thermodynamic behavior of binary mixtures of natural refrigerants. As a result, two forms of uniform equations of state (UES) were proposed to calculate the properties of such mixtures. As a result of the analysis of the available experimental data, three binary mixtures of carbon dioxide with methane, ethane and propane were selected. For these mixtures, the UES was compiled in both forms. The calculated values of the density obtained for each mixture according to the selected forms of UES are compared with the experimental ones. The standard deviations for each mixture and for both forms of UES do not exceed 0,4%. On the basis of UES in the authors form the phase behavior of the studied mixtures was investigated. Based on this study, it was found that these mixtures, except for CO2/C2H6, are non-azeotrope. The mixture of carbon dioxide with ethane at a molar fraction of the latter 0,6 is close to azeotrope. Temperature difference between saturated vapor and liquid on pressure and average temperature isobars does not exceed 1 K. This should be taken into account when using these mixtures as refrigerants. It is necessary to design heat exchangers of such installations with the counter flow in order to ensure approximately the same temperature difference between gas and refrigerant in all sections of these devices. To evaluate the effectiveness of the studied mixtures as refrigerants in this work the general characteristics of the cycle of a single-stage refrigeration machine were calculated when using these mixtures as a working fluid. Mass and volumetric refrigeration capacity, adiabatic compression work and refrigeration coefficient were determined. Based on the obtained results, the refrigeration coefficient of each mixture is lower than that of the pure components, and the specific volume refrigeration capacity decreases with increasing molar fraction of methane, ethane or propane.
Опис
Козловський , С. В. Термодинамічні властивості бінарних сумішей діоксиду вуглецю з метаном, етаном і пропаном : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова енергетика" : захист 14.09.2021 / Козловський Сергій Володимирович ; наук. кер. О. А. Вассерман ; Одес. нац. акад. харч. технологій, [Одес. нац. мор. ун-т]. — Одеса : ОНАХТ, 2021. — 20 с.
Ключові слова
бінарні суміші, діоксид вуглецю, метан, етан, пропан, рівняння стану, binary mixtures, carbon dioxide, methane, ethane, propane, equation of state, equilibrium, liquid-vapor