Теоретические основы создания и оптимизации свойств хладоносителей для систем косвенного охлаждения

• Автор: Кириллов, Вадим Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 306 с. : ил.

Содержание
Содержание

Список основных условных обозначений

Введение

ГЛАВА 1. Аналитический обзор существующих хладоносителей и пути

оптимизации их свойств

1 Л. Характеристика используемых хладоносителей

1.2. Характеристика основных свойств растворов электролитов

1.3. Анализ факторов, влияющих на вязкость, коррозионную активность и температуру замерзания хладоносителей:

1.4.Анализ, свойств ингибиторов коррозии в нейтральных водных растворах солей

1.4.1. Механизм электрохимической коррозии и факторы, влияющие на скорость
1.4.2. Коррозия в среде ХН на основе неорганических солей
1.5. Механизм действия ингибиторов коррозии
1.6. Основные выводы и задачи исследований
ГЛАВА 2. Исследование свойств хладоносителей на основе водных и водноорганических растворов электролитов
2.1. Характеристика использованных методов исследования
2.2. Физико-химические свойства растворов хлорида натрия в водно-этиленгликолевом растворителе
2.3. Функциональная зависимость вязкости водных растворов хлоридов металлов и аммония от природы катионов и концентрации электролита
2.4. Расчетные зависимости вязкости водно-пропиленгликолевых растворов . от состава растворителя и природы электролитов
2.5. Сольватационные взаимодействия как факторы, определяющие свойства растворов электролитов
2.6. Использование теплофизического критерия для сравнительной оценки свойств пропиленгликолевых хладоносителей при различных температурах

2.7. Выводы
ГЛАВА III. Построение моделей, связывающих факторы и параметры оптимизации состава хладоносителей
3.1. Методологические основы оптимизации состава хладоносителей с помощью математико-статистических методов планирования экспериментов
3.2. Оптимизация состава хладоносителей методом планирования эксперимента
3.3. Характеристика методов построения математических моделей
3.3.1. Формализация экспериментальных данных методом наименьших квадратов
3.3.2. Двухуровневый план факторного эксперимента ПФЭ2П
3.3.3. Уравнения, используемые для расчетов коэффициентов «Ь» по планам ПФЭ2П
3.4. Метод планирования эксперимента, как наиболее приемлемый при активном воздействии на водно-органическую систему
3.4.1. Методы построения математических моделей
3.4.2. Поиск оптимального состава хладоносителей с помощью-уравнений регрессии
3.4.3. Аппроксимация целевых функций для оптимизации параметров и разработки ВПГЭ хладоносителя, содержащего 14аС
3.5. Проверка адекватности математической модели
3.5.1. Теоретическое и экспериментальное обоснование взаимосвязи между относительной вязкостью раствора и энтальпией гидратации
3.5.2.Физико-химические модели транспортных и термодинамических свойств водных растворов электролитов при низких температурах
3.5. Выводы
Глава 4. Исследование коррозии сталей в водных и водно-пропиленгликолевых растворах солей
4.1. Методика коррозионных испытаний

4.2. Исследование коррозионных свойств углеродистой стали в водном растворе хлорида кальция с перманганатом калия в качестве ингибитора
4.3. Коррозионные свойства сталей в водно-пропиленгликолевых растворах хладоносителей
4.4. Выводы
Глава 5. Энергетическая и технико-экономическая эффективность применения электролит-содержащих воднопропиленгликолевых хладоносителей
5.1. Теоретическое обоснование и критерии оценки энергетической эффективности применения хладоносителей для холодильной машины
5.1.1. Влияние теплофизических свойств хладоносителя на энергетическую эффективность работы ПКХМ
5.1.2. Расчет теплотехнических характеристик ПКХМ с помощью математической модели
5.1.3. Сравнение технико-эксплуатационных параметров электролитных и не содержащих электролит ВПГ хладоносителей
5.2. Экспериментальное исследование влияния свойств ВПГЭ хладоносителей на энергетические показатели одноступенчатой ХМ
5.2.1. Цель и задачи исследования
5.2.2. Экологические характеристики, состав и физико-химические свойства
хладоносителей, подлежащих испытаниям
5.2.3.Экспериментальный стенд
5.2.4. Методика проведения стендовых испытаний и обработки экспериментальных данных
5.2.5. Анализ результатов эксперимента
5.3. Оценка технико-экономической эффективности ХМ при использовании электролит-содержащих ВПГ хладоносителей
5.4. Рекомендации по применению ВПГЭ хладоносителей в системах косвенного охлаждения и при замораживании пищевых продуктов
5.5. Выводы
Основные результаты работы

Число сольватации иона п5 можно рассчитать по формуле:
«,=—1.
где У0 - объем сольватированного иона радиуса Якр -
кристаллографический радиус иона.
Радиус сольватированного иона вычисляется по уравнению [218]:

^=-4-, 1.
Мо оо
где г - заряд иона; ро - динамическая вязкость растворителя; X,» — предельная эквивалентная электропроводность раствора электролита.
Зная факторы, определяющие величины КА и п$, можно целеноиравленно выбрать электролит, присутствие которого обусловит возможно более низкую температуру кристаллизации трехкомпонентного раствора.
В целом использование водно-органических электролитных систем дает возможность получать композиции с улучшенными прогнозируемыми свойствами по вязкости, температуре замерзания, по способности оказывать коррозионное действие.
1.4.Анализ свойств ингибиторов коррозии в нейтральных водных
растворах солей
1.4.1. Механизм электрохимической коррозии и факторы, влияющие на
скорость
Металлы имеют зерненную структуру. Тело отдельных зерен и их границы имеют разные электродные потенциалы. Поэтому поверхность любого металла представляет собой группы короткозамкнутых микроэлектродов, которые начинают функционировать при контакте металла с электролитом. Это приводит к коррозионному разрушению металла.
Во время работы микрогальванических элементов одновременно протекают два электродных процесса: