Методы расчета фазовых равновесий и термодинамических параметров состояния многокомпонентных рабочих тел систем охлаждения

• Автор: Рувинский, Генрих Яковлевич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Одесса
• Количество страниц: 134 c. : ил

Содержание

Введение. .

1. Обзор способов представления термодинамической поверхности

и методов расчета свойств МРТ систем охлаждения

1.1. Основные задачи, возникающие при описании свойств МРТ. Требования, предъявляемые к методам их решения .

1.2. Способы представления и расчета равновесных свойств

МРТ при различных наборах независимых переменных

1.3. Основные подходы к расчету фазовых равновесий МРТ .

2. Расчет термодинамических параметров состояния рабочих тел

в однофазной области на основе ЕУС .

2.1. Расчет плотности вещества по ЕУС при независимых Р и Т

2.2. Расчет термодинамических параметров, определяемых каноническими уравнениями состояния .
3. Метод расчета фазовых равновесий в бинарных смесях на
основе единых уравнений состояния . .
3.1. Постановка задачи. Структура алгоритма . .
3.2. Анализ парожидкостного равновесия бинарных смесей . .
3.3. Расчет фазовых равновесий в бинарных смесях, .формирующих гетерогенную жидкую фазу
3.4. Определение параметра перекрестного взаимодействия
ЕУС смеси.
4. Расчет фазовых равновесий МРТ систем охлаждения .
4.1. Постановка задачи. Алгоритм ее решения
4.2. Выбор начальных приближений
4.3. Разработка системы ограничений, налагаемых на независимые переменные
4.4. Анализ трехфазных равновесий в трехкомпонентных расслаивающихся смесях III
Заключение и выводы.
Литература


Препятствием при выборе часто служит отсутствие надежных методов расчета свойств МРТ на основе удобной в остальных отношениях модели. Так осуществляется переход ко второму этапу - к задаче построения эффективных методов определения свойств МРТ. Ввдавать надежные термодинамические данные чистых веществ и их смесей в широком диапазоне изменения температур и давлений. Указывать агрегатное состояние. Обходиться минимальным количеством исходных данных. Выбирать путь расчета, ведущий к минимальной ошибке. Указывать возможную ошибку. Минимизировать время расчета". Отметим, что, если требования первого пункта в основном относятся к термодинамической модели вещества, то остальные пять - непосредственно к методу расчета свойств. Разнообразие используемых моделей требует добавить еще одно существенное требование - независимость методов расчета свойств от конкретной модели уравнения состояния вещества. Обзору основных способов представления термодинамической поверхности и методов расчета свойств МРТ посвящены следующие параграфы данной главы. Термодинамические параметры состояния, необходимые для анализа систем охлаждения, могут быть представлены с помощью трех распространенных на практике способов: в виде уравнений состояния (аналитически) , таблиц свойств вещества и диаграмм. Диаграммы состояния давно применяются в инженерной практике, причем особенно широко распространены (Т9Н)~ и (7,5) - диаграммы. Они дают возможность наглядно представить процессы, протекающие в установках. Однако в настоящее время точность экспериментального определения параметров состояния значительно выше точности их графического изображения. Поэтому таблицы параметров состояния дают по сравнению с диаграммами гораздо более высокую точность. Применение ЭВМ в расчете циклов при табличной форме задания свойств вещества требует решения ряда дополнительных задач, не перечисленных в табл. Наиболее полно такой подход реализован в работе //, посвященной разработке математической модели термодинамической поверхности гелия-4. Для создания этой модели была проведена аппроксимация свойств гелия полиномами по методу наименьших квадратов. Исходными данными послужили таблицы свойств гелия-4, полученные на основе ЕУС. Аппроксимационные зависимости были найдены для каждой из опорных изобар в диапазонах по давлению Р =0,. МПа, по температуре 7=4,4. К. Шаг между изобарами увеличивался с ростом давления. Каждая изобара была разбита на два участка, раздельно описанных полиномами 8-й степени. ЭВМ в виде массивов чисел. При использовании таблиц для каждого заданного давления производился поиск опорных изобар, после чего значение искомой функции определялось с помощью квадратичной интерполяции. В настоящее время в качестве рабочих тел используются десятки веществ и их смесей. Все чаще анализ цикла холодильной или криогенной установки связан с задачей выбора оптимального состава смеси. Построение диаграмм или таблиц состояния даже для бинарной смеси задача, практически невыполнимая. Поэтому такой подход,в основном, сохраняется в учебных и оценочных расчетах термодинамических циклов с фиксированным составом МРТ. В то же время уравнения состояния позволяют представить в компактной форме информацию о свойствах рабочего тела. Использование ЭВМ дает возможность оперировать сложными уравнениями и непосредственно вычислять параметры состояния, исключая работу с диаграммами и таблицами. По характеру представления термодинамической поверхности уравнения состояния можно разбить на две группы: кусочные и единые. Кусочные уравнения состояния (КУС) описывают свойства какой-либо фазы вещества в сравнительно узком диапазоне изменения параметров состояния. Несомненным достоинством этих уравнений служит достаточно высокая точность описания свойств рабочих тел при простой форме и небольшом числе экспериментально определяемых коэффициентов. Использование подобных уравнений в прикладных исследованиях обычно не предъявляет жестких требований к быстродействию и объему памяти ЭВМ. Однако этим уравнениям присущ ряд недостатков.