Исследование фазовых превращений при низких температурах в многокомпонентных рабочих телах, содержащих примеси масла тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.09 ВАК РФ

Юдин, Борис Вадимович АВТОР
кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
1993 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.09 КОД ВАК РФ
Автореферат по физике на тему «Исследование фазовых превращений при низких температурах в многокомпонентных рабочих телах, содержащих примеси масла»
 
Автореферат диссертации на тему "Исследование фазовых превращений при низких температурах в многокомпонентных рабочих телах, содержащих примеси масла"

МОСКОВСКИЙ ШОТЪТШПГЖИЙ ИНЮТЯТУТ ( технический университет )

I Е

На нраваг рукописи

Цдин Борис Вадимович

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ НИЗКИХ ТИШЕРАТУРАХ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАБОЧИХ ТЕЛАХ, СОДЕРЖАЩИХ ПРИМЕСИ МАСЛА

Специальность 01.04.09 - Яизика низких тедааратур

Автореферат 1 диссертации на соискяниа ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1393 г.

Ребото выполнена на Кафедре криогенной техники Московского вкерготичоского института

Научный руководитель: доктор технических наук.

Ведущая организация: Научно-производственное овх-едшшшш

криогенного машиностроения ( НПО Криоген-мош ), г.Балашиха

Защита состоится 11 марта !9934г., в '4 часов но заседании специализированного совета К 0Ы3.16.02 и Московском шюрготичес-ком институте, Красноказарменная ул., д.17, корпус Т, кпф. ИГФ, К.206.

Отзыв, засоренный печатью, просим присылать по адресу: Москва, 105835, ГСП, Е-250, Крэсноказнрмшшая ул., д.14, Учений Совет МЭЙ.

С дисснртациой можно ознакомиться в биолиотэке МЭИ.

П])офессор М.Ц.Боярский

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ИЛ'.-Кеш-ичь

доктор технических наук, профессор В.С.Охотки

УчошШ секретарь специализированного совота К 053.16.02

-з-

ОБЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дроссэльно-регеноративше системы (ДРС) находят широкое применение в холодильной технике благодаря относительной простота конструкции, надежности и эффективности. В отих системах получение холода основано на сочэташгл процессов регенеративного теплообмена и расширения рабочего тела в лтос-сельном устройстве ( вф^ект Джоуля-Томсона ). При использовании в ДРС компрессоров с жидкой смазкой достигается очень высокая надежность ( наработка на отказ - десяти тысяч часов). До последнего времени такие системы работали, в основном, на одно-компонептных работах толах в области уморенного охлаадения.

Использование многокомпонентных рабочих тел (МИ) позволило обеспечить высокую термодинамическую эффективность ДРС и при очень низких, в том число криотемяературах. Нрименоние в таких системах компрессоров с жидкой смазкой может привести к созданию надежных, высокоэффективных и относительно простых установок для получения температур охлаждения TQ < 120 К.

В ДРС часть масла из компрессора гложет попадать в рабочее тело и с ним в холодный блок. При разработке перспективных ДРС для весьма низких температур основная трудность состоит в обеспечении циркуляции рабочего тела в условиях, когда возможно образование твердой фазы масла. Особенности формирования твердой фазы изучены недостаточно даже в МРТ без примесей масла. Изучение смесей МРТ с маслом вызывает дополнительные трудности из-за особых свойств масла. Отсутствие в нужном объеме соответствующих литературных данных определяет необходимость проведения как экспериментальных исследований, так и разработки методик расчета процесса образования твердой фазы масла в смесях с МРТ.

Цель работы : экспериментальное изучение и теоретическое описание процессов образования твердой фазы масла в смесях с хладагентами.

Научная новизна результатов. 1. Впервые на основе экспериментов выявлены особенности образования твердой фазы масел в смесях с хладагентами. Показано, что при температурах ниже линии ликвидус возможна устойчивая циркуляция многокомпонентных рабочих тел, содержащих мелкодисперсную твердую фазу масла.

2. Для расчета температуры ликвидус в маслосодержащих смесях предложена методика, основанная на использовании псевдосвойств масла - температуры и теплоты плавления. Псевдосвойства могут Сыть найдет! по данным для одной бинарной. смеси и использовать--с я для расчета фазового равновесия в других, бинарных и многокомпонентна смосях, содержащих масло.

3. Для выделения факторов, определяющих кинетику образования твердой фазы масла в смесях с хладагентами, предложена методика, расчета по которой показали, что наибольшое влияние на размер частиц твердой фазы масла оказывают вязкость смеси и темп ее охлаждения.

Автор вь'косит на защиту, положения, определяющие научную новизну результатов. Кроме того защищаются следующие результаты исследований:

1) экспериментальные данные о температуре начала образования твердая фавн и температуре ликвидус в смесях масел ХФ-22С-16 и >3.1-1 с углеводородами;

2) экспериментальные данные о температурах расслоения кидкости в смесях этих масел с фреоном R142 ( c2h3cif2 );

3) найденные значения псевдосвойств - теплоты и температуры плавления масел ХФ-22С-16 и ХМ--1;

4) результата экспериментальных исследований смазывающей способности смесей масел с н-пентаном.

Практическая цэшгость и реализация результатов. Проведенные экспериментальные исследования образования твердой фазы масел в смесях с хладагентами, а также разработанные методики и компьютерные программы расчета основных характеристик этого процесса позволяют выбирать тип масел для компрессоров низкотемпературных устновок на МРТ.

Результат» работы использовались при разработке криогенной дроссельной систем; на азотный температурный уровень, проводимой в соответствии с Государственной программой "Смеси" #70001I в ШЮ Кркогешаш, а такке при разработке альтернативных рабочих тол для каскадных холодильных установок во ВНИИХолодмашо. Апробация роботы.!.

Результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах ко^зд^л КТ МЭИ, 50-Я научной конференции ОТИПП ( Одесса, 1990 г.), Всесоюзной научно-практической конференции "Холод - народному хозяйству " ( Ленинград, 19Э1 г.), Мзхдуна-

родной научно-техлической конференция "Криогеника-91 " ( Москва, 1991 r.)i 14-й Мекдународной конференции по криогенной технике и материалам (Киев, 1992 г.).

Публикации. По томе диссертпциотюй работа опубликованы б печатных работ.

Структура и объем работа.

Диссертация состоит из вводения, пяти глав, гшводов и списка использованной литература. Объем работа 163 страницы гш-нописного текста, юошчая 38 рисунков и 19 таблиц. Библжн•рафия содержит 96 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована иктуальность теш, сформулировато цель исследования, научная новизна и основные результата, шшо-сишэ на защиту. Дано краткое излокение основных результатов работы.

В первой главе рассмотрели особенности функциот1ровага<я низ ко то шга р а турных ДРС с MPI' на базе компрессоров с ¡кидкой смазкой. Проведен анализ процессов в элементах таких систем с учетом влияния компрессорного масла. Показано, что параметры фазовых равновесий и фазовых переходов пар - жидкость, жидкость - кидкость и ¡кидкость - твердое чэло имеют первостепенное значение при определении работоспособности основных элементов системы. При низких температурах охлаждения особую актуальность приобретает процесс возможного образования твердой фазы масла, гак как циркуляция МРТ может бить нарушена из-за забивки твердой фазой гидравлических коммушгкаций.

Результаты испытаний ряда криогенных систем о МРТ на базе компрессоров с жидкой смазкой показали, что во многих случаях /дается обеспечить устойчивое функционировало установок без злокной ситемы очистки от масла. При этом, однако, изучения фоцессов образования твердой фазы в МРТ с примесями масла при сриотомпературах-но проводилось, что не позволяет целенвправ-19ННО подходить к разработка ДРС на базе компрессоров с жидкой мазкой.

Учитывая актуальность этих проблем были сформулированы ос-овнне задачи расчетяо-вкспериментального исследования.

Вторая глава посвящена изучению фазового порвхода жидкость

-£ -

- твердое тело в маслссодеркаауа смесях (МС) в статических условиях. Задачи экспериментального исследования связаны с определенном температуры начала формирования твердой фазы ТЕ и температуры ликвидус Ть в МС, оценкой подвижности смеси, содержащей твердую фазу масла, а также параметров фазовых равновесий -давления, температуры и концентраций равновесных фаз._

Били разработаны и изготовлены два экспериментальных стенда. Универсальный стенд (рис.1) предназначен для исследования фазовых равновесий различных типов. Экспресс - установка (рис.2) давала возможность изучать особенности процесса образования твердой фазы в смесях при повшошшх темпах охлаждения. Схема и конструкция стендов обеспечивали следующие возможности: приготовление смеси масло - хладагент ( масло - смесь хладагентов ) заданного состава; изменение и измерение температуры смеси в интеравле 80 - 300 К; измерение концентраций равновесных фаа давления над смесью; визуальное наблюдение за особенностями процесса образования твердой фазы во всем интервале температур и давлений.

Универсальн"^ стенд позволял проводить исследования липь • при малом темг.з ( менее 2 К/мин ) изменеш:я температуры смеси в ячейке. Это необходимо и оправдано при изучении фазовых равновесий, так как для /-остикения равновесия требуется значительное 1>ромя. Основной элемент ушшерсального экспериментального стенда (рис.1) - прозрачная рабочая ячейка (2), в которую помещалась исследуемая смэсь, допускала г-изуалыше наблюдения при температурах от 85 до 300 К и давлении до 2 Ша. Через медный тепловой мост она охлаасдалао,- кидким азотом из ванны (3). Температура смеси регулироьйлось электрическим нагревателем (9), подключенным к системе стоматического задания и поддержания температуры. Внутри г.чейки располагалась, механическая мошалка, приводимая в дпиение электродвигателем через мапштную муфту. Мешалка с-чулаша для быстрого перемешивания фаз с целью досткже-

фазового равновесия. Смесь хладагентов нужного состава готовилась в блоке приготовления смеси (6-о).

Максимальная абсолютная погрешность измерения температуры составляла 0,5 К, давления - О,0004 МПа для нигиого продела (до 0,25 МПа) и 0,01 МПа для верхнего предела (до 2 МПа).

Состав определялся с помощью хромитографа ЛХМ-68 с погрешностью не более 0е01 мольных долей.

хроматографу

М-

Ааот

Рис Л. Принципиальная схема универсального стенда.

тъ

N¡,0«)

Рис,2. Принципиальная схема экспресс-установки.

- Ô "

В экспресс-установке (рис.2) смесь помещалась в ячейку (1 ) из оргстекла объемом 5 мл, которая охлавдалась погружением в жидкий азот. Используя сменные ячейки с различной толщиной стенок, а также варьируя время погружения и* в азот, можно било изменять темп охлаждения, который составлял 10 ...300 К/мин. Ячейка была прозрачной, что позволяло контролировать фазовое состояние смеси визуально. Внутри ячейки били расположены влек-тронагрователь (г) для отогрова смеси и термопары. Заправка маслом производилась с помощью мерного шприца через штуцер (3), другие компоненты смеси подавались из баллонов (4) через капилляр.

На этих экспериментальных стендах били проведены исследо-ва)шя образования твердой фазы масел ХФ-22с-16 и ХМ-1 в смест с пропаном, бутаном и пентаном, которые входят в состав перс- . пективдах MPI' в качестве высококипяощх компонентов, а также с фреоном к 142.

Некоторые из полученных вкспериментальыых результатов представлены на рис.3, 4 в I - { диаграмме ( - массовая концентрация масла ). На рисунках приведет линии начала образования • твердой фазы мосла при охлаждении Т°Ц) и линии ликвидуса TL(|). Темп охлаждения в экспериментах составлял около 1 К/с. На экспресс установке с помощью сменных ячеок с различной толщиной станок проводились сравнительные опыта с увеличением темпа до 5 К/с и уменьшением до 0,1 К/с. Это не оказывало существенного влияния на измеряемые темпоратури Тв.

Многократные испытания позволили выделить слодуюдае качественные особенности процесса образования твердой фазы: твердая фаза масла формировалась в виде мелкодисперсной и подвиааюй шуга; наблюдалось преимущественное образование твердой фазы в объеме смеси, а не на стенках ячейки; наличпо устойчивых мета-стабильных состояний жидкой фазы при значительном пореохлагдо-нии ( ДТ = 10...30 К ).

Для окстраполяции результатов на другие смеси была разработана методика расчета фазового равновесия ю:дкость - твердое тело в НС.

Используя предпосылку о том, что твердая фаза состоит лиэь из молекул масла, а также применяя аппарат избиточных термодинамических функций можно записать следупцео уравншшо для определения темперитуры ликвидус TL:

Рис.3. Образование твердой фазы масла,

а) смесь ХФ-22с-16 - пропан, б) ХФ-22с-16 - изобутан Л - эксперимент <7 - эксперимент 'Г5, а-эксперимент ^ ■- - расчетная линия ликвидус.

.1. к 130 120 ПО 100 90

;

-- ___________ «

1— и -

О 10

го

зо

Рис.'). Образование твердо« ({азы в смеси ХМ-1 - пропан О - эксперимент л _ эксперимент 'Г5, - - расчетная линия ликвидус (А=1,0).

Т, К 235

О 20 ¿10 60 00 100 а)

V 160

Ум/«

О 20 40 60 80 100

Г)

Рис.5. Пограничная кривая равновесия падкость - жидкость, а) ХФ-22с-16 - В1П2. б) ХМ-1 - Ш2 , О - эксперимент, 'Л - температура ликвидус Iй.

V 1 - > + ПгЛп 7« = <1 >

т

где тт - коэффициент активности масла в растворе. Величины ; т п (1) соответствуй теплоте и температуре плавления масла. Так как для масла гаш ¡50 могут быть определены экспэрименталь-110, то нами преджжшо рассматривать их в качестве псевдо-свойстзз, для нахождения которых можно использовать часть экспериментальных дашшх по фазовым равновесиям в МС.

Для определения Ь были использованы дашше по линии ликвидус в одной из бинарных МС при малом содержании масла в смеси; при атом мокло положить 1п 7т = ооп<^ = л. Тогда, уравнение (1) переходит в уравнение прямой и координатах 1/Т, 1п х. Представив экспериментальные точки (Т1*, х^) для выбранной НО в этих координатах, ч записав уравнение аппроксимирующей их прямой в виде

Е1 / Т + 1п х + Ь = О, (2)

МОКЛО найти ЗНаЧСНИО Ь = а I! .

ш

Для"определения Тт предложено использовать дашше о температуре ликвидус в смеси с гетерогенной хыдкой фазой Ть. Используя разработанное программное обеспечеш:е, была определена зависимость волагапш (Тп - Ть) от концентрации кристаллизующегося компонента в одной из жидкие фаз хх, используя которую, можно определить Тт, зная Ть и

Описанный способ бил применен для нахождения псовдосвойств мйсел ХФ-22с-16 и ХМ-1.

Для определения Т по предлокешой мотодико был подобран 'компонент - фреон Н142, в смеси с которым оба масла формируют гетерогенную жидкую фазу. Экспериментально онредолегаша граници двухфазной области и томпературы ликвидус Ть приведены на рис.5. Используя эти дашше, были найдены значения Тп-

< Для определения величин могут быть использованы дашше о линии ликвидус и одной из бинарных систем. Принципиально возможно использовать такие дашт^ для с?леси с фреоном Ш42, что позволяет определить псевдосвойства по данным об одной смеси. В работе в целях удобства были использована дашше Ть(£) для смесей с пропаном, которые аппроксимировались уравнением (2). Определив коэффициент а в (2), нашли

Псевдосвойства и Т для изученных масел, найденные по описанной методике, представлены в таблице 1.

Псевдосвойства и 'Г масел. Таблица 1

масло Дж/моль (кДж/кг) V К

ХФ-22С-16 ХМ-1 42500 (133) 11100 (18,5) 230 175

Используя найдвшше значения и 1в, с помощью уравнения (1) были описаны зкспериментальные данные для остальных бинарных систем < рис.36 ) с ХФ-22с-16, а также данные для тре¿компонентной системы с ХЫ-1 ( табл.2 ). Экспериментальные и рассчитанные значения температур ликвидус удовлетворительно согласуются, что подтверждает возможность применения предложенного метода для прогнозирования зависимости в других маслосо-

держащих смесях.

Таблица 2

Экспериментальные и расчетные данные по образовании твердой фазы в трехкомпонентной смеси ХЫ-1 - пропан - метан ( для смеси ХМ-1 - метан коэффициент А = 5,0 )

Массовая концентр. Мольная концентр. ТЬ,К ТЬ,К

компонентов смеси компонентов смеси вкспе- расчет

ХМ-1 - СаПд - сн4 ХМ-1 - С3Нд - СН4 римент

14 - 72 - 14 1,6 - 65,4 - 33 139 188

33 - -15 - 52 4,3 - 42,7 - 53 161 159

2 третьей главе на стенде, имитирующем условия течения рабочего тела в реальной ДРС, проведено экспериментальное исследование режимов образования и транспорта шуги. Принципиальная схема стенда приведена на рис.6.

Циркуляция рабочего тела по контуру обеспечивалась одноступенчатым поршневым компрессором с жидкой смазкой ХКВ6-1 (1). МП', выходившее из компрессора, очищалось от капельного масла в фильтре (2). Затем в поток с помощью дозатора (3) добавлялось в

необходимом количестве исследуемое масло. Таким образом, задавая расход масла из дозатора, при известном расходе рабочего тела можно обеспечить необходимую концентрацию масла л потоке. После охлакдшшя в противоточном теплообменнике (4) до нужной • температуры смесь поступала в прозрачную ячейку (6), которая позволяла вести наблюдения за особенностями течоння маслооодер-яащей смеси при низких температурах. После нагрева в теплооб-мешшке (4) обратный потек поступал в маслоотделитель (10), где происходило отделение капельного масла, и очищенный поток поступал долее в компрессор. Дополнительное охлаждение потока до задвшюй температур« производилось контуром (5), в который подавался жидкий азот. Система охлаждения допускала проведение исследований npi температурах 85...300 К и давлении в потоке до 2 Шо.

Ячейка (6) изготовлена из оргстекла и имеет две камеры, соединенные через смонный участок, выбором конструкции которого можно имитировать различные элемента проточной части ДРС, например, дроссель. Наблюдая за смесью в каморах до и по- ело исследуемого участка, а также фиксируя давление в каморах, мокло сделать вывод "о возможности бесперебойного протекшпш взвеси через исследуемый тип дросселя, а также наблюдать воз- могашй процесс накопления твердой фазы в одной из камер.

На описашгом стенде была проводона серия экспериментов по изучению особенностей образования твердой фаза масол ХФ-22С-16 и ХМ-1 в смеси с углеводородами, и пзотло - углеводородным НРТ.

Для систем ХФ-22С-16 - пропан и ХФ-22с-16 - изобутан получена зависимости температуры начала формировшшя твердой фазы масла в потоке TB(g). Они приведены на рис.3 в сравнении с температурами Форшгровшшя твердой фазы масел в статических условиях Та(Н.

Сравнешт температур Тв и Твпоказ>гвает,- что эти величины Слизки по.значению и можно считать, что в пределах погрешности они описываются одной и той не зависимостью.

Как п этих смесях, так и в исследованных системах ХФ-22С-1G - азот - метан - пропан - изобутан и ХФ-22С-16 - азот - пропан, близких по составу к типичным МРТ, при содериашш масла до 4 массовых процента твердая фзза масла представляло собой мелкодисперсную взвесь, которая беспрепятствешю проходила через капилляр в ячейке.

Р,

1_/

-сх>

В1

г1>—%

V Р 11 Н^вг 7

■I__ СхН/

1 - компрессор

2 - фильтр

3 - дозатор масла А - теплообменник

5 - охлаждающий контур

6 - ячейка

7 - криостат

8 - дьиар с жидким азотом

9 - вакуумный насос

10 - сепаратор

11 - заправочный штуцер

Рис. 6 Принципиальная схема стенда

В смесях ХМ-1 - пропан, ВМ - пропан - азот при содержании масла до 3% и температуре потока до 50 К образования твердой фазы масла но наблюдалось. Лишь з смеси ХМ-1 с пропаном и мотаном при Т 90 К наблюдалось слабое помутнение смеси. Четко зафиксировать температуру появления или исчезновения этого помутнения не представилось возможным ввиду чрезвычайной малости количества твердой фазы в потока. Это согласуется с данными, полученным в главе 2, в соответствии с которыми формирование твердой фазы масла в исследуемых смесях должно начинаться при температуре шике 90 К.

Проведенные исследования показали, что мелкодисперсная структура и подвижность шуги с твердой фазой масла может обеспечить циркуляцию пршесей масла в контуре ДРС на криогенном уровне темеператур.

Четвертая глава посвящена моделировании неравновесного процесса образования твердей фазы масла в смесях. Для оценки факторов, наибольшим образом влиящнх на размеры образующихся частиц твердой фазы нами предложена методика описания кинетики этого процесса, который для краткости будем называть кристаллизацией, имея в виду условность использования термина "кристалл" для обозначения частиц твердой фазы масла.

Для моделирования процесса массовой кристаллизации использовано известное в литературе приближенно свободного роста в предпосылка о независимости ладейной скорости роста кристалли о от его радиуса:

•V

" г 3

У8(1) = | 7С Г Г / «(Ьг) Мг 1 > аг,. (3)

о Ч

где - суммарный объем растущий твердой фазы в зависимости

от времени 1;; .7 - частота образования зародишей твердой фазы ( нуклеащш ).

Для оценки частоты нуклеошш Л использсвап подход уже опи-спгашй п литературе в предпосылке о гомогенном характере нуклеащш:

л ~ Н В-вхр ( -Ло / м? ), (4)

где и - число молекул, могучих стать центрами кристаллизации; в

- частота присоединения молекул к кристаллу; ¿о - работа образования «Дорического зародыша кристалла:

16 1С о3 \\

да --—£, (б)

где а - поверхностное натяжение на границе раздела жидкой и твердой фаз; ув - удельный объем твердой фазы; Ац - разность : химических потещдиалов переохлажденной жидкости и кристалла. Величина о не может быть определена экспериментально, поэтому в работе она рассматривалась в качестве параметра, который должен быть найден с использованием полученных данных о предельном пе-реохлавдешш жидкого раствора.

Проведешшя оценка скорости роста кристалла в соответствии с возможными механизмами: диффузионным, кинетическим, тепловым показала, что лимитировать рост будет стадия диффузии. Поэтому для оценки скорости роста и кристалла использовалось выражение,

описывающее диффузионный рост в сферическом приближении:

„ ---(6)

г . ь

где V®, vL - удельный мольный объем твердой фазы масла и жидкого раствора; Л - коэффициент диффузии; Ах - концентрационный напор; г - радиус кристалла.

С учетом (4)-(6) исходное выражение (3) представляет нелинейное интегральное уравнв>ше. Для его решения нами предложен способ сведения его к системе четырех обыкновенных дифференциальных уравнений, которая затем решалась численным методом на ЭВМ.

На основе проведенных расчетов было выявлено, что вязкость раствора и темп охлаждения смеси являются факторами, влиящим на размер частиц твердой фазы наиболее сильно. Для примера на рис.7 и 8 представлены зависимости максимального диаметра кристаллов от темпа охлаждения смеси, а также от вязкости смеси на примере системы ХФ-22с-16 - пропан, которые иллюстрируют сделанные выводы. Полученные зависимости позволяют оценивать влияние состава смеси и темпа ее охлаждения на размеры частиц твердой фазы масла с целью обеспечения беспрепятственного прохождения шуги через тот или иной тип дроссельного устройства.

В пятой главе приведены результаты практического использо-

-п-

Рис. 7,. Зависимость наксиналыюго радиуса и общего количества кристаллов от темпъ охлаждения.

Рис.0.' Зависимость максимального радиуса кристаллов от вязко'сти раствора.

вания разработанных методов.

На их основе проведен выбор компрессорного масла для крио-рефрга:.";''""ора на 80 К для охлаждения ВТСП устройств, построенного на базе двухступенчатого компрессора с жидкой смазкой.

Разработанные•стенды и методики такие были использованы для анализа циркуляции масла в низкотемпературном контуре каскадной холодильной установки при добавлении в рабочее тело (фреон К13) углеводородов. Показано, что для обеспечения надежной циркуляции масла содержание углеводородов должно быть не. ниже 40 %.

При решении практических задач учитывалась но только цир- • куляция рабочего тела в криоблоке, но и анализировалось изменение термохимической стабильности и смазываицих свойств масла при растворении в нем компонентов рабочего тела. На примере пар масло - пентан экспериментально показано, что растворение углеводородов в компрессорном масле, как правило, не ухудшает сма-•зыващих свойств последнего. Термохимическая стабильности этих смесей также удовлетворительна.

выводи

1. Возможны такие сочетания рабочего тела и компрессорного масла, при охлаждении которых формируется шуга с мелкодисперсной твердой фазой масла, что обеспечивает бесперебойную циркуляцию рабочего тела в дроссельных рефрижераторах вплоть до криотемпе-ратур.

2. Расчет температуры ликвидус в смесях, содержащих масла, может быть проведен с использованием известных методов при введении псевдосвойств масел - температуры и теплоты плавления.

, Величины псевдосвойств могут быть определены по разработанной методике на основе экспериментальных данных для одной бинарной системы и использованы для прогнозирования фазовых равновесий в других смесях.

3. Наибольшее влияние на размер частиц твердой фазы масла оказывают вязкость смеси и теш охлаждения. Характер этого влияния может быть оценен на основе предложенной методики описания кинетики образования твердой фазы масла.

Основное содержашю диссертации изложено в работах:

1. Боярский М.Ю., Могорычный В.И.. Юдин Б.В. Формирование твердой фазы в смесях масла о хладагентами // Холод, техн.- 1990.-Внп.6.- С. 17-го.

2. Результаты исследования макета рефрижератора на смесях для криостатироватя ВТСП-устройств на азотном уровне температур /Горбачев С.П., Ладсшш С.Д., Субботин Ю.Н., М.Ю.Боярский, В.И.Могорычный, Б.В.Юдин, В.Д.Белоус // Внсокотемлер. сверхнров-ть.- 1991.- Вып.3-4.- C.G2-67.

3.Боярский М.Ю., Мс.п,;'ичннй U.U., Юдин В.В. Определение линии ликвидус в многокомпонентных криоагонтпх на основе экспери-менталышх исследований.// Сб.ст. "Теплофизнческие свойства веществ и материалов". М.:Изд. стандартов. исследований. 1988. Вып.25- С.11Э-119.

4. I.-оярский М.Ю., Могсричнчй В.И., Юдин Б.В. Рпсчетно-аксперимон-тальноэ исследование кристаллизации многокомпонентных рабочих тел низкотемпературных установок.// СО.ст. Высокотемпературная сверхпроводимость. ВИ|;И 1990. Вып.3-4. С.36-42.

5. МогорычтЯ В.И., Юдин Б.В., Боярский МЛ). Комплексное исследование фазовых равновесий в смесях при ириотомпоратурях

( на англ. яз. ) //'14 Intern. Cryogenics Reg. Conf., Program and aba trao t п.- К i ov, 1992.-P.86.

6. Характеристики циклов на смесях, пореохлаидоштх ниже температуры ликвидус / М.Ю.Боярский, В.И.Могорычный, Б.В.Юдин, О.Н.Подчврняев // Мйждул. ноучно-практич. конф. "Криогеттка-Э1 ": ■ Тез. докл.- И.: ЦЮГГШимнефтемят, 1991.- С. 12.