CC BY
208
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №1/2016 ISSN 2410-6070
УДК 62-176.2
А.М. Гафуров
инженер кафедры «Котельные установки и парогенераторы» Казанский государственный энергетический университет
Н.М. Гафуров
студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет
Г. Казань, Российская Федерация
ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА СО2 В КАЧЕСТВЕ
НИЗКОКИПЯЩЕГО РАБОЧЕГО ТЕЛА
Аннотация
В статье рассматриваются основные физико-химические и термодинамические свойства низкокипящего рабочего тела СО2.
Ключевые слова
Углекислый газ СО2, физико-химические и термодинамические свойства
Углекислый газ СО2 (R744) представляет собой негорючий естественный дешевый хладагент, который все шире используется в холодильных установках. Применение СО2 чрезвычайно перспективно не только из-за простоты его получения, но и потому, что использование этого газа в различных агрегатных состояниях (газ, жидкость, твердое вещество) позволяет решать различные технологические задачи. Обезвоженный диоксид углерода (как газообразный, так и жидкий) не коррозирует металлы.
Как видно из диаграммы P - T - р (давления - температуры - плотности) на рис. 1, плотность СО2 изменяется в зависимости от давления и температуры по винтообразной плоскости, увеличивающейся от сверхкритического к докритическому полю вплоть до твердой фазы. При этом наибольшее значение плотность достигает в докритической области 1200 - 900 кг/м3 [1].
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350,
Температура, К
Рисунок 1 - P - T- р диаграмма равновесного фазового состояния СО2.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №1/2016 ISSN 2410-6070
Основные физико-химические и термодинамические свойства рабочего тела СО2 в сравнении с водой Н2О представлены в таблице 1 [2].
Таблица 1.
Показатель параметра, размерность СО2 Н2О
Молекулярная масса, г/моль 44,01 18,015
Температура тройной точки, К 216,59 273,16
Давление тройной точки, МПа 0,518 0,00061
Плотность жидкости тройной точки, кг/м3 1178,5 999,79
Плотность газа тройной точки, кг/м3 13,762 0,00485
Кинематическая вязкость жидкости тройной точки, см2/с 0,002178 0,0179
Кинематическая вязкость газа тройной точки, см2/с 0,0079 18,428
Теплопроводность жидкости тройной точки, Вт/м-К 0,180 0,561
Теплопроводность газа тройной точки, Вт/м-К 0,011 0,017
Изобарная теплоемкость жидкости тройной точки, кДж/кг-К 1,953 4,22
Изобарная теплоемкость газа тройной точки, кДж/кг-К 0,908 1,884
Теплота фазового перехода тройной точки, кДж/кг 350,38 2500,9
Критическая температура, К 304,13 647,1
Критическое давление, МПа 7,3773 22,064
Критическая плотность, кг/м3 467,6 322
Максимальная температура нагрева, К 2000 2000
В технических расчетах часто пользуются кинематической вязкостью, представляющей собой отношение динамической вязкости к плотности. Вязкость - это способность газов или жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим усилиям, обусловленная силами сцепления между молекулами вещества. Кинематическая вязкость диоксида углерода в тройной точке в восемь раз ниже вязкости воды. Жидкая углекислота обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи, небольшие гидравлические потери при транспортировке по трубопроводам, исключительную компактность систем, возможность использовать медные трубопроводы.
Наиболее перспективным является использование сжиженного углекислого газа СО2 в качестве рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина. При этом оптимальный температурный диапазон использования составляет от 80°С до минус 50°С. Это обусловлено повышенным давлением насыщенного газа СО2 в контуре циркуляции теплового двигателя [3, 4].
Список использованной литературы:
1. Гафуров А.М. Утилизация сбросной низкопотенциальной теплоты ТЭС в зимний период времени для дополнительной выработки электроэнергии. // Энергетика Татарстана. - 2014. - № 2 (34). - С. 21-25.
2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности термодинамического цикла при использовании углекислого газа СО2 и пропана СзИв. // Инновационная наука. - 2015. - № 11-2 (11). - С. 32-34.
3. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Перспективы утилизации тепловых отходов на тепловых электрических станциях в зимний период. // Инновационная наука. - 2015. - № 10-1 (10). - С. 53-55.
4. Гафуров А.М., Калимуллина Р.М. Сжиженный углекислый газ в качестве рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2 (12). - С. 38-40.
© Гафуров А.М., Гафуров Н.М., 2016
