МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ВС РФ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 62

Немтив В.Г.

канд. экон. наук, профессор, старший научный сотрудник 21 НИО 2 НИУ НИИ ВСИ ВС РФ «Военная академия материально-технического обеспечения имени

генерала армии А.В. Хрулева» (Россия)

Усов Д.Ю.

канд. экон. наук, старший научный сотрудник 21 НИО 2 НИУ НИИ

ВСИ ВС РФ «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева» (Россия)

Колбасюк К.Ю.

старший оператор 10 научной роты НИИ ВСИ ВС РФ «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева» (Россия)

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ХОЛОДИЛЬНЫХ АГЕНТОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ВС РФ

Аннотация: в работе рассмотрен один из способов нахождения коэффициентов самодиффузии и теплопроводности для холодильных агентов, используемых в ВС РФ на примере тетрафторметана, на основе применения потенциала прямоугольной ямы.

Ключевые слова: холодильный агент, тетрафтормета, потенциал прямоугольной ямы, самодиффузия, коэффициент теплопроводности.

Холодильные агенты - предельные галоидопроизводные углеводородов -являются классом веществ, широко применяемым в технике (в основном в холодильной технике). Основными свойствами холодильных агентов являются термодинамические, физико-химические и физиологические свойства.

Последние годы остро стоит вопрос о поиске новых холодильных агентов,

которые должны соответствовать ряду высоких требований. Одними из таких веществ

100

являются гидрофторлефины, которые должны заменить смеси, регулируемые Киотском протоколе 1997 года (действия которого подкреплены Монриальским протоколом (1987 г.)), то есть заменить гидрофторуглероды. Основное преимущество гидрофторуглеродов состоит в том, что у них практически нулевой потенциал глобального потепления, а главным их недостатком является то, что они пожароопасны и очень дороги.

Среди известных холодильных агентов был выбран тетрафторметар (Я14 или СБ4) по ряду причин:

- он является одним из немногих низкотемпературных холодильных агентав (применяют хладагент для получения температуры до -120оС)

- его сферическая молекула позволяет использовать классическое представление молекулярной кинетической теории жидкости и газов.

- он является озонобезопасным, не горючим и не токсичным, хорошо растворимым в масле.

Для определения кинетических свойств тетрафторметана был проанализирован ряд потенциалов взаимодействия, среди которых был выбран потенциал прямоугольной ямы. На рисунке 1 приведен график рассмотренного потенциала.

Рис 1. График потенциала прямоугольной ямы: а - диаметр молекулы; е - глубина потенциальной ямы; Я - расстояние между молекулами.

С помощь потенциала прямоугольной ямы и параметрам, принятыми по Шервуду и Праусницу = 4,103x10-10 м; е/к = 191,1К; s2/ s1 = 1,48) для данного потенциала

были рассчитаны коэффициенты самодиффузии (Du) и теплопроводности (Л0) для тетрофторметана по формулам.

Ло —

Du —

75 64öf

3

8 ра2

к2Т

пт 1

\пт/

При расчете теплопроводности были учтены упругие и не упругие столкновения по Мейсоку-Монченку. Полученные результаты коэффициента теплопроводности и самодиффузии представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Коэффициенты теплопроводности (Ао) и самодиффузии (D11) тетрафторметана в состоянии разряженного газа

T, K G-1010, м Ло103, Вт/(мК) Dii106, м2/с Атаб-103, Вт/(мК)

173,15 5,622 6,74 2,214 6,63

183,15 5,544 7,45 2,449 7,32

193,15 5,474 7,95 2,771 8,13

203,15 5,412 8,80 3,065 8,83

213,15 5,354 9,50 3,374 9,50

223,15 5,298 10,27 3,696 10,35

Также был построен график зависимости отклонения стандартных справочных данных от теоретических значений теплопроводности, и данное отклонение не превышает 2,5%, представленный на рисунке 2, на основании чего можно сделать вывод, что потенциал прямоугольной ямы можно применять для оценки свойств сферически семеричных молекул, наподобие тетрафторметана.

Применение потенциала прямоугольной ямы для определения теплофизических свойств рабочих веществ (холодильных агентов) холодильных установок используемых в Вооруженных Силах Российской Федерации позволит достаточно точно подобрать то или иное рабочее вещество для определённых условий, что позволит сэкономить

достаточное количество расходного материала и экономических затрат на обслуживании оборудования в интересах Вооруженных Силах Российской Федерации.

Рис. 2. График зависимости отклонения стандартных справочных данных от теоретических значений (5х = (Хссд - Храсч)/Хссд где X соответственно Хо)

Список литературы

1. Немтин В.Г., Усов Д.Ю., Колбасюк К.Ю. Определение кинетических коэффициентов газообразного тетрафторметана с помощью потенциала прямоугольной ямы // Вестник ВАМ ТО им. Генерала армии А.В. Хрулева. 2018. №4. С. 119-124.

2. Немтин В.Г., Усов Д.Ю., Колбасюк К.Ю. Эмперические потенциальные функции межмолекулярного взаимодействия // Вестник ВАМ ТО им. Генерала армии А.В. Хрулева. 2018. №3. С. 108-113.

3. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей/ Р. Рид, Т. Шервуд. - Л.: Химия, 1985 г., - 592с.