- •Лекция 1 «Хладагенты неорганического происхождения»
- •1 История развития
- •2 Требования, предъявляемые к хладагентам
- •3 Обозначение и классификация хладагентов
- •3.1 Хладагенты неорганического происхождения
- •3.1.1 Обозначение хладагентов
- •3.1.2 Теплофизические и химические свойства
- •4 Атомно-молекулярная теория
- •5 Газовые законы
- •5.1 Объединенное уравнение газовах законов. Газовая постоянная
- •5.2 Закон Дальтона. Парциальное давление
- •5.3 Закон Бойля-Мариотта. Сжижение газов. Критические давление, температура, объем
- •5.4 Уравнение Клапейрона-Менделеева
- •5.5 Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •Лекция 2
- •1 Обозначение хладагентов
- •2 Основные химические свойства
- •3 Классификация хладагентов
- •Лекция 3 «Цепные реакции. Молекулярно-кинетическая теория. Физические принципы понижения температуры»
- •1 Цепные реакции
- •1.2 Линейная цепная реакция
- •1.3 Разветвленная цепная реакция.
- •1.4 Взрываемость и самовоспламенение
- •2 Молекулярно–кинетическая теория
- •3. Физические принципы понижения температуры
- •1) Дросселирование (эффект Джоуля-Томсона).
- •2) Расширение в вихревой трубе (эффект Ранка-Хильша).
- •3) Термоэлектрический эффект (эффект Пельтье).
- •4) Расширение с совершением полезной работы.
- •5) Электрокалорический эффект охлаждения (эк).
- •7) Намагничивание сверхпроводников.
- •8) Механокалорический эффект.
- •1 Парокомпрессионные холодильные машины
- •2 Теплоиспользующие холодильные машины
- •Лекция 4 «абсорбционные холодильные машины»
- •1 Абсорбция
- •3 Растворы
- •3.1 Общие свойства растворов
- •3.1.1 Классификация систем, состоящих из двух и более веществ
- •3.1.2 Способы выражения состава растворов
- •9 Коррозия металлов
- •9.1 Виды и типы коррозии
- •9.2 Способы защиты металлов от коррозии
- •9.2.1 Изолирование металлов от внешней среды
- •9.2.2 Изменение состава коррозионной среды
- •9.2.3 Рациональное конструирование
- •9.2.4 Электрохимические способы защиты от коррозии
- •Ингибиторы коррозиии
- •Глава 1. Ингибиторы коррозии на основе комплексов переходных металлов и азотсодержащих алифатических и ароматических соединений (обзор литературы)
- •Глава 1. Ингибиторы коррозии на основе комплексов переходных металлов и азотсодержащих алифатических и ароматических соединений (обзор литературы)
- •1.1. Ингибиторы коррозии для водных сред, содержащих кислород
- •1.2. Ингибиторы на основе азотсодержащих алифатических и ароматических соединений
- •1.3. Ингибиторы сероводородной коррозии
- •1.4. Ингибиторы углекислотной коррозии
- •1.5. Ингибиторы коррозии в нейтральных средах
- •Список использованной литературы
«ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОЧИХ ВЕЩЕСТВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕХНИКИ»
Введение
К рабочим веществам относятся: хладагенты, хладоносители, аккумуляторы холода и вспомогательные рабочие вещества: смазочные материалы, теплоизоляционные материалы, ингибиторы, поверхностно активные вещества (ПАВ), материалы холодильного оборудования и др. вещества и материалы, применяемые в низкотемпературной технике.
Современное состояние холодильной техники базируется на новейших достижениях науки и техники, поэтому для успешного изучения теоретических основ холодильной техники, понимания протекающих процессов и творческого подхода в вопросах повышения эффективности холодильной техники, инженеру механику низкотемпературной техники необходимы знания не только спецдисциплин, но и определенных разделов смежных и фундаментальных дисциплин: физики, химии, математики.
Тема 1. ХЛАДАГЕНТЫ
Холодильные агенты (хладагенты) – вещества непосредственно участвующие в получении холода. Хладагент – газ или жидкость с относительно низкой температурой замерзания. В качестве хладагентов могут применяться неорганические и органические вещества.
Лекция 1 «Хладагенты неорганического происхождения»
1 История развития
В данном разделе приведена история открытия веществ и физических принципов, которые были использованы для получения холода. Развитие низкотемпературной техники хорошо согласуется с общим развитием науки. Показаны экологические проблемы, возникающие при использовании ряда хладагентов.
1540 г – испарением диэтилового эфира был впервые получен холод. Применение диэтилового эфира в первую очередь было связано с простотой его получения по реакции: С2Н5ОН +НОС2Н5 → С2Н5ОС2Н5 + Н2О.
1755 г. – впервые использована вода в качестве хладагента.
1756 г. – был применен вакуум для испарения диэтилового эфира.
1834 г. – разработана компрессионная машина на диэтиловом эфире.
1846 г. – изобретена и запатентована абсорбционная машина, работающая на хладагенте (NН3 или SО2) и абсорбенте (Н2О).
1852 г. – получен патент на холодильную машину, работающую по принципу сжатия и расширения воздуха.
1855 г. – разработана компрессионная машина на метаноле.
1869 г. – запатентована компрессионная машина на диметиловом эфире.
До 30-х годов XX века в качестве хладагентов преимущественно применялись NН3, SО2, СО 2 и СН3Сl.
1931 г. – запатентован хладагент дихлордифторметан (ССl2F2), названный фреоном-12 или R12. Последующий период характеризуется появлением большого количества других галогенпроизводных углеводородов. Например: ССl3F (R11), СНСlF2 (R22), С2Сl3F3 (R113), С2Сl2F4 (R114) и др.
1950 г. – получен смесевой азеотропный хладагент (R11 + R113), превосходящий по теплофизическим свойствам R12.
До 80-х годов основными хладагентами были R12, R22 , R502 и R717. Наряду с этим стало развиваться криогенное охлаждение . Например, жидкий азот кипит при температуре -196 °С с поглощением 199 кДж/кг теплоты. Криогенный метод предусматривает одноразовое использование охлаждающего вещества. 1974 г. – было установлено, что органические вещества содержащие
хлор и бром при попадании в верхние слои атмосферы приводят к разрушению озонового слоя земли. В связи с этим в 1987 всеми индустриальными странами был подписан Монреальский протокол который гласит, что никакое новое оборудование с хлорфторуглеводородами не должно производится после 2010 года, а полное сокращение производства таких соединений намечено на 2030 год.
1997 г. – в связи с потеплением климата на Земле «парниковый эффект», возникающем под действием ряда хладагентов и других веществ, ООН в Киото (Япония) был принят Киотский протокол о сокращении эмиссии в атмосферу « парниковых» газов.
В связи с этими постановлениями, настоящий период характеризуется поиском альтернативных хладагентов отвечающих современным экологическим и техническим требованиям.
Наряду с индивидуальными веществами, стало развиваться направление применения смесевых хладагентов. Смесевые хладагенты могут быть нераздельнокипящими (азеотропными) и раздельнокипящими (зеотропными). Применение зеотропных хладагентов приводит к такому нежелательному явлению как температурный «глайд» (скольжение температуры). Для зеотропных смесевых хладагентов разница в температурах кипения отдельных компонентов должна быть не более 5-70. Если разница в температурах кипения не превышает 10, то такие смеси называют «квазизеотропными».
В настоящее время наблюдается возврат к ранее широко применявшимся хладагентам, одним из которых является аммиак, обладающий хорошими теплофизическими и экологическими свойствами ( потенциал разрушения озона ОDР=0 и потенциал глобального потепления GWР=0).
Следует отметить, возрастающий интерес к такому хладагенту как вода (Н2О). Она химически стабильна, нетоксична, не воспламеняема и не вредит окружающей среде. Однако вода как холодильный агент имеет очень низкий уровень рабочих давлений. В результате система должна пропускать большие объемные потоки водяного пара при высоком коэффициенте сжатия. Основной цикл машин, работающих на воде, фактически идентичен парокомпрессионному холодильному циклу с традиционными холодильными агентами, за исключением того, что в связи с доступностью и относительной дешевизной воды как холодильного агента, возможно ее использование в разомкнутом цикле.