Теоретические основы создания и оптимизации свойств хладоносителей для систем косвенного охлаждения - страница 3

^ Основные результаты работы



  1. Впервые обоснована и сформулирована концепция научного подхода к выбору хладоносителей, свойства которых отвечают предъявляемым к ним требованиям. Подход базируется на положениях физической химии растворов и построении математических моделей, связывающих параметры оптимизации и факторы, на них влияющие.

  2. Разработан принципиально новый метод целенаправленного изменения свойств водно-пропиленгликолевых хладоносителей (вязкости, температуры кристаллизации, коррозионной активности) в нужном направлении. Метод основан на использовании существующих и выявленных закономерностей взаимодействия между компонентами раствора, включая количественные характеристики ионизации, сольватации и комплексообразования.

  3. Анализ и теоретическая проработка зависимости указанных теплофизических и физико-химических свойств растворов от энергии и типа гидратации ионов, полярности растворителя, степени его структурированности, а также инструментальные методы исследования (вискозиметрия, калориметрия, криоскопия, кондуктометрия и др.) позволили разработать физико-химическую модель и на ее основе создать электролитные ВПГ хладоносители, воплотившие достоинства водно-солевых и пропиленгликолевых. Наилучшие возможности для улучшения свойств ХН обеспечиваются введением в ВПГ растворитель электролитов NaCl, KBr, KJ.

  4. Методом планирования эксперимента определены количественная взаимосвязь факторов оптимизации – массовой доли пропиленгликоля в смешанном растворителе, концентрации йодида калия, температуры и их влияние на пять параметров хладоносителя.

  5. Применение выведенных уравнений регрессии позволило определить оптимальные составы хладоносителей при заданном уровне ограничений их физико-химических и эксплуатационных свойств. В частности, ХН вода-пропиленгликоль (ξ = 40%) - йодид калия (с = 2,0 моль/кг) имеет температуру замерзания – 27,9ºС,его вязкость при -20ºС составляет 18,4·10-3Па·с. Температура замерзания хладоносителя вода-пропиленгликоль (ξ = 40%) – хлорид натрия (с = 2,3 моль/кг) равна – 42,0ºС.

  6. Проведенные систематические коррозионные испытания позволили выявить зависимость скорости коррозии от уровня взаимодействия ионов электролита с молекулами растворителя. Скорость общей коррозии сталей Ст20 и 09Г2С в среде разработанных хладоносителей не превышает 0,010 мм/год, что обеспечит надежность работы оборудования в течение 8-10 лет.

  7. На основе разработанной научной теории, позволяющей прогнозировать и изменять свойства хладоносителей, и ее практической реализации созданы хладоносители нового поколения с улучшенными теплофизическими и физико-химическими свойствами, защищенные патентами РФ. Исследованы их основные свойства в рабочих областях температур, составлены уравнения, позволяющие производить необходимые теплотехнические расчеты. Применение данных хладоносителей обеспечит энергетическую эффективность и эксплуатационную надежность холодильных систем с вторичным контуром охлаждения.

  8. Преимущества разработанных хладоносителей нового поколения подтверждены стендовыми испытаниями и заключениями холодильных и пищевых предприятий. Доказана технико-экономическая целесообразность использования разработанных хладоносителей для систем косвенного охлаждения. Для холодильной машины холодопроизводительностью 107 кВт снижение годовых затрат на электроэнергию составит около 200000 руб.

  9. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по применению предложенных хладоносителей в холодильных системах косвенного охлаждения и при контактном замораживании пищевых продуктов.



^ Список литературы

1. Петров, В.И. Повышение эффективности работы холодильных установок с промежуточным хладоносителем. [текст] / Петров В.И., Кириллов В.В., Феликсов В.В. // Всесоюзная науч.-технич. конф. «Повышение эффективности процессов и оборудования холодильной и криогенной техники». Тезисы докладов. – Л.: ЛТИХП, 1981. – С.48.

2. Добрышин, К.Д. Способ получения перманганата щелочного металла: А.с. №1049428 [текст] / Добрышин К.Д., Кириллов В.В., Головкина М.Т. // Бюлл. №39, 1983.

3. Добрышин, К.Д. Исследование устойчивости растворов перманганата калия в кислой среде. [текст] / Добрышин К.Д., Кириллов В.В., Головкина М.Т.// Изв. вузов. Химия и химическая технология. – 1985. вып.8, №28, – С.16-20.

4. Кириллов, В.В. Комплексообразование ионов металлов с органическими лигандами. [текст] / Кириллов В.В., Макашев Ю.А., Щелоков Р.А. // VI Межд. конф. «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах. Тезисы докл. – Иваново, 1995. – С.43-44.

5. Кириллов, В.В. Взаимодействие ионов металлов с органическими лигандами в смешанных растворителях: Применение искусственного холода, физико-химических и биологических средств для повышения качества пищи. [текст] / Кириллов В.В., Бородулина О.М., Ботина А.А. // Межвузовск. сб. научн. трудов. – СПб: СПбГАХПТ, 1996. – С.123-127.

6. Кириллов, В.В. Образование биоактивных комплексов Sm(III) в различных растворителях. [текст] / Кириллов В.В., Макашев Ю.А., Щелоков Р.А. // Межд. конф. «Теория и практика процессов сольватации и комплексообразования в смешанных растворителях». Тезисы докл. – Красноярск, 1996. – С.46.

7. Кириллов, В.В. Ионизация нитрата самария (III) и хлорида кальция в смешанном водно-ацетоновом растворителе. [текст] / Кириллов В.В., Макашев Ю.А. // ХХ Межд. конфер. по координационной химии. – Ростов-на-Дону, 2001. – С.258.

8. Кириллов, В.В. Микрообъемный кондуктометрический метод определения степени ионизации солей. [текст] / Кириллов В.В., Макашев Ю.А. // Материалы III Всеросс. науч.-техн. конф. «Методы и средства измерений». – Н.Новгород, 2001. – С.27.

9. Кириллов, В.В. Коррозионные и теплофизические свойства растворов хлорида кальция с добавкой перманганата калия. [текст] / Кириллов В.В., Баранов И.В. // II-ая Межд. науч.-техн. конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в ХХI веке» Сб. трудов: СПбГуНиПТ, 2003. Т.2, С.313-318.

10. Макашев, Ю.А. Пути оптимизации свойств хладоносителей контуров промежуточного охлаждения. [текст] / Макашев Ю.А., Кириллов В.В., Петров Е.Т. // Известия СПбГУНиПТ. – 2003, №1. – С.19-21.

11. Кириллов, В.В. О возможности использования перманганата калия в качестве ингибитора коррозии стали в водном растворе хлорида кальция. [текст] / Кириллов В.В., Баранов И.В., Добрышин К.Д. // Вестник Международной Академии холода. – 2004, №3. – С. 24-27.

12. Кириллов, В.В. Физико-химические свойства хладоносителей на основе водных растворов этиленгликоля в присутствии электролита. [текст] / Кириллов В.В., Баранов И.В., Самолетова Е.В. // Холодильная техника. – 2004, №3. – С.9-11.

13. Кириллов, В.В. Новый подход к выбору промежуточного хладоносителя с заданными свойствами. [текст] // ХI Российская конф. по теплофизическим свойствам веществ. – СПб., 2005. – 154 с.

14. Кириллов, В.В. Функциональная зависимость вязкости водных растворов хлоридов металлов и аммония от их концентрации, электропроводимости и энтальпии гидратации. [текст] / Кириллов В.В. Крупенина Н.В. // Вестник МАХ. – 2005, № 3. – С.18-22.

15. Кириллов, В.В. Водно-спиртовые растворы электролитов в качестве хладоносителей с оптимальными свойствами [текст] / Кириллов В.В., Петров Е.Т. // Холодильная техника. – 2005, №7. – С.14-15.

16. Бараненко, А.В. Разработка электролит-содержащих пропиленгликолевых хладоносителей – эффективный способ улучшения их свойств. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В. // Холодильная техника. – 2006, №1. – С.28-32.

17. Кириллов В.В. Разработка хладоносителей с прогнозируемыми транспортными и теплофизическими свойствами на основе водно-пропиленгликолевых растворов электролитов. [текст] // V Межд. научно- техн. конф. «Искусственный холод: новые технологии, старые проблемы и их решения. Безопасность аммиачных холодильных установок». Тез. докладов. – М., 2006. – С.53-55.

18. Кириллов В.В. Расчетные зависимости вязкости водно-пропиленгликолевых растворов электролитов применительно к разработке хладоносителей с прогнозируемыми свойствами. [текст] // Вестник МАХ. – 2006, № 2. – С.29-33.

19. Кириллов В.В. Теплофизические свойства и коррозионная активность хладоносителей на основе электролит-содержащих водно-пропиленгликолевых растворов. [текст] //Холодильная техника. – 2006, №12. – С. 27-30.

20. Кириллов В.В. Влияние сольватации на относительную вязкость растворов галогенидов щелочных металлов и аммония в водно-пропиленгликолевом растворителе. [текст] Кириллов В.В., Польская Ю.В. // Известия СПбГУНиПТ. – 2006, №1. – С.64-68.

21. Бараненко А.В. Разработка хладоносителей на основе электролитных водно-пропиленгликолевых растворов. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В. //Холодильная техника. – 2007, №3. – С. 38-41.

22. Бараненко А.В. Использование математико-статистического метода для выбора электролит-содержащего водно-пропиленгликолевого хладоносителя. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В, Бочкарев И.Н. // III межд. научн.-техн. конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в ХХI веке». Тезисы докл. – СПб: СПбГУНиПТ, 2007. – С. 12-22.

23. Бараненко А.В. Оптимизация свойств хладоносителей с помощью метода планирования эксперимента. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В., Бочкарев И.Н. // Вестник МАХ. – 2007, №4. – С. 11-16.

24. Кириллов В.В. Анализ свойств используемых хладоносителей и пути оптимизации их свойств с помощью электролит-содержащих растворов: Теория и практика разработки и эксплуатации пищевого оборудования. [текст] / Кириллов В.В., Бочкарев И.Н. // Межвузовск. сб. научных трудов. – СПбГУНиПт, 2007. – С.33-42.

25. Бараненко А.В. Коррозионная активность электролитных растворов хладоносителей. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В., Бочкарев И.Н. // Вестник МАХ. – 2008, №3. – С. 26-28.

26. Бараненко А.В. Хладоноситель. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В., Петров Е.Т. Патент РФ № 2318010. Бюлл. №6, 2008 г.

27. Бараненко А.В. Хладоноситель. [текст] / Бараненко А.В., Кириллов В.В., Данилов П.А. Патент РФ № 2323953. Бюлл. №13, 2008 г.

28. Кириллов В.В. Энергетическая эффективность применения хладоносителей на основе водно-пропиленгликолевых растворов электролитов. [текст] / Кириллов В.В., Герасимов Е.Д. // Холодильная техника. – 2008, №12. – С. 10-43.

29. Кириллов В.В. Аппроксимация целевых функций для оптимизации параметров хладоносителя. [текст] / Кириллов В.В., Чашникова В.В. // Вестник МАХ. – 2008, №4. – С. 22-24.

30. Кириллов В.В. Транспортные свойства водных растворов солей, используемых в качестве криоскопических жидкостей при температурах ниже 0°С. [текст] / Кириллов В.В., Макашев Ю.А. // Химия и химическая технология. – 2009. Т. 52, Вып. 2, С. 43-47.


0094612518387243.html
0094674828760709.html
0094896069148096.html
0094976995609164.html
0095039488402084.html