Розробка експериментальної установки для дослідження теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних сумішей, що використовуються в кріогенному обладнанні

Партасюк, Сергій Борисович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7391

Title:	Розробка експериментальної установки для дослідження теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних сумішей, що використовуються в кріогенному обладнанні
Authors:	Беспалько, Сергій Анатолійович Партасюк, Сергій Борисович
Keywords:	теплообмін;багатокомпонентні суміши
Issue Date:	30-Jan-2025
Abstract:	Об'єктом дослідження кваліфікованої роботи магістра є багатокомпонентні суміши, що використовуються в кріогенному обладнанні. Метою роботи є: експериментальне дослідження теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл, що використовуються в низькотемпературній техніці, за їхньої вимушеної течії в горизонтальній трубі, що обігрівається. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: Проектування і монтаж експериментального стенда для дослідження теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл; Апробація методики визначення коефіцієнта тепловіддачі при кипінні сумішей; Проведення серії експериментів з дослідження теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл; Обробка та аналіз отриманих експериментальних даних.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7391
Appears in Collections:	144 Теплоенергетика (Теплоенергетика)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Партасюк.pdf Restricted Access		3.4 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра Енерготехнологій

„ЗАТВЕРДЖУЮ”
Завідувач кафедри Енерготехнологій
_______________ Геннадій КАЛЕЙНІКОВ
“___” ___ 2024 р.

МАГІСТЕРСЬКА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА
на тему:

«РОЗРОБКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛООБМІНУ В ПРОЦЕСІ КИПІННЯ
БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ СУМІШЕЙ, ЩО
ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В КРІОГЕННОМУ
ОБЛАДНАННІ»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
код роботи МКР 24.144.04 ПЗ
Спеціальність 144 - Теплоенергетика

Виконавець роботи:
_________________________ Партасюк Сергій Борисович ______________________
(підпис, дата)
Науковий керівник:
_________________Беспалько Сергій Анатолійович к.т.н., доц.________________
(підпис, дата)
Рецензент:
____________________________________________________________________
(підпис, дата)
Черкаси, 2024 р.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра енерготехнологій

„ЗАТВЕРДЖУЮ”
Завідувач кафедри Енерготехнологій
________________ Геннадій КАЛЕЙНІКОВ
“____” _____ 2024 р.

ЗАВДАННЯ
до магістерської кваліфікаційної роботи____ Партасюк Сергій Борисович _______________
(прізвище, ім’я та по-батькові студента)
1. Тема «Розробка експериментальної установки для дослідження теплообміну в процесі кипіння
багатокомпонентних сумішей, що використовуються в кріогенному обладнанні»

затверджена наказом ректора університету від “____”____. 2024 р., №__________

2. Термін здачі студентом завершеної роботи __10.12.2024____________________________
3. Вихідні дані: багатокомпонентні суміши, що використовуються в кріогенному обладнанні
4. Перелік питань, які повинні бути розроблені в роботі: Проектування і монтаж
експериментального стенда для дослідження теплообміну в процесі кипіння
багатокомпонентних робочих тіл; Апробація методики визначення коефіцієнта тепловіддачі
при кипінні сумішей;Проведення серії експериментів з дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл; Обробка та аналіз отриманих експериментальних
даних..
5. Перелік графічного матеріалу: тема роботи; приклад низькотемпературного дросельного циклу
на чистій речовині і суміші, режими течії двофазної суміші в горизонтальних каналах, карта
режимів течії, діапазон робочих параметрів установки, принципова схема експериментальної
установки, експериментальний стенд, низькотемпературна камера, методика визначення
коефіцієнта тепловіддачі, температурний градієнт поперек стінки блоку, що обігрівається,
загальний вигляд експериментальної ділянки
6. Консультанти з роботи з зазначенням розділів роботи, які їх стосуються
Підпис, дата
Розділ Консультант завдання видав завдання прийняв
Розділи 1-3 Беспалько С.А.
ОП та безпека в НС Цікановський В.Л.

7. Дата видачі завдання “_____”______. 2024 р.

Керівник _____________________
Завдання прийняв до виконання _________________

РЕФЕРАТ

Кваліфікаційна робота магістра Партасюка Сергія Борисовича на тему
«Розробка експериментальної установки для дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних сумішей, що використовуються в кріогенному
обладнанні» містить 103 сторінок текстового документа, 25 використаних джерел,
26 малюнків.
Керівник – Калейніков Г.Е. к.т.н., доц.
Об'єктом дослідження кваліфікованої роботи магістра є багатокомпонентні
суміши, що використовуються в кріогенному обладнанні.
Метою роботи є: експериментальне дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл, що використовуються в
низькотемпературній техніці, за їхньої вимушеної течії в горизонтальній трубі, що
обігрівається.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
Проектування і монтаж експериментального стенда для дослідження
теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл;
Апробація методики визначення коефіцієнта тепловіддачі при кипінні
сумішей;
Проведення серії експериментів з дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл;
Обробка та аналіз отриманих експериментальних даних.

Зміст
Вступ 5
1. СУЧАСНИЙ СТАН ПИТАННЯ 10
1.1. Кількісні характеристики двофазних потоків у каналах 11
1.2. Дослідження теплообміну під час кипіння сумішей у трубах 17
1.3. Моделі коефіцієнта тепловіддачі 22
2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛООБМІНУ ПІД ЧАС
КИПІННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ РОБОЧИХ ТІЛ 29
2.1. Параметри проектування 30
2.2. Опис експериментальної установки 30
2.3. Компресор 34
2.4. Методика визначення коефіцієнта тепловіддачі 34
2.5. Конструкція експериментальної ділянки 37
2.6. Ділянка вимірювання витрати 42
2.7. Нагрівач 44
2.8. Вимірювальна система 45
2.9. Джерело постійного струму 50
2.10. Тепловий баланс експериментальної ділянки 51
2.11. Тестування експериментальної ділянки 54
2.12. Оцінювання невизначеностей 56
3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ ЩОДО ТЕПЛООБМІНУ ПРИ КИПІННІ
БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ РОБОЧИХ ТІЛ 59
3.1. Методика проведення експериментів та обробки експериментальних даних 60
3.2. Експериментальні дані по кипіння суміші CH /C H /C H42438
(0,45/0,35/0,20 моль) 61
3.3. Експериментальні дані щодо кипіння суміші CH /C H /C H /C H42438410
(0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль) 63
3.4. Експериментальні дані щодо кипіння суміші R14/R23/R22/R236fa
(0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль) 65
3.5. Експериментальні дані по кипіння суміші R14/R23/R236fa
(0,4/0,3/0,3 моль) 67
4. ПОРІВНЯННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ І РОЗРАХУНКОВИХ ДАНИХ 71
4.1. Порівняння з експериментальними даними з досліду 1 73
4.2. Порівняння з експериментальними даними з досліду 2 74
4.3. Порівняння з експериментальними даними з досліду 3 75
4.4. Порівняння з експериментальними даними з досліду 4 77
5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ
Висновок
Список використаної літератури

МКР 24.144.04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Партасюк Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Беспалько Зміст
Реценз. магістерської роботи
Н. Контр. ЧДТУ, МЗТЕ-34
Затверд. Калейніков

Вступ

Останніми роками спостерігається тенденція зростання інтересу до
використання багатокомпонентних робочих тіл у низькотемпературних
установках. Це пов'язано багато в чому із забороною на використання низки
холодоагентів, що підпадають під дію Монреальського і Кіотського протоколів, і
активним пошуком речовин, здатних їх замінити. А також тим фактом, що в
багатьох випадках використання сумішей дає змогу підвищити енергетичну
ефективність систем.
У сучасній низькотемпературній промисловості використовують два типи
сумішей: азеотропні та зеотропні (іноді використовують термін неазеотропні).
Азеотропні суміші отримують шляхом змішування двох або більше компонентів,
які разом поводяться як чиста речовина. Така поведінка зумовлена сильною
термодинамічною взаємодією між різними молекулами, що складають суміш.
Коли відбуваються кипіння або конденсація азеотропної суміші за постійного
тиску, її температура залишається постійною, так само, як і в чистих речовин. У
зеотропних (або неазеотропних) сумішей, на відміну від чистих речовин, за
постійного тиску в процесі фазового переходу (конденсація або кипіння)
відбувається зміна температури, спостерігається так званий "глайд" між точками
роси і початку кипіння. Саме дослідженню процесу кипіння зеотропних сумішей
присвячено цю роботу.
Використання хлорфторвуглеців (CFC) і хлорфторвуглеводнів (HCFC) у
холодильній промисловості швидко скорочується через їхній згубний вплив на
навколишнє середовище: руйнування озонового шару і парниковий ефект. У 1987
році було підписано Монреальський протокол, через 10 років у 1997 році було
підписано Кіотський протокол, основним положенням яких є скорочення
шкідливих викидів в атмосферу. CFC і HCFC можуть бути замінені чистими
речовинами або азеотропними сумішами, які мають схожі властивості, або
зеотропними сумішами, які здатні підтримувати охолодження близько постійної
температури. Зеотропна суміш формується двома або більше компонентами. Як
приклад можна навести R-404a (R-125 (44 %)/R-143a (52 %)/R-134a (4 %), за
масою) і R-407c (R-32 (23 %)/R-125 (25 %)/R-134a (52 %), за масою), які є

зеотропними сумішами і прийшли на заміну R-502 і R-22 відповідно. Ці суміші
мають температурний глайд між 0.5 і 7 К.
Зеотропні суміші широко використовують у кондиціонуванні, теплових
насосах і холодильних системах. Дослідження показали поліпшення ефективності
на 9 % [1] для системи кондиціонування і 30 % [2] для теплового насоса, що
використовують зеотропні суміші. Також було виявлено, що холодильні системи
на сумішевому холодоагенті добре підходять для забезпечення
холодопродуктивності в температурному діапазоні 120 - 240 К (а іноді й нижче).
Оптимальною сумішшю для таких систем зазвичай є зеотропна з великим
температурним глайдом. В ідеалі, така суміш повинна мати точку роси за тиску
нагнітання компресора, що є близьким до температури довкілля, і точку кипіння
за тиску всмоктування компресора, що є близьким до необхідної температури
охолодження [3].

Рис. 1. Приклад низькотемпературного дросельного циклу на чистій речовині
(по середині) і суміші (праворуч)

У кріогенній і холодильній техніці широкого застосування набули системи,
що працюють на основі дросельного циклу (рисунок В.1). Типовий дросельний
цикл Джоуля-Томсона (ДТ) використовує як робочі тіла чисті речовини, як-от
азот, аргон, що забезпечують відносно низьку ефективність і вимагають високих
робочих тисків (аж до 250 бар) (рисунок В.1). Однак, цикли ДТ мають переваги за
рахунок більш низької вартості, високої надійності та можливості забезпечення
невеликих навантажень, необхідних у промисловому та медичному застосуванні.

Багато дослідників, включно з Little [4], Luo [5] і Боярським [6], показали, що
ефективність циклів ДП збільшується послідовно (у міру збільшення
навантаження), у разі, якщо система використовує зеотропні суміші (наприклад,
азот-вуглеводневі, аргон- фреонові) як робоче тіло. Також відбувається зниження
робочого тиску порівняно з роботою на чистих речовинах (рисунок В.1).
Типовими температурами кипіння для таких систем є 70 - 230 К, а діапазон
навантажень варіюється від 1 Вт до декількох МВт. Наразі цикл ДТ
використовується в багатьох специфічних кріогенних застосуваннях, як-от
кріоконсервація, пожвавлення газів, охолодження інфрачервоних датчиків,
кріохірургічних апаратів, біомедичних зразків і струмопроводів.
Одними з основних елементів дросельного циклу (зокрема циклу Лінде) є
теплообмінники. В одному з них (рекуперативний теплообмінник) зворотний
потік охолоджує прямий потік (здійснюється регенерація холоду), внаслідок чого
в каналах відбувається кипіння і конденсація багатокомпонентного робочого тіла
(МРТ). Інший теплообмінник є випарником, до якого підводиться теплове
навантаження від об'єкта, що охолоджується. Таким чином, у потоках
теплообмінників здійснюється фазовий перехід, робоче тіло перебуває у
двофазному стані. Перепад температур (зміна температури потоку між входом і
виходом теплообмінника) може становити понад 100 K, що, своєю чергою,
позначається на сильній зміні теплофізичних властивостей потоку робочого тіла.
Також дуже сильно змінюється частка рідкої та парової фаз у потоці, що впливає
на режими течії потоку в каналах теплообмінника. Внаслідок цього, використання
МРТ накладає певні вимоги на допустимі швидкості потоків у каналах. За
недостатньої швидкості потоку може відбутися розшарування суміші, парова фаза
опиниться нагорі, а рідка внизу, що призведе до порушення фазової рівноваги і,
як наслідок, до погіршення роботи теплообмінників [7-10].
Наразі у відкритих літературних джерелах відсутня інформація про
універсальну методику розрахунку процесів кипіння під час роботи на сумішевих
холодоагентах, навіть для відносно простих і найбільш часто застосовуваних у
дросельних системах теплообмінників типу "труба в трубі".
Ефективність систем ДП безпосередньо залежить від правильно підібраної

газової суміші. Кілька авторів, включно з Keppler [11], Little [12], Gong [13],
Алєксєєвим [14] і Skye [15], представили методики з оптимізації складу газових
сумішей залежно від параметрів циклу. Більшість із них здебільшого сфокусована
лише на термодинаміці та не враховує процеси теплопередачі, хоча, виконання
рекуперативного теплообмінника є критичним для систем, у яких він
встановлений. Вплив теплопередачі на ефективність циклу не може бути оцінений
у процесі оптимізації, оскільки наразі існує дуже мало експериментальних даних
та аналітичних залежностей, які могли б досить точно передбачати коефіцієнт
тепловіддачі (КТВ) при кипінні зеотропних сумішей. У цій роботі представлено
експериментальний стенд, спроектований для проведення вимірювань КТВ у
горизонтальному каналі з двофазними, багатокомпонентними зеотропними
сумішами, що киплять за низьких температур.
У результаті виконання роботи отримано експериментальні дані щодо
кипіння багатокомпонентних сумішей, з метою розширення діапазону
досліджених робочих речовин. Результати доступні для вуглеводневих сумішей
(що складаються з метану, етилену, пропану та ізобутану) та сумішей на основі
синтетичних холодоагентів (що включають R-14, R-23, R-22 та R-236fa), які
доволі часто використовуються в низькотемпературних дросельних системах.
Вимірювання КТО, як було показано, мають тенденцію повторюваності, а
невизначеність отриманих результатів не перевищує 25 %. Виміряні значення
КТО представлені в широкому діапазоні температур від 200 К до кімнатної
температури. Експериментальні дані потім порівнюються з розрахунковими
значеннями, отриманими на основі залежностей для тепловіддачі при кипінні в
умовах вимушеної течії в горизонтальних трубах.
Метою роботи є: Експериментальне дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл, що використовуються в
низькотемпературній техніці, за їхньої вимушеної течії в горизонтальній трубі, що
обігрівається.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
Проектування і монтаж експериментального стенда для дослідження
теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл;

Апробація методики визначення коефіцієнта тепловіддачі при кипінні
сумішей;
Проведення серії експериментів з дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл;
Обробка та аналіз отриманих експериментальних даних.
Наукова новизна
Отримано нові експериментальні дані щодо тепловіддачі при кипінні
багатокомпонентних сумішей: вуглеводневих (метан, етилен, пропан, ізобутан) і
фреонових (R-14, R-23, R-22, R-236fa), за їхньої вимушеної течії в горизонтальній
трубі, що обігрівається.

РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПИТАННЯ

МКР 24.144.04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Партасюк Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Беспалько . Сучасний стан питання
Реценз.
Н. Контр. ЧДТУ, МЗТЕ-34
Затверд. Калейніков

Розділ 1. Сучасний стан питання
Перші роботи з використання сумішей як робочих тіл низькотемпературних
установок почалися на початку 70-х років минулого століття. Одними з піонерів у
цій галузі були співробітники кафедри НТ МЕІ на чолі з М.Ю. Боярським [8]. У ті
роки було закладено науковий фундамент у цій галузі кріогенної техніки. На
жаль, накопичений досвід до недавнього часу залишався незатребуваним. На
даний момент існує не так вже й багато робіт, присвячених дослідженню процесів
кипіння і конденсації МРТ в області низьких температур (<140 K). Відомо дві
роботи, в яких проводилися дослідження сумішей, що складаються з трьох і
більше компонентів [23], [24], а також низка робіт на бінарних сумішах [25, 26].
Більшість методик, розроблених для сумішей, ґрунтується на співвідношеннях,
які використовуються для чистих речовин, із включенням у них поправок, що
враховують багатокомпонентність робочого тіла. Однак, дані, отримані за
допомогою цих співвідношень, мають приватний характер і застосовні для
конкретної суміші та параметрів потоку.

1.1. Кількісні характеристики двофазних потоків у каналах
Перш ніж перейти до огляду наявних досліджень з кипіння МРТ, необхідно
ознайомитися з основними визначеннями, що використовуються під час аналізу
парорідинних течій у трубах. Нехай у деякому каналі рухається газорідинна
суміш із загальною масовою витратою G (кг/с), причому G= Ǵ+G˝, де Ǵ- масова
витрата рідкої фази; G˝ - масова витрата газової фази. (Тут і далі
використовуватимемо для величин, що відносяться до рідкої фази індекс ,́ до
парової - індекс ˝). Тоді масовий витратний паровміст (газовміст) визначається як
[27]:
(1.1)
а відношення Ǵ/G=1-x - масовий витратний вологовміст.
У рівноважних парорідинних потоках масовий паровміст визначає ентальпію
суміші [27]:

(1.2)
де hs ʹ і hs ˝ - ентальпія рідини і пари на лінії насичення. Оскільки hs ˝- hs ʹ=r,
то:
(1.3)
Таке визначення масового (балансового) витратного паровмісту зручно
використовувати для потоків в умовах теплообміну зі стінками каналу, оскільки
значення hсм легко знайти з енергетичного балансу.
До розрахункових співвідношень для визначення безрозмірних чисел
подібності (Нуссельт, Прандтль, Рейнольдс тощо) входять термодинамічні та
теплофізичні властивості двофазної суміші. Для їх визначення використовується
програма REFPROP. І якщо з визначенням таких властивостей, як густина або
теплоємність, не виникає особливих труднощів, то визначення в'язкості двофазної
суміші являє собою досить складне завдання. Багато авторів розробили різні
співвідношення для визначення в'язкості двофазного потоку, яка необхідна для
обчислення числа Рейнольдса двофазного потоку у вигляді спільного внеску
рідкої і парової фаз.
Для розв'язання прикладних задач механіки газорідинних систем вводять
різні спрощувальні моделі. Найпростіша і, очевидно, історично перша модель
двофазного потоку - гомогенна. Її суть у заміні реального багатофазного
середовища деяким гіпотетичним з ефективними властивостями - густиною і
в'язкістю суміші (ρ , μсмсм ) і параметрами - швидкістю суміші Wсм , тиском,
температурою. До такого гомогенного середовища застосовують звичайні
рівняння збереження (як до однофазної рідини). Найчастіше гомогенну модель
використовують в одновимірному (гідравлічному наближенні), коли параметри
двофазного потоку усереднюються по перерізу каналу. Якісно зрозуміло (і
підтверджено експериментами), що гомогенна модель тим ближча до реальності,
чим тонше дисперговані і краще перемішані фази. Такі умови досягаються при
високих приведених тисках, коли густини фаз (ρʹ і ρ˝) розрізняються не дуже
сильно, і високих швидкостях течії [35].
Модель роздільної течії являє собою нечастий випадок, коли реальна картина

газорідинної течії відтворюється в моделі досить точно. Взаємодія газового
(парового) потоку з плівкою рідини, що стікає, розшаровані течії в
горизонтальних каналах, кільцеві двофазні потоки, в яких переважна частина
рідини тече у вигляді тонкої плівки за стінці, а в ядрі потоку рухається газ, що
захоплює рідку плівку завдяки міжфазному тертю, - це ті завдання, для яких
модель роздільної течії цілком доречна. У рамках обговорюваної моделі рівняння
збереження записуються окремо для рідкої та газової фаз, причому форма межі
розділу фаз передбачається відомою (плоскою або циліндричною). Реальна
картина і в цих видах течій зазвичай набагато складніша від тієї, що приймається
в моделі (у ній зазвичай не враховують наявність рідких крапель у потоці газу,
хвилі на міжфазній поверхні), але модель роздільної течії тут, звісно, набагато
ближча до реальності, ніж гомогенна [35].
Числа Рейнольдса, Прандтля, Фруда і Вебера часто використовують у
літературі під час опису двофазних потоків. Вони можуть стосуватися як
двофазної суміші, так і окремо парової або рідкої фаз. Коли безрозмірний
критерій подібності асоціюється з сумішшю або двофазним потоком, то індекс
або не використовується, або використовується "см" або "дф". З рідкою фазою
можуть бути використані індекси "ж" або "тж". Індекс "ж" означає, що тільки
рідка фаза двофазного потоку протікає в трубі. Індекс "тж" (тільки рідина)
використовується, коли ми припускаємо, що весь двофазний потік поводиться як
рідина. Аналогічна система індексування застосована і до парової фази.
Залежно від співвідношення об'ємних часток фаз, швидкості суміші,
орієнтації та геометрії каналу, напряму течії (опускний, підйомний,
горизонтальний), а також властивостей рідини и пари (в першу насамперед
поверхневого натягу, густини, в'язкості) в каналі встановлюються різні структури
двофазного потоку. Знання структури (режиму течії) для двофазних систем можна
порівняти за важливості с встановленням межі ламінарного і турбулентного
режимів течії однофазної рідини. Але, на жаль, класифікація режимів течії
двофазної суміші не спирається ні на настільки ж переконливі експерименти, як
знаменитий дослід Рейнольдса, ні на значні теоретичні результати теорії
гідродинамічної стійкості, на яких ґрунтується визначення умов переходу до

турбулентної течії однофазної рідини. Класифікація структури двофазних течій
ґрунтується головним чином на візуальних (або оптичних) спостереженнях і
багато в чому відображає суб'єктивні уявлення дослідника. Навіть у термінології,
яку використовують різні автори, існують відмінності.
Головна відмінність горизонтальних і слабо нахилених до горизонту каналів
від вертикальних - у несиметрії гравітаційних сил щодо осі каналу. Це спричиняє
зміщення парової фази до верхньої твірної, а рідини - до нижньої (рисунок 1.1) у
бульбашковому, снарядному, емульсійному та дисперсно-кільцевому режимах, а
також до появи двох специфічних для горизонтальних труб структур:
розшаруваної та розшаруваної хвильової. Розшарований режим із плоскою
поверхнею є, мабуть, теоретичною межею, можливою за дуже малих швидкостей
і слабо нахилених у бік течії каналів. Хвильовий (або розшарований хвильовий)
спостерігається досить часто, особливо в каналах великого перерізу.
Бульбашковий і снарядний режими в горизонтальних каналах спостерігаються за
менших об'ємних паромісткостей, ніж у вертикальних. Емульсійний режим у
горизонтальних каналах зберігає відомі риси хвильового руху, коли амплітуда
хвиль сумірна з діаметром каналу. При цьому рідкі перемички (гребені хвиль)
насичені паровими (газовими) бульбашками, а парові снаряди (западини хвиль)
містять безліч рідких крапель, тобто загалом структура потоку досить однорідна.
Дисперсно-кільцевий режим течії в горизонтальних каналах навіть за дуже
високих швидкостей газу вирізняється істотною відмінністю товщини рідкої
плівки на верхньому та нижньому утворюючих [27].

Рис. 1.1. Режими течії двофазної суміші в горизонтальних каналах: а -
розшарований; б - хвильовий; в - бульбашковий; г - снарядний; д - емульсійний; е
- дисперсно-кільцевий
Нині розроблено безліч методів визначення меж режимів двофазних течій
(що саме по собі свідчить про відсутність загальноприйнятої методики
розрахунку). Зазвичай використовують двовимірну систему координат, що дає
змогу на площині зобразити області, які належать до різних структур. Координати
в різних авторів різні. У багатьох випадках вони розмірні, що зумовлює їх
використання лише для конкретних систем. Таким чином, карти режимів
двофазних потоків слід розглядати як досить грубий інструмент для наближеної
оцінки. Як приклад на малюнках 1.2 - 1.5 наведено карти режимів течії для різних

робочих тіл.

Рис. 1.2. Карта режимів течії R-22 [36].

Рис. 1.3. Карта режимів течії R-134a [36].

Рис. 1.4. Карта режимів течії R-407C [36].

Рис. 1.5. Карта режимів течії R-410a [36].

1.2. Дослідження теплообміну при кипінні сумішей у трубах
Nellis [23] здійснив вимірювання локального КТО під час кипіння азот-
вуглеводневої суміші для різних складів, температур, масових витрат і тисків.
Згідно з його дослідженнями, КТО в умовах однофазної течії суміші добре
описується вже існуючим співвідношенням Діттуса-Белтера (Dittus-Boelter) для
однофазних потоків. Також у його дослідах спостерігався несуттєвий вплив
складу суміші та тиску на КТО, водночас витрата мала значний ефект. На

малюнку 1.6 представлено результат одного з дослідів Nellis. Параметри
експерименту наведено в таблиці 1.1.

Рис. 1.6. Результати дослідження КТО при кипінні вуглеводневої суміші.
Таблиця 1.1. Параметри досліду Nellis [23]
Досвід А Досвід В
Діаметр каналу, (мм) 0,8±0,05 0,8±0,05
Масова витрата (г/с) 0,46±0,01 0,44±0,03
Тепловий потік (кВт/м )2 79,5±5,0 79,4±0,7
Тиск (кПа) 1365±30 1439±36
Азот, моль % 23,3±1,1 20,4±2,4
Метан, моль % 37,0±2,5 38,1±4,0
Етан, моль % 6,8±0,5 5,4±0,5
Пропан, моль % 32,9±2,2 35,8±6,9

Barraza [37] у своїй роботі також проводив вимірювання КТО при кипінні
вуглеводневих і фреонових сумішей. Він займався детальним вивченням впливу
різних параметрів (тиск, склад, діаметр каналу, витрата тощо) на КТО. На
малюнках 1.7 і 1.8 як приклад показано вплив діаметра каналу на КТО під час
кипіння сумішей.

Рис. 1.7. Коефіцієнт тепловіддачі (htc) залежно від середньої температури
(Tavg ) вуглеводневої суміші для каналів різного діаметру (ID): j=144 кг/м2 с,
P=790 кПа, q=56 кВт/м2
Інші автори, такі як Боярський [6], Gong [38], Ardhapurkar [39], проводили
вимірювання загального КТО для теплообмінників із сумішами за кріогенних
температур. Однак, їхні дані мають обмежене застосування, оскільки усереднений
КТО не може бути поширений на інші системи з різною геометрією і параметрами
циклу.

Рис. 1.8. Коефіцієнт тепловіддачі (htc) залежно від середньої температури
(Tavg ) фреонової суміші для каналів різного діаметра (ID): j=144 кг/м2 с, P=790
кПа, q=28 кВт/м2
Інших робіт, у яких наводилися б експериментальні дані щодо значення КТО
для сумішей з такою ж великою кількістю компонентів і в такому ж широкому
діапазоні робочих температур, виявлено не було. Є кілька досліджень, які
наводять неповні дані для трикомпонентних сумішей, як-от, наприклад, Zhang
[40], але в цій роботі температурний глайд досліджуваних сумішей становить
менше ніж 10 К. Загалом, наявні експериментальні дані для КТО отримано для
випадку кипіння бінарних сумішей з малим температурним глайдом і за
температур, близьких до кімнатної. Але й ці дані, хоча й не безпосередньо, все ж
мають відношення до цієї роботи, оскільки результати, отримані для бінарних
сумішей, дають змогу зрозуміти поведінку КТЗ в царині двофазних потоків.
Кілька досліджень на бінарних сумішах показали, що вони поводяться інакше,
ніж чисті речовини, коли з ними відбувається фазовий перехід. Stephan [41]
вказує, що КТО для сумішей нижчі ніж для окремо взятих чистих компонентів,
що входять до їхнього складу, за однакових параметрів потоку. Зниження КТО

пояснюється відмінністю складів рідкої та парової фаз, що призводить до
виникнення масопереносу, який перешкоджає теплообміну [42].
Експериментальна робота, проведена Jung [43], підтверджує придушення
бульбашкового кипіння у сумішей порівняно з чистими компонентами; виміряний
КТВ для сумішей у цій ділянці виявився на 36 % нижчим за чисті речовини, за
однакових параметрів потоку. Sardesai [44] пояснює це тим, що
багатокомпонентність впливає на бульбашкове кипіння через дифузію складових,
що збільшує термічний опір. Цей ефект падіння КТО значною мірою зменшується
в області, де переважає конвекція. Іншою причиною зменшення КТО у сумішей є
нелінійне і сильне варіювання термодинамічних і теплофізичних властивостей
залежно від складу і температури. Shin [45] зробив висновок, що КТО сильно
залежить від теплового потоку в ділянці з низьким паровмістом і перестає
залежати від нього зі зростанням паровмісту. КТО при бульбашковому кипінні
бінарної суміші аміак/вода досліджувався Inoue [46]. Inoue стверджує, що відомі
моделі КТО не здатні достатньо точно описати його експериментальні дані.
Також Inoue показує, що КТО у суміші аміак/вода стає значно нижчим, ніж у
кожного з компонентів.
Процес кипіння під час течії рідини в горизонтальній трубі має свої
складнощі в описі, навіть для випадку з чистою речовиною. Steiner і Taborek [47]
стверджують, що різні режими течії характеризуються різними значеннями КТО
під час кипіння. Collier і Thome [48] описують процес кипіння потоку в
горизонтальній трубі з урахуванням режимів течії, які спостерігаються під час
випаровування рідини. Щойно переохолоджена рідина надходить у трубу, до якої
підводиться теплове навантаження, вона починає нагріватися, а її температура
підвищуватися, доки не досягне точки насичення (x=0). У процесі випаровування
в потоці можуть спостерігатися різні режими течії, включно з бульбашковим,
снарядним, хвильовим, кільцевим, розшарованим і практично повним висиханням
стінки, перш ніж пара досягне стану насичення (x=1). Під час кипіння в трубах
необхідно враховувати два фактори, що визначають інтенсивність теплопереносу
від стінки до потоку: власне, процес бульбашкового кипіння з інтенсивним
перемішуванням рідини біля стінки бульбашками пари, які швидко зростають, і

конвекцію за вимушеного руху теплоносія в каналі. Бульбашкове кипіння
відбувається на межі розділу стінка - рідина і переважно воно домінує за низьких
паровмістів. Бульбашки пари, що утворюються в процесі кипіння, збираються в
центрі труби, займаючи значну частину прохідного перерізу каналу навіть за
низьких масових паровмістів, оскільки пара має значно більший питомий об'єм.
Це призводить до того, що швидкість течії рідини зростає і їй доводиться текти
біля стінки (кільцевий режим течії), утворюючи тонку плівку, яка продовжує
випаровуватися в процесі кипіння. На межі розділу рідина-пара конвекція сприяє
процесу випаровування і переважає над бульбашковим кипінням за вищих
паромісткостей. За високих паровмістів можливе висихання плівки рідини у
верхній частині труби через вплив сил гравітації. У міру потоншення рідкої
плівки вона перестає змочувати весь периметр труби. За діаметрів труби менше 3
мм спостерігається дещо інша картина. У багатьох літературних джерелах канали
діаметром від 0,2 до 3 мм називаються міні-каналами [49]. У міні-каналах
істотний вплив на режими течії має поверхневий натяг. Згідно з Kandlikar [49]
переважними режимами течії в малих каналах є бульбашковий і снарядно-
кільцевий. Отже, розмір труби також є важливим об'єктом дослідження.
Для чистих речовин КТО залежить від масової витрати, теплового потоку,
паровмісту, властивостей потоку робочого тіла, режиму течії, розміру труби,
геометрії та орієнтації в просторі. У випадку із зеотропними сумішами на КТО
може впливати відмінність складів рідкої та парової фаз.

1.3. Моделі коефіцієнта тепловіддачі
Загалом, моделі кипіння для турбулентного потоку чистої речовини вказують
на те, що у двофазній області у КТВ є дві основні складові: конвекція і
бульбашкове кипіння. Конвективне кипіння - це процес зміни агрегатного стану
на межі розділу рідина-пар. Рідина випаровується в паровий простір на цій межі.
Цей процес можна інтерпретувати як однофазну турбулентну вимушену
конвекцію [50]. Бульбашкове кипіння можна розглядати як бульбашкове кипіння
у великому об'ємі, де відбувається утворення і зростання бульбашок на поверхні
труби доти, доки вони не відірвуться від стінки завдяки плавучості або їх буде

віднесено потоком. Зі збільшенням теплового навантаження, дедалі більша
кількість центрів пароутворення стає активною, виробляючи ще більше парових
бульбашок. Теплові потоки, що передаються під час кипіння, вищі, тому що
утворення, зростання і відрив парових бульбашок від поверхні труби призводить
до сильного перемішування рідини, що дає змогу недогрітому потоку постійно
мати контакт із гарячою стінкою. Спільний внесок бульбашкового кипіння і
конвекції, пояснюють високе значення КТО в процесі кипіння [48].
Наразі у відкритих джерелах не існує універсального і точного
співвідношення, що дає змогу розраховувати КТО для процесу кипіння сумішей.
Thome [50] припускає, що для зеотропних сумішей найкращим підходом буде
використання вже наявних співвідношень для чистих речовин із включенням у
них поправок, що враховують процес дифузії в суміші. Однак, одним з основних
обмежень на співвідношення для чистих речовин, є той факт, що більшість з них
були отримані для вертикальних труб [51]. Пізніше ці співвідношення були
модифіковані, щоб бути застосовними для горизонтальних труб. Для
вертикального потоку існує не так вже й багато експериментальних даних у
царині високих паровмістів, оскільки висихання стінки відбувається вже в
діапазоні паровмістів 50-75 %. Отже, у цій області КТО не може бути
передбачений точно. У таблиці 1.2 наведено найвідоміші співвідношення для
визначення КТО при кипінні чистих речовин.
Існує досить велика кількість співвідношень для визначення КТО при кипінні
чистих речовин. Chen [52] запропонував один із перших виразів для киплячого
потоку рідини. Він враховує обидва механізми: конвекцію і бульбашкове кипіння,
які роблять внесок у КТО при кипінні. Інша модель, де також використовується
суперпозиція обох механізмів - це співвідношення Gungor і Winterton [53].
Пізніше вони [54] модифікували первісний вираз, запропонувавши модель
посилення, що ґрунтується на однофазній моделі КТВ для рідини з включенням
двофазного фактора посилення. Через деякий час, Lui і Winterton [55] висунули
асимптотичну модель, яка є поліпшенням співвідношення Gungor і Winterton [53].
Таблиця 1.2. Співвідношення для визначення КТО при кипінні чистих
речовин

Автор Співвідношення Коментарі
Отримано для води,
метанолу,
Чен [52]. циклогексану і
пентану у
вертикальних трубах

Отримано для води,
Gungor і фреонів і спиртів, як
Winterton для горизонтальних,
[53]. так і вертикальних
труб
Gungor і
Вінтертон
[54]

Lui та Порівняно з [53],
Winterton враховано більшу
[55]. кількість
експериментальних
дані
У таблиці 1.3 наведено доступні в літературі співвідношення для розрахунку
КТО при кипінні сумішей. Деякі співвідношення для чистих речовин були змінені
з урахуванням експериментальних даних: у них були внесені поправки, що
враховують багатокомпонентність робочого тіла. Більшість із цих співвідношень
було перевірено на бінарних сумішах в обмеженому діапазоні змінних параметрів.
Експерименти на бінарних сумішах проводили в каналах великого діаметру, за
температур, близьких до кімнатної, і у досліджуваних робочих тіл був невеликий
температурний глайд.
Таблиця 1.3. Співвідношення для визначення КТО при кипінні сумішей

Автор Співвідношення Коментарі

Беннет і Перевірено на суміші
Чен [56]. етиленгліколю з водою,
що протікає у
вертикальному
обігрівається каналі
Мішра Горизонтальний
[42] експериментальна ділянка.
Суміш 1: R-12 (23 - 27%) і
R-
22 (77 - 73%), C=5,62;
m=0,23; n=0,5. Суміш 2: R-
12
(41 - 48%) і R-22 (59 -
52%),
C=21,75; m=0,29; n=0,23.
Гранрід
[57]
Літтл
[58]

Співвідношення Bennett і Chen [56] - одне з тих, що використовується для
передбачення КТО при кипінні бінарних сумішей. Воно засноване на
співвідношенні Chen [52]. Mishra [42] представив вираз, який апроксимує
експериментальні дані за допомогою КТО для рідкої фази, помноженого на
коефіцієнт посилення, який враховує ефект кипіння багатокомпонентної суміші.
Коефіцієнт посилення являє собою функцію числа кипіння (Bo) і параметра
Локкарта-Мартінеллі (Xтт ). Коефіцієнти C, m і n були визначені для кожної суміші
емпірично.
Моделі Little [58] і Granryd [57] схожі з моделлю, запропонованою Silver [59]
і Bell спільно з Ghaly [60]. Ці моделі ґрунтуються на кільцевому режимі течії, що

характеризується роздільною течією рідкої та парової фаз: плівка рідини тече
вздовж стінки каналу, а пара, оточена плівкою рідини, рухається по центру труби.
Співвідношення, запропоноване Silver [59] і Bell спільно з Ghaly [60] було
розроблено для випадку конденсації сумішей і має вигляд:
(1.4)
Спеціальних виразів, для розрахунку КТО між стінкою і плівкою рідини (αст-
пл ) і, КТО з боку пари (αп ), запропоновано не було. Ardhapurkar [61]
запропонував розраховувати КТО між стінкою і плівкою рідини, використовуючи
модифіковану версію співвідношення Gungor і Winterton [54] з поправочним
коефіцієнтом на багатокомпонентність робочого тіла, запропонованим Thome і
Shakir [62]. Ardhapurkar провів порівняння свого співвідношення з
експериментальними даними, отриманими Nellis [23].
Співвідношення, запропоноване Granryd [57], має такий вигляд:
(1.5)
КТО для рідкої та парової фаз розраховується за співвідношенням Діттуса-
Белтера [63]. Передбачається, що парова і рідка фази рухаються в окремих
каналах. Перший член, що належить до плівки рідини, включає фактор посилення,
який є функцією параметра Локкарта-Мартінеллі в припущенні, що і в паровій, і в
рідкій фазі спостерігається турбулентний режим течії. До другого члена, що
належить до парової фази, також включено підсилювальний коефіцієнт, що
дорівнює 2, який враховує взаємодії на межі розділу фаз пара-рідина. Granryd [57]
перевіряв своє співвідношення на експериментальних даних Jung [2] для сумішей
R-12/R-152 і R-22/R-114.
Little [58] запропонував співвідношення (додаток А), яке з гарною точністю
пророкує КТО під час кипіння зеотропних сумішей у горизонтальній трубі. Його
модель було перевірено на експериментальних даних, отриманих Nellis [23] для
азот-вуглеводневих сумішей. Це співвідношення має такий вигляд:
(1.6)

Співвідношення Діттус-Белтера [63] рекомендується для визначення КТО
між стінкою і плівкою рідини та між парою і плівкою рідини. Додатково Little
рекомендує використовувати модель Chisholm [64] для визначення об'ємного
паровмісту в каналі.
На кафедрі низьких температур МЕІ накопичено великий досвід роботи з
системами на багатокомпонентних робочих тілах [7]. Для проведення інженерних
оцінок коефіцієнта тепловіддачі під час кипіння сумішей непогано себе
зарекомендувала гомогенна модель. Вона заснована на тому, що двофазну
систему розглядають як псевдооднорідне середовище, до якого застосовні
звичайні закони теплопередачі та гідродинаміки. В основу гомогенної моделі
закладено два основні критерії:
а) між фазами досягається термодинамічна рівновага;
б) між фазами відсутнє ковзання, тобто пара і рідина рухаються з однаковою
швидкістю.
Для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі (αсм ) за турбулентного режиму
течії двофазної суміші можна використовувати співвідношення, отримане за
гомогенною моделлю:
(1.7)
де Reсм і Prсм - числа Рейнольдса і Прандтля відповідно, що визначаються за
властивостями суміші.
Розрахунок властивостей сумішей у двофазній області є складним завданням.
Деякі властивості (густина, ентальпія) підкоряються властивості адитивності.
Однак визначення в'язкості та теплопровідності є складнішим завданням. Існує
безліч співвідношень для визначення цих властивостей, але немає єдиної думки
щодо рекомендацій для конкретних випадків. Нижче будуть наведені
співвідношення, якими користувався автор цієї роботи для аналізу
експериментальних даних. Теплопровідність суміші у двофазній області (λсм )
розраховували за формулою:
(1.8)
де λж і λп - теплопровідність рідкої та парової фаз відповідно.

Для обчислення динамічної в'язкості суміші у двофазній області (μ )см може
бути рекомендовано співвідношення:
(1.9)
де μж і μп - динамічна в'язкість рідкої та парової фаз відповідно.
Паровміст (x) визначали зі співвідношення [65]:

де hсм - ентальпія потоку за даних температури і тиску; h' і h''' - ентальпія
потоку на лівій і правій прикордонній кривій відповідно.
Властивості суміші визначаються з використанням пакета REFPROP.

Висновки з розділу
На закінчення наведеного огляду з дослідження теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл під час їх вимушеного руху в трубах
можна зробити такі висновки:
• Спроби побудови аналітичних залежностей, що дають змогу описувати
теплообмін у процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл, наразі стикаються
з низкою труднощів, що свідчить про необхідність продовження досліджень у
даному напрямі;
• Аналіз теорії розмірностей показує, що найімовірніше для опису
досліджуваного процесу не можна побудувати суто аналітичну модель. Необхідне
накопичення емпіричних даних, щоб на підставі результатів їхнього опрацювання,
вносити відповідні поправки в розрахункові залежності;
• Аналіз наявних експериментальних даних щодо теплообміну в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл не дає змоги виявити загальні
закономірності у різних речовин, що свідчить про необхідність розширення
експериментальної бази досліджених сумішей.
Таким чином, експериментальне дослідження теплообміну в процесі кипіння
багатокомпонентних робочих тіл стає критично важливим кроком для виявлення
закономірностей цього явища.

РОЗДІЛ 2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ
ТЕПЛООБМІНУ ПІД ЧАС КИПІННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ
РОБОЧИХ ТІЛ

МКР 24.144.04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Партасюк Літ. Арк. Акрушів
Експериментальний стенд
Перевір. Беспалько
для дослідження
Реценз.
Н. Контр. теплообміну під час ЧДТУ, МЗТЕ-34
Затверд. Калейніков кипіння
багатокомпонентних

Розділ 2. Експериментальний стенд для дослідження теплообміну під час
кипіння багатокомпонентних робочих тіл

2.1. Параметри проектування

Експериментальну ділянку спроектовано з метою вимірювання КТО при
кипінні зеотропних сумішей під час їхнього руху в горизонтальній трубі.
Експериментальний стенд дає змогу проводити вимірювання КТО під час кипіння
сумішей для різних теплових потоків, температур, складів газових сумішей.
Діапазон робочих параметрів установки наведено в таблиці 2.1:
Таблиця 2.1. Діапазон робочих параметрів установки
Параметр Значення Одиниця
мінімальне максимальне вимірювання
Внутрішній діаметр каналу (d )вн 6 мм
Щільність потоку маси (j) 100 400 кг/м2 с
Щільність теплового потоку (q) 0 12 кВт/м2
Тиск кипіння (P) 200 400 кПа
Температура кипіння (T) 190 300 К
Експерименти проводяться з двома типами сумішей: фреоновими та
вуглеводневими. Склад сумішей наведено в таблиці 2.2:
Таблиця 2.2. Склад досліджуваних сумішей
Суміш Склад (мольні частки %)
1. CH /C H /C42438 / H(CH )33 CH 40/20/20/20
2. CH /C H /C H42438 45/35/20
3. R-14/R-23/R-22/R-236fa 40/20/20/20
4. R-14/R-23/R-236fa 40/30/30

2.2. Опис експериментальної установки
Принципова схема експериментальної установки представлена на рисунку
2.1. Основними частинами установки (рисунок 2.2) є компресорний блок і
низькотемпературна камера. Компресорний блок (рисунок 2.3) складається з

компресора, що стискає потік робочого тіла; масловіддільника, що повертає олію
назад у компресор із потоку робочого тіла; конденсатора, що охолоджує потік
робочого тіла перед входом його в низькотемпературну камеру. Перед входом у
компресор встановлено ділянку вимірювання витрати. Вимірювання складу
суміші проводиться хроматографом.

Рис. 2.1. Принципова схема експериментальної установки: 1 - компресор; 2 -
масловіддільник; 3 - конденсатор; 4 – рекуперативний теплообмінник; 5 - дросель;
6 - нагрівач; 7 - експериментальна дільниця; 8 - випарник; 9 - дільниця
вимірювання витрати; МВА - модуль введення аналоговий; ПИ - перетворювач
інтерфейсу; ПК - комп'ютер; T - датчик температури; P - датчик тиску; ΔP -
датчик перепаду тиску.

Рис. 2.2. Експериментальний стенд

Рис. 2.3. Компресорний блок
Низькотемпературна камера (рисунок 2.4) являє собою холодильну скриню.
Усередині неї встановлено такі елементи: рекуперативний теплообмінник, у
якому здійснюється регенерація холоду: зворотний потік охолоджує прямий, у
такий спосіб покращуючи енергетичні характеристики циклу; дросель, на якому
знижується тиск і, відповідно, відбувається охолодження потоку робочого тіла;
нагрівач, за допомогою якого регулюють температура потоку перед входом в
експериментальну ділянку; експериментальна ділянка, де відбувається
вимірювання КТВ; випарник, який слугує для підтримання низької температури в
камері, що дає змогу зменшити теплопритоки до експериментальної ділянки. Усі
елементи установки, розташовані в низькотемпературній камері, перебувають в
ізоляції зі спіненого каучуку (рисунок 2.5). Установка оснащена системою
автоматичного збирання інформації, що дає змогу відразу зберігати
експериментальні дані на комп'ютері. Залежно від складу суміші та необхідного
температурного рівня, час виходу установки на режим становить 60-90 хв.

Рис.2.4 Низькотемпературна камера

Рис. 2.5. Елементи низькотемпературної камери в ізоляції

2.3. Компресор
В експериментальному стенді встановлено ротаційний компресор SIAM
NN29VB (рисунок 2.6). Описаний об'єм компресора дорівнює 5,04 м /год.3

Рис. 2.6. Компресор

2.4. Методика визначення коефіцієнта тепловіддачі
Перш ніж розпочати проектування експериментальної ділянки, необхідно
було визначитися, яким чином визначатиметься КТО. Метод має бути простим з

погляду технічної реалізації, і водночас бути досить точним. До
експериментальної ділянки певної геометрії підводять задану кількість тепла,
вимірюючи розподіл температур у радіальному напрямку і температуру потоку
робочого тіла, зі співвідношення Ньютона-Ріхмана можна визначити значення
КТВ (рисунок 2.7).

Рис. 2.7. Методика визначення коефіцієнта тепловіддачі: r - радіус; Tвх -
температура потоку на вході; Tвых - температура потоку на виході; Tж - середнє
значення температури потоку; T1 , T2 , T3 - виміряні значення температур, які
використовуються для отримання екстрапольованого значення температури
стінки; Tст - температура стінки; ΔТст-ж - різниця температур між поверхнею стінки
і потоком.
Аналітичний вираз для визначення КТО має вигляд [66]:

де F - площа внутрішньої поверхні нагрівача, до якої здійснюється
підведення тепла; dвн і Lнаг - внутрішній діаметр і довжина нагрівача, відповідно;

ΔTср - середній температурний напір; ΔТст-вх і ΔТст-вих - перепад температур між
потоком робочого тіла та стінкою нагрівача на вході й виході з нього, відповідно;
Qэл - теплова потужність, що виділяється під час проходження електричного
струму провідником; U і I - значення напруги і струму, відповідно; Qподв -
кількість тепла, що підводиться до потоку робочого тіла; Qтп - теплопритоки до
експериментальної ділянки. Температура потоку на вході і виході
експериментальної ділянки вимірюється хромель-копелевими термопарами. Крім
того, проведено дублювання вимірювання температури потоку за допомогою
платинових термометрів опору, встановлених у спеціальних пазах конектора
(рисунок 2.10). Значення температури стінки блоку, що обігрівається,
визначається з виразу (2.8), отриманого з рівняння теплопередачі для
циліндричної стінки [67], шляхом екстраполяції виміряного розподілу температур
у радіальному напрямку стінки нагрівача.
(2.8)
rст - радіус положення термопар 1, 3 і стінки відносно поздовжньої осі
нагрівача відповідно. Аналогічні вирази для визначення температури стінки
можна записати через показання термопар 1,2 і 2,3 відповідно. Це дає змогу
підвищити точність знаходження визначуваної величини.
Також використовується дублювальний метод визначення температури
стінки з використанням виразу лінійної густини теплового потоку для циліндра
(2.9, 2.10) [68].

Аналогічні вирази для визначення температури стінки можна записати через
показання термопар 2 і 3 відповідно. Це дає змогу підвищити точність
знаходження визначуваної величини.

2.5. Конструкція експериментальної ділянки
Найбільш широко поширеними в промисловості є теплообмінники, де в
якості каналів використовуються горизонтально орієнтовані труби. Тому було
прийнято рішення дослідити КТО в горизонтальному каналі. Існує умовна
класифікація каналів на великі, мікро- та макроканали [69 - 74]. Згідно з нею,
кожен тип має свою специфіку протікання процесів передачі тепла. У даній роботі
у зв'язку з конструктивними особливостями установки діаметр експериментальної
ділянки становить 6 мм, що згідно з більшістю критеріїв, відносить її до великих
каналів.
Кількість тепла, що підводиться, має бути такою, щоб викликати достатній
для фіксування датчиками градієнт температур у радіальному напрямі стінки і
водночас не призвести до сильної зміни температури потоку робочого тіла між
входом і виходом експериментальної ділянки, що позначається на сильній зміні
його теплофізичних властивостей, режиму течії, механізму тепловіддачі. Для
цього було здійснено попереднє моделювання блоку, що обігрівається, в пакеті
COMSOL (рисунок 2.8). Здійснювалося оцінювання досягнутих температурних
градієнтів залежно від матеріалу блоку, що обігрівається. У результаті було
вирішено виготовляти експериментальну ділянку з нержавіючої сталі, оскільки
вона забезпечує найбільший градієнт температур (3-5 Кв залежно від температури
потоку) в радіальному напрямку з усіх найпоширеніших конструкційних
матеріалів внаслідок того, що має меншу теплопровідність.

Рис. 2.8 Температурний градієнт поперек стінки блоку, що обігрівається,
Експериментальна ділянка (рисунок 2.10) складається з двох однакових,

з'єднаних разом, блоків, що обігріваються (для підвищення достовірності
експериментальних даних). Кожен блок, що обігрівається, являє собою
товстостінний циліндр із неіржавкої сталі 12Х18Н10Т, на який намотано
марганіновий дріт, у разі протікання електричного струму по якому відбувається
підведення теплового навантаження до ділянки. Усередині циліндра є наскрізний
отвір для проходження потоку робочого тіла. Параметри нагрівальних елементів
наведено в таблиці 2.3:
Таблиця 2.3. Основні параметри блоку, що обігрівається
Параметр Значення Од. вим-я Інструмент
вимірювання
Внутрішній діаметр каналу (d )вн 6±0,1 мм штангенциркуль
Зовнішній діаметр каналу (d )нар 7±0,1 мм штангенциркуль
Довжина блоку, що обігрівається (L )наг 50±0,1 мм штангенциркуль
Зовнішній діаметр блоку (D )нар 30±0,1 мм штангенциркуль
Діаметр отворів під встановлення термопар 1±0,1 мм свердло і верстат
Положення 1-ї термопари 3,7±0,1 мм глибиномір
Положення 2-ї термопари 7±0,1 мм глибиномір
Положення 3-ї термопари 11±0,1 мм глибиномір
Блок, що обігрівається, схематично представлений на малюнку 2.9 у вигляді
товстостінного циліндра висотою 50 мм і діаметром 30 мм. Для зручності
намотування манганінового дроту на зовнішній поверхні блоку є різьблення, в
пази якого укладається дріт. Для проходження потоку робочого тіла в ньому
передбачено наскрізний отвір діаметром 6 мм. У товстостінній частині циліндра, з
відступом 10 мм від кожного краю, в радіальному напрямку просвердлено три
отвори діаметром 1 мм кожний, для встановлення термопар. Внутрішня поверхня
каналу піддавалася обробці шліфуванням (Ra 1,6), щоб зменшити шорсткість
поверхні, що впливає на структуру течії потоку робочого тіла.

Рис. 2.9. Блок, що обігрівається
Між собою блоки, що обігріваються, з'єднані за допомогою муфт і трубки,
що мають такий самий внутрішній діаметр і виконані з нержавіючої сталі
12Х18Н10Т. Для вимірювання тиску і контролю температури потоку на вході і
виході експериментальної ділянки передбачені конектори. Вони виготовлені зі
сталі 12Х18Н10Т. Кожен конектор має зверху отвір, у який впаюється штуцер для
встановлення датчика тиску. Наскрізний отвір має той самий діаметр, що і
діаметр каналу для проходження потоку робочого тіла, що дорівнює 6 мм. У
нижній частині конектора є циліндричний паз для встановлення платинових
термометрів опору (ПТС), які служать для вимірювання температури потоку
робочого тіла. Також на невеликій відстані від конекторів, як на вході, так і на
виході з експериментальної ділянки, встановлені трійники, в які зверху
встановлюються термопари для контролю температури потоку робочого тіла.
З одного боку, конектор з'єднується з блоком, що обігрівається, а з іншого -
з трійником, в якому встановлена термопара контролю температури потоку
робочого тіла. У результаті експериментальна ділянка являє собою послідовне
з'єднання трійників, конекторів і блоків, що обігріваються,

Рис. 2.10. Загальний вигляд експериментальної ділянки: 1 - штуцер; 2 -
конектор; 3 - блок, що обігрівається; 4 - муфта; 5 - трубка; 6 - трійник; місця
встановлення: а - ПТС; б - термопари; в - датчики тиску

Рис. 2.11 Поздовжній розріз експериментальної ділянки, що з'єднані між
собою муфтами і трубкою (рисунки 2.10 і 2.11).
На малюнку 2.12 представлено фото експериментальної ділянки в зборі. Ця
ділянка встановлена після дроселя холодильної машини, безпосередньо прямо
перед випарником. Він поміщений в охолоджувану низькотемпературну камеру,
що дозволяє знизити теплопритоки з навколишнього середовища. Крім того, він
обгорнутий у багатошарову ізоляцію зі спіненого каучуку. Основна частина
тепла, що підводиться до експериментальної ділянки, буде передаватися потоку
робочого тіла. Однак, через наявність конвективного теплообміну з навколишнім
простором камери матимуть місце теплоприпливи, які враховуються під час

проведення розрахунків КТО.

Рис. 2.12. Експериментальна ділянка в зборі
Конструкція експериментальної ділянки така, що відношення її довжини до
внутрішнього діаметру каналу менше необхідних 15-20 калібрів для того, щоб не
враховувати початкову термічну ділянку. Конкретний закон зміни α на початковій
ділянці залежить від режиму течії і від числа Pr, але якісно у всіх випадках КТО
від входу в трубу зменшується практично завжди.

Рис. 2.13. Типовий характер зміни коефіцієнта тепловіддачі по довжині
каналу
Типова картина зміни КТО по довжині труби представлена на рисунку 2.13.
Якісно падіння КТО по довжині початкової термічної ділянки пов'язане зі

збільшенням товщини температурного примежового шару. З урахуванням усього
вищесказаного, необхідно робити поправку на одержувані експериментальні
значення КТО. Експерименти показують, що довжина початкової
(гідродинамічної і теплової) ділянки зазвичай становлять трохи більше 10
калібрів. Надійне розрахункове співвідношення для КТО в початковій термічній
ділянці за турбулентної течії в круглій трубі запропоновано Б.С. Пєтуховим і В.А.
Кургановим [35] (воно узагальнює результати як вимірювань, так і розрахунків):
(2.11)
або теж саме співвідношення можна переписати для коефіцієнта тепловіддачі
(2.12)
Відповідну поправку на початкову термічну ділянку враховували під час
опрацювання експериментальних даних.

2.6. Ділянка вимірювання витрати
Наявні в наявності витратоміри, що випускаються промисловими
підприємствами, мають високу вартість і часто не підходять для специфічних
завдань, тому було ухвалено рішення самостійно спроєктувати й виготовити
ділянку вимірювання витрати (малюнки 2.14 і 2.15). Цю ділянку (малюнок 2.16)
встановлюють на лінії потоку низького тиску, перед компресором. Таким чином,
через цю ділянку буде проходити газовий потік і для визначення перепаду тиску
можна буде скористатися рівнянням Дарсі - Вейсбаха [75]:
(2.13)
де ΔP - перепад тиску, Па; ρ - густина робочого тіла, кг/м3 ; u - швидкість
потоку на ділянці, м/c; L, dвн - відповідно довжина і внутрішній діаметр ділянки,
мм.

Рис. 2.14. Загальний вигляд ділянки вимірювання витрати 1 - штуцер; 2 -
перехідник; 3 - трубка; 4 - конектор

Рис. 2.15. Поздовжній розріз ділянки вимірювання витрати
Для газових потоків використовуваних робочих тіл, с урахуванням їхніх
теплофізичних властивостей, а також геометрії ділянки, найімовірніше буде
спостерігатися турбулентний режим течії. У такому разі коефіцієнт тертя ξ
визначається таким чином [76]:
(2.14)
Масова витрата потоку (кг/с) визначається з виразу:
(2.15)
де S - площа прохідного перерізу ділянки.

Рис. 2.16. Ділянка вимірювання витрати в зборі
З урахуванням відомої геометрії ділянки можна отримати остаточний вираз
для визначення витрати через перепад тиску на ділянці та теплофізичні
властивості потоку:

Надалі було проведено градуювання ділянки вимірювання витрати, за
результатами якої в рівняння 2.16 було введено коригувальний коефіцієнт:

2.7. Нагрівач
Для регулювання температури потоку перед входом в експериментальну
ділянку передбачено нагрівач. Для цього на ділянку трубопроводу (завдовжки 80
см) між дроселем і експериментальною ділянкою було намотано манганіновий

дріт, кінці якого приєднано до ЛАТРа (лабораторний автотрансформатор). За
допомогою нього можна трансформувати вхідну напругу мережі 220 В у вихідну
напругу заданої величини. Цей ЛАТР дає змогу отримувати на виході напругу 0 -
300 В. Опір нагрівача становить 200 Ом, таким чином за допомогою нагрівача до
потоку робочого тіла можна підводити 0 - 450 Вт теплового навантаження.

2.8. Вимірювальна система
Установку обладнано системою автоматичного збору експериментальних
даних (малюнки 2.17 і 2.18), яка дає змогу в режимі "реального часу" зберігати
виміряні величини на комп'ютер. Сигнал із первинних перетворювачів (датчиків)
надходить на вхід модулів введення аналогових сигналів МВ110-8А. Даний
прилад призначений для вимірювання аналогових сигналів, перетворення
виміряних параметрів у значення фізичної величини і подальшого передавання
цього значення по мережі RS-485. Далі сигнал надходить на перетворювач
інтерфейсу, який призначений для взаємного перетворення сигналів інтерфейсів
USB і RS-485. Після цього сигнал надходить на комп'ютер, де за допомогою
спеціального програмного забезпечення (рисунок 2.19) відбувається збереження
інформації в excel-файл. Також є блок живлення, призначений для живлення
модулів введення і датчиків стабілізованою напругою постійного струму.

Рис. 2.17. Принципова схема системи автоматичного збору даних
Рис. 2.18. Фотографія системи автоматичного збору даних

2.8.1 Вимірювання температури
Для вимірювання температур в експериментальній установці
використовують два види первинних перетворювачів (датчиків): термопари
хромель-копель (ТХК) і платинові термометри опору (ПТС) (Pt100 і Pt1000). Для
виготовлення термопар використовували термопарний кабель, що являє собою
гнучку металеву трубку (рисунок 2.20), у якій розташовані термоелектроди,
ізольовані між собою по всій довжині дрібнодисперсною ущільнювальною
мінеральною ізоляцією.

Рис. 2.20. Термопара хромель-копель

З одного боку, термоелектроди спаяні між собою, таким чином утворюючи
холодний спай термопари. З іншого боку, до вільних кінців приварені
подовжувальні дроти з того самого матеріалу, що й самі термоелектроди.
Зовнішній діаметр захисної трубки термопари становить 1 мм. ТХК
встановлюються в отвори, розташовані в стінці блоку, що обігрівається, для
вимірювання розподілу температури по товщині стінки. На місця встановлення
термопар наноситься спеціальне вакуумне мастило Apiezon N Grease для
зменшення термічного опору в місці контакту термопари зі стінкою. Також ці
термопари слугують для вимірювання температури потоку на вході та виході з
експериментальної ділянки. До плюсів термопар можна віднести достатню
точність вимірювань, простоту, дешевизну і малий розмір. Однак, для отримання

високої точності вимірювання температури потрібне індивідуальне градуювання
кожної термопари. Для цього використовувалася кліматична камера КХТВ-80, яка
здатна підтримувати задану температуру. У мідну матрицю поміщали ТХК, а
також еталонний платиновий термометр опору ПТСВ-2-1, невизначеність
показань якого в діапазоні температур -200...0 °С становить не більш ніж ±0,05 °С.
За показаннями еталонного термометра проводили градуювання термопар, після
якого невизначеність показань кожної термопари становить не більше ніж ±0,5 °С.
Більш докладно процес градуювання термопар описано в додатку В.
Показання температури потоку продубльовані за допомогою ПТС Honeywell
HEL-705 (Pt1000) (рисунок 2.21), які встановлюються в пази конектора
експериментальної ділянки. Контроль параметрів циклу низькотемпературної
установки здійснюється за допомогою ПТС SKS Sensors (Pt100) (рисунок 2.22).
Для зменшення термічного опору на місце контакту ПТС зі стінкою також
наноситься вакуумне мастило Apiezon N Grease. Градуювання ПТС здійснювали
за трьома точками: температурою кипіння азоту за атмосферного тиску (77,35 К),
температурою плавлення льоду (273,15 К) і температурою кипіння води (373,15
К). У випадку з ПТС Honeywell HEL-705 (Pt1000) таке градуювання дає змогу
досягти точності показань ±0,25 °С. У випадку з ПТС SKS Sensors (Pt100) таке
градуювання дає змогу досягти точності показань ±0,3 °С. Триточкове
градуювання можливе завдяки тому факту, що ПТС мають практично лінійну
залежність опору від температури в діапазоні температур, який нас цікавить.
Докладніше процес градуювання ПТС Honeywell HEL-705 (Pt1000) і ПТС SKS
Sensors (Pt100) представлено в додатку В.

Рис. 2.21. ПТС Honeywell HEL-705 (Pt1000)

Рис. 2.22. ПТС SKS Sensors (Pt100)

2.8.2. Вимірювання тиску
Для контролю тиску в низькотемпературній установці встановлені
перетворювачі тиску (датчики тиску) (мал. 2.23) ЕЛЕМЕР АІР-10L з межами
вимірювання 1,0; 1,6 і 2,5 МПа і вихідним сигналом 4...20 мА. Невизначеність
показань даних датчиків становить ±0,25 % від верхнього діапазону вимірювань.
Додаткова температурна невизначеність не перевищує 0,15 % на кожні 10 °С. Для
повірки датчиків тиску використовувався еталонний стрілочний манометр класу
точності 0,15. У результаті повірки виявилося, що всі використовувані манометри
відповідають заявленим характеристикам.

Рис. 2.23. Датчик тиску ЕЛЕМЕР АІР-10L

2.8.3. Вимірювання перепаду тиску

Рис. 2.24. Датчик перепаду тиску Dwyer 616C-8
Для вимірювання перепаду тиску на ділянці вимірювання витрати
встановлено датчик перепаду тиску Dwyer 616C-8 (мал. 2.24) з діапазоном
вимірювання 0 - 68,9 кПа і вихідним сигналом 4...20 мА. Невизначеність показань
цього датчика становить 1 % від повної шкали. Для його повірки
використовувався датчик диференціального тиску ЕЛЕМЕР АІР-20/М2-Н з
діапазоном вимірювань 0 - 100 кПа і невизначеністю вимірювання 0,1% від
верхньої межі вимірювань. У результаті повірки виявилося, що датчик перепаду
тиску Dwyer 616C-8 відповідає заявленим характеристикам.

2.9. Джерело постійного струму
Для підведення теплового навантаження до експериментальної ділянки
використовується джерело постійного струму Б5-45А (рис. 2.25). До його виходів
під'єднано кінці дроту, під час проходження струму по якому виділяється теплота.
Прилад Б5-45А призначений для стабілізації постійної напруги або струму
залежно від установленої напруги. Межа встановлення вихідної напруги
становить 0 - 50 В, струму - 0 - 0,5 А. Нестабільність за струмом при зміні вхідної
напруги на 10 % становить ΔI=0,25 мА. Нестабільність напруги становить:
ΔU=0,005∙Uуст +0,005∙U .макс

Рис. 2.25. Джерело постійного струму Б5-45А

2.10. Тепловий баланс експериментальної ділянки
У зв'язку з неідеальністю теплової ізоляції і наявністю теплопритоків була
проведена оцінка теплового балансу експериментальної ділянки. Для цього
експериментальну установку заправляли робочим тілом і проводили зіставлення
кількості тепла, що підводиться до експериментальної ділянки і надходить до
потоку робочого тіла. Спочатку експериментальний стенд був заправлений
газоподібним азотом. У даному випадку холодильна машина не виробляла холод і
випробування проводилися при температурі навколишнього середовища. За
допомогою мультиметра здійснювався контроль електричного навантаження, що
підводиться до експериментальної ділянки (рівняння 2.6). Паралельно
проводилося обчислення кількості тепла, що доходить до потоку робочого тіла
Qподв (рівняння 2.18).

де G і cp - масова витрата і теплоємність робочого тіла, а Tвх і Tвых -
температури робочого тіла на вході та виході експериментальної ділянки. На
рисунку 2.26 представлено тепловий баланс експериментальної ділянки під час
роботи

Рис. 2.26. Тепловий баланс експериментальної ділянки під час роботи
установки на азоті (температура потоку на вході в експериментальну ділянку
ͦ
становила +20 C . .
З нього видно, що теплові втрати (розбіжність значень кількості тепла, що
підводиться до експериментальної ділянки, і того, що безпосередньо дійшло до
потоку робочого тіла) становлять не більше ніж 3 %. Цю розбіжність можна
пов'язати з невизначеністю вимірювальних приладів, оскільки експериментальна
ділянка перебуває в теплоізоляції, а дослід проводили за температури
навколишнього середовища. Тому наступним кроком стало тестування
експериментальної ділянки за нижчих температур. Для цього азот було випущено
з контуру холодильної установки, стенд було відвакуумовано і заправлено
сумішшю фреонів R-23/R-22 (0,5/0,5 моль). Аналогічно з попереднім тестом була
проведена оцінка теплового балансу ділянки (температура потоку на вході в
ͦ
експериментальну ділянку становила -40 C ) (рисунок 2.27). Також, як і в
попередньому досліді розбіжність становила не більше 3 %.

Рис. 2.27. Тепловий баланс експериментальної ділянки під час роботи
установки на суміші R-23/R-22 (0,5/0,5 моль)
Таке гарне виконання теплового балансу ділянки говорить про те, що вона
добре теплоізольована, плюс до цього ділянка розташована в охолоджуваній
камері, що знижує теплопритоки до неї. У процесі експлуатації виявилося, що
найбільш "важкими" умовами для експериментальної ділянки є найнижчі досяжні
температури, оскільки в цьому разі температура потоку робочого тіла опускалася
до -85 Сͦ, тоді як у холодильній камері не вдавалося досягати температур нижче -40
Сͦ. Таким чином досягався найбільший температурний градієнт між потоком і
навколишнім простором холодильної камери, що позначалося на збільшенні
теплопритоків. Як приклад на малюнку 2.28 наведено тепловий баланс
експериментальної ділянки під час роботи установки на фреоновій суміші R-14/R-
23/R-22/R-236fa (0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль). З нього видно, що теплопритоки
перебувають на рівні 10 % від кількості тепла, що підводиться. Також було
проведено розрахункову оцінку теплопритоків до експериментальної ділянки.
Вона виявилася дещо нижчою за результати, отримані дослідним шляхом (1,6 Вт
проти 1,9 Вт), що свідчить про достовірність отриманих результатів. Отримані
оцінки теплопритоків використовували під час проведення обробки отриманих

експериментальних даних.

Рис. 2.28. Тепловий баланс експериментальної ділянки під час роботи
установки на фреоновій суміші R-14/R-23/R-22/R-236fa (0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль)

2.11. Тестування експериментальної ділянки
Були проведені тестові експерименти з визначення КТО на чистих речовинах
з подальшим порівнянням експериментальних і розрахункових значень. Спочатку
було отримано експериментальні значення КТО під час роботи установки на азоті
та проведено їх порівняння з розрахунковими значеннями, отриманими за
формулою Міхєєва для турбулентного режиму течії:

На рисунку 2.29 наведено порівняння експериментальних і розрахункових
значень КТО під час течії азоту через експериментальну ділянку.

Рис. 2.29. КТО під час течії азоту на експериментальній ділянці
Наступним кроком було вимірювання КТО в процесі кипіння R-22 за його
вимушеній течії через експериментальну ділянку і порівняння дослідних даних із
розрахунковими. Результат порівняння представлено в таблиці 2.4. З неї видно
хорошу відповідність експериментальних і розрахункових даних, що свідчить про
достовірність одержуваних результатів і можливість використання
експериментального стенда для проведення подальших експериментів і
отримання нових експериментальних даних.
Таблиця 2.4. КТО при кипінні R-22
Параметр/Автор Могоричний/Должиков Thome та Wojtan. Lallemand
dвн , мм 6 5 10,7
q, кВт/м2 10 25 10
j, кг/м2 с 135 500 250
Tкип , К 244 285 285
P, бар 1,9 7,2 7,2
α , Вт/м2
эксп К 3600 3200 3000
Розрахунок за Lallemand 3362 2919 2753

Розрахунок за Gungor і 3304 2936 2751
Вінтертон

Розрахунок за Chen [52] 3123 2832 2648

2.12. Оцінка невизначеностей
Перш ніж перейти до основних дослідів і отримання нових
експериментальних даних, необхідно провести оцінку невизначеності
вимірюваних величин. Вимірюваний КТО, як уже було показано в (2.1), є
функцією теплового потоку, що підводиться, температурного напору між потоком
робочого тіла та поверхнею теплообміну обігрівального блоку, і площею цієї
самої поверхні. Неточність у визначенні поверхні теплообміну становить 0,5% і
ця величина мала порівняно з невизначеністю теплового потоку і температурного
напору. Тому її опущено у всіх викладках і буде додано як константу до
підсумкового значення.
Отже, невизначеність вимірювання коефіцієнта тепловіддачі знаходиться з
виразу:

де невизначеності, пов'язані з підвідним навантаженням (ΔQподв ) і середнім
температурним напором (ΔΔТ ):ср

де часткові похідні середнього температурного напору визначено так:

а вираз для визначення абсолютної невизначеності вимірювання температури
стінки блока, що обігрівається, має такий вигляд:

де ΔT1 і ΔT3 - невизначеності вимірювання термопар, а Δr1 , Δr3 , Δrст -
невизначеності визначення координати першої термопари, третьої термопари та
стінки відповідно. Більш детально математичні викладки визначення
невизначеностей вимірювання викладено в додатку В, тому перейдемо до
отриманих результатів. Залежність відносної невизначеності КТО від середнього
температурного напору подано на рисунку 2.30. З нього видно, що за
температурних напорів, більших за 3 К, відносна невизначеність КТВ становить
менше ніж 25 %. А саме такі й більші температурні напори спостерігалися в
переважній більшості дослідів, відповідно невизначеність отриманих
експериментальних даних становила менше 25 %.

Рис. 2.30. Відносна невизначеність КТО залежно від середнього
температурного напору

Висновки з розділу
Для вирішення експериментальних завдань, сформульованих у першому

розділі, розроблено експериментальний стенд, що дає змогу проводити
дослідження теплообміну в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл. Як
результат, до теперішнього моменту створено експериментальну базу для
проведення досліджень з кипіння багатокомпонентних сумішей за їхньої
вимушеної течії в горизонтальній трубі. Також є надійна методика проведення
експерименту, необхідна для правильної інтерпретації експериментальних даних.

РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАНІ ЩОДО ТЕПЛООБМІНУ ПІД
ЧАС КИПІННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ РОБОЧИХ ТІЛ

МКР 24.144.04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Партасюк Літ. Арк. Акрушів
Експериментальні дані
Перевір. Беспалько
щодо теплообміну під час
Реценз.
Н. Контр. кипіння ЧДТУ, МЗТЕ-34
Затверд. Калейніков багатокомпонентних
робочих тіл

Розділ 3. Експериментальні дані щодо теплообміну під час кипіння
багатокомпонентних робочих тіл

Отримано досить велику кількість (понад 100 точок) експериментальних
даних КТО при кипінні в горизонтальній трубі діаметром 6 мм потоків
зеотропних сумішей (вуглеводневих і фреонових) з великими температурними
глайдами. Ці дані наведені у вигляді графіків залежностей КТО від середньої
температури потоку і масового паровмісту. У таблиці 3.1 наведено параметри
потоку досліджуваних сумішей.
Таблиця 3.1. Параметри потоку досліджуваних сумішей

№ Суміш Склад P j q dвн Ткип Трос
% моль кПа кг/м2 с кВт/м2 мм К К
1 CH4/C2H4/C3H8 0,45/0,35/0,2 370 105 12 6 139 226
2 CH4/C2H4/C3H8/C4 0,4/0,2/0,2/0,2 350 130 12 6 138 259
H10
3 R14/R23/R22/R236fa 0,4/0,2/0,2/0,2 370 320 12 6 170 266
4 R14/R23/R236fa 0,4/0,3/0,3 360 280 12 6 168 273

3.1. Методика проведення експериментів і обробки експериментальних
даних
Проводиться підготовка досліджуваного робочого тіла. Для цього в
спеціальний балон здійснюється заправка компонентів суміші. Парціальний тиск
кожного компонента пропорційний його мольній частці в складі суміші. Контур
експериментального стенда вакуумується. Після цього проводиться заправка
установки підготовленою сумішшю. Після закінчення деякого часу (достатнього
для розчинення частини компонентів у маслі) проводиться короткочасний пуск
установки, після якого здійснюється забір проби суміші для перевірки її складу на
хроматографі. У разі, якщо не спостерігається необхідний склад, проводиться
додавання відсутніх компонентів. Ця процедура дає змогу підготувати суміш із
точністю складу 1% за кожним компонентом.
Після того як в установку заправлено необхідну суміш, проводиться її
запуск. Час виходу установки на режим (охолодження камери до мінімальної

температури) становить 1-1,5 години залежно від складу робочого тіла. Після
цього проводиться підведення навантаження до експериментальної ділянки і
нагрівача, зняття експериментальних даних із записом їх в excel-файл для
подальшого опрацювання.
На підставі усереднених значень вимірювань для стаціонарного режиму,
проводиться визначення експериментального значення КТО для кожного перерізу
блоку, що обігрівається, де встановлені термопари, за рівняннями 2.1-2.7,
представленими в другому розділі. Після цього проводиться врахування впливу
початкової термічної ділянки за рівнянням 2.12. Підсумкове значення КТО
визначається як середнє арифметичне вимірювань у кожному з двох перерізів
блоку, що обігрівається. Після цього проводиться якісне порівняння отриманих
експериментальних даних з наявними на даний момент результатами інших
досліджень.

3.2. Експериментальні дані щодо кипіння суміші CH /C H /C42438
H(0,45/0,35/0,20 моль)
Перше досліджуване робоче тіло - це суміш вуглеводнів: метану, етилену
(етену) і пропану, з мольними частками 45 %, 35 % і 20 % відповідно. Було
проведено серію експериментів із даним складом суміші, результати яких
представлено на рисунках 3.1 і 3.2 залежно від середньої температури потоку
робочого тіла і балансового паровмісту. Невизначеність отриманих
експериментальних даних у цьому досліді не перевищувала 23 %. Крім того, на
цих малюнках представлені експериментальні дані Barraza [37] за кипінням
суміші CH /C H /C42638 H(45/35/20 mol %).
Досліджувана суміш і суміш в експерименті Barraza мають дещо різний
склад, а також досліди проводили за різних параметрів потоку, однак,
спостерігається якісний збіг у поведінці КТО. Більш детальна інформація про
параметри експериментів представлена в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2. Параметри потоку в досліді 1
Автор Суміш Склад d ,вн Ркип, j, q,
(мол %) мм кПа кг/м2 с кВт/м2

Барраза CH /C H /C H42638 45/35/20 3 790 147 40
Могоричний/ CH /C H /C H42438 45/35/20 6 370 105 12
Должиков

Рис. 3.1. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від середньої температури
потоку в експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і Barraza
(чорні квадратики)
КТО в досліді Могоричного/Должикова дещо нижчий, ніж у досліді Barraza.
Це пов'язано з тим, що в першому випадку діаметр каналу експериментальної
ділянки 6 мм, а в другому - 3 мм. Також у досліді авторів роботи дещо менша
щільність потоку маси і теплового потоку, що також позначається на величині
КТО. Ще можна відзначити відмінність тисків кипіння, за яких проводилися
вимірювання, що позначається на тому, що крива КТО автора роботи дещо
зміщена вліво, порівняно з результатами Barraza.

Рис. 3.2. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від балансового паровмісту в
експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і Barraza (чорні
квадратики)
В іншому ж спостерігається хороший якісний збіг експериментальних даних
обох авторів. В обох випадках можна побачити так звану "п-подібну" криву,
характерну для процесу кипіння багатокомпонентних робочих тіл. На початку
спостерігається різкий стрибок КТО, пов'язаний із переходом переважного
механізму тепловіддачі з конвекції на кипіння. Потім спостерігається майданчик,
на якому значення КТО більш-менш постійне. І наприкінці відбувається різке
зниження КТО, пов'язане з тим, що пара починає контактувати зі стінкою каналу.
На жаль, у зв'язку з конструктивними особливостями експериментальної
установки, не вдалося отримати повну (в усьому діапазоні температур кипіння)
криву зміни КТО, проте наявні результати несуть у собі цінну інформацію.

3.3. Експериментальні дані щодо кипіння суміші CH /C H /C H42438410 H
/C(0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль)
Наступне досліджуване робоче тіло - це суміш вуглеводнів: метану, етену,

пропану та ізобутану, з мольними частками 40 %, 20 %, 20 % і 20 % відповідно.
Було проведено серію експериментів із даним складом суміші, результати яких
наведено на рисунках 3.3 і 3.4. Невизначеність отриманих експериментальних
даних у цьому досліді не перевищувала 20 %. Крім того, на цих малюнках
представлені експериментальні дані Barraza [37] за кипінням суміші CH /C H
/C42638 H(45/35/20 mol %).
Досліджувана суміш і суміш в експерименті Barraza також мають дещо
різний склад, проте спостерігається якісний збіг у поведінці КТО. Детальнішу
інформацію про параметри експериментів подано в таблиці 3.3.
Таблиця 3.3. Параметри потоку в досліді 2

Автор Суміш Склад d ,вн Ркип, j, q,
(мол %) мм кПа кг/м2 с кВт/м2
Барраза CH /C H /C H42638 45/35/20 3 790 147 40
Могоричний/ CH4/C2H6/C3H8/(CH3)3CH 40/20/20/20 6 350 130 12
Должиков
Як і в попередньому досліді, в обох випадках можна побачити так звану "п-
подібну" криву ("капелюх"), характерну для процесу кипіння багатокомпонентних
робочих тіл. На початку спостерігається різкий стрибок КТО, пов'язаний із
переходом переважного механізму тепловіддачі з конвекції на кипіння. Потім
спостерігається майданчик, на якому значення КТО більш-менш постійне. І
наприкінці відбувається різке зниження КТО, пов'язане з тим фактом, що пара
починає контактувати зі стінкою каналу.

Рис. 3.3. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від середньої температури потоку
робочого тіла в експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і
Barraza (чорні квадратики)

Рис. 3.4. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від балансового паровмісту в
експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і Barraza (чорні
квадратики)

3.4. Експериментальні дані щодо кипіння суміші R14/R23/R22/R236fa
(0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль)

Наступне досліджуване робоче тіло - це суміш фреонів: R-14, R-23, R-22 і
R-236fa, з мольними частками 40 %, 20 %, 20 % і 20 % відповідно. Було проведено
серію експериментів із даним складом суміші, результати яких наведено на
рисунках 3.5 і 3.6. Невизначеність отриманих експериментальних даних у цьому
досліді не перевищувала 17 %. Крім того, на цих малюнках представлені
експериментальні дані Barraza [37] щодо кипіння суміші R14/R23/R32/R134a
(35/15/15/35 mol %).
Досліджувана суміш і суміш в експерименті Barraza мають дещо різний
склад, проте спостерігається якісний збіг у поведінці КТО. Детальнішу
інформацію про параметри експериментів подано в таблиці 3.4.
Таблиця 3.4. Параметри потоку в досліді 3

Автор Суміш Склад d ,вн Ркип, j, q,
(мол %) мм кПа кг/м2 с кВт/м2
Барраза R14/R23/R32/R134a 35/15/15/35 3 790 148 28
Могоричний/ R14/R23/R22/R236fa 40/20/20/20 6 370 320 12
Должиков

КТО в досліді автора роботи дещо вища, ніж в експерименті Barraza на
фреоновій суміші. Експериментальні дані обох авторів вказують на зростання
КТО протягом усієї двофазної області. На відміну від вуглеводневих сумішей у
фреонової суміші спостерігається істотне збільшення КТО в міру зростання
паровмісту потоку. Максимальне значення КТО досягається в царині балансових
паровмістів 0,8 - 0,9. В абсолютних же значеннях КТО при кипінні фреонових
сумішей виявився дещо нижчим, ніж у вуглеводневих сумішей.

Рис. 3.5. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від середньої температури
потоку робочого тіла в експериментах Могоричний/Должиков (червоні
трикутники) і Barraza (чорні квадратики)

Рис. 3.6. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від балансового паровмісту в
експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і Barraza (чорні
квадратики)

3.5. Експериментальні дані щодо кипіння суміші R14/R23/R236fa
0,4/0,3/0,3/0,3 моль)
Наступне досліджуване робоче тіло - це суміш фреонів: R-14, R-23 і R-
236fa, з мольними частками 40 %, 30 % і 30 % відповідно. Було проведено серію

експериментів із даним складом суміші, результати яких наведено на рисунках 3.7
і 3.8. Невизначеність отриманих експериментальних даних у цьому досліді не
перевищувала 19 %. Крім того, на цих малюнках представлені експериментальні
дані Barraza [37] щодо кипіння суміші R14/R23/R32/R134a (35/15/15/35 mol %).
Досліджувана суміш і суміш в експерименті Barraza мають дещо різний
склад, проте спостерігається якісний збіг у поведінці КТО. Детальнішу
інформацію про параметри експериментів подано в таблиці 3.5.
Таблиця 3.5. Параметри потоку в досліді 4

Автор Суміш Склад d ,вн Ркип, j, q,
(мол %) мм кПа кг/м2 с кВт/м2
Барраза R14/R23/R32/R134a 35/15/15/35 3 790 148 28
Могоричний/ R14/R23/R236fa 40/30/30 6 360 280 12
Должиков

КТО в цьому досліді автора роботи також дещо вища, ніж в експерименті
Barraza на фреоновій суміші. Експериментальні дані обох авторів вказують на
зростання КТО протягом усієї двофазної області. На відміну від вуглеводневих
сумішей у фреонової суміші спостерігається істотне збільшення КТО в міру
зростання паровмісту потоку. Максимальне значення КТО досягається в царині
балансових паровмістів 0,8 - 0,9. В абсолютних же значеннях КТО при кипінні
фреонових сумішей виявився дещо нижчим, ніж у вуглеводневих сумішей.

Рис. 3.7. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від середньої температури потоку
робочого тіла в експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і
Barraza (чорні квадратики)

Рис. 3.8. Залежність коефіцієнта тепловіддачі від балансового паровмісту в
експериментах Могоричний/Должиков (червоні трикутники) і Barraza (чорні
квадратики)

Висновки з розділу
Отримані експериментальні дані досить добре узгоджуються з наявними
уявленнями про процес кипіння багатокомпонентних сумішей. У всіх

експериментах спостерігається типова для цього процесу картина: різке
збільшення КТО під час настання кипіння, а потім його падіння під час переходу
в область однофазної конвекції. Зіставлення з наявними експериментальними
даними Barraza також дає гарний збіг. Можна сказати, що було отримано нові
експериментальні дані щодо КТО при кипінні багатокомпонентних робочих тіл,
які використовуються в низькотемпературній техніці.

Розділ 4. Порівняння експериментальних і розрахункових даних

МКР 24.144.04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Партасюк Порівняння експериментальних і Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Беспалько розрахункових даних
Реценз. багатокомпонентних робочих тіл
Н. Контр. ЧДТУ, МЗТЕ-34
Затверд. Калейніков

Розділ 4. Порівняння експериментальних і розрахункових даних
Розрахункові значення КТО, отримані за співвідношеннями для кипіння
сумішей, представленими в таблиці 1.5, порівнюються з експериментальними
даними. Для оцінки застосовності кожної методики проведено оцінку середньої
помилки співвідношення (СО). СВ визначається як відношення суми відносних
невизначеностей до загальної кількості експериментальних точок (N). Відносна
невизначеність являє собою відношення абсолютної невизначеності між
виміряним і розрахунковим значеннями до експериментального значення.

У таблиці 4.1 наведено СО для всіх експериментальних даних, отриманих
авторами цієї роботи.
Таблиця 4.1. Відхилення розрахункових значень від експериментальних
даних Могоричний/Должиков
№ досліду Середнє відхилення співвідношення (СО), %
Мішра Гранрід Маленький Гомогенна модель
1 60,8 56,3 68,1 57,1
2 44,9 33,7 45,2 42,3
3 27,2 22,1 30,5 26,3
4 47,3 36,4 41,7 34,9

У таблиці 4.2 наведено СО для всіх експериментальних даних із дослідів
Barraza [37].
Таблиця 4.2. Відхилення розрахункових значень від експериментальних
даних Барраза
№ досліду Середнє відхилення співвідношення (СО), %
Мішра Гранрід Маленький Гомогенна модель
1; 2 19,6 31,6 34,6 52,5
3; 4 25,9 29,8 33,2 48,3

4.1. Порівняння з експериментальними даними з досліду 1
На малюнку 4.1. представлено зіставлення розрахункових і
експериментальних даних для досліду 1.

Рис. 4.1. Порівняння експериментальних і розрахункових даних: 1 -
експеримент Могоричний/Должиков (дослід 1); 2 - Mishra; 3 - Granryd; 4 - Little; 5
- гомогенна модель
З нього видно, що жодна з використаних методик не дає хорошого збігу з
експериментальними даними.
На рисунку 4.2 представлено зіставлення розрахункових та
експериментальних даних для досліду Barraza з вуглеводневою сумішшю CH /C H
/C42638 H(45/35/20 mol %).
З нього також видно, що тільки співвідношення Mishra дає більш-менш
гарну відповідність з експериментальними даними, і то тільки для царини
невисоких паровмістів.

Рис. 4.2. Порівняння експериментальних і розрахункових даних: 1 –
експеримент Barraza (дослід 1); 2 - Mishra; 3 - Granryd; 4 - Little; 5 - гомогенна
модель
У царині високих паровмістів спостерігається значна розбіжність
розрахункових і експериментальних даних.

4.2. Порівняння з експериментальними даними з досліду 2
На малюнку 4.3 наведено зіставлення розрахункових і експериментальних
даних для досліду 2. З нього видно, що також як і в попередньому випадку жодна
з використаних методик не дає хорошого збігу з експериментальними даними.
Можливо, це пов'язано з відсутністю універсальних співвідношень для
прогнозування КТВ під час кипіння багатокомпонентних робочих тіл, а також із
тим фактом, що більша частина експериментальних даних лежить у царині
високих температур. паровмістів, де співвідношення дають гіршу апроксимацію
дослідних значень.

Рис. 4.3. Порівняння експериментальних і розрахункових даних: 1 -
експеримент Могоричний/Должиков (дослід 2); 2 - Mishra; 3 - Granryd; 4 - Little; 5
- гомогенна модель

4.3. Порівняння з експериментальними даними з досліду 3
На малюнку 4.4 наведено зіставлення розрахункових і експериментальних
даних для досліду 3. З нього видно, що жодна з використаних методик не дає
хорошого збігу з експериментальними даними. У цьому випадку навіть не
спостерігається якісного збігу в поведінці розрахункових і експериментальних
значень КТО. У той час як у досліді спостерігається стійке зростання КТО зі
збільшенням середньої температури потоку, у розрахункових методиках виходить
діаметрально протилежна поведінка, що полягає у зменшенні КТО зі збільшенням
середньої температури потоку.

Рис. 4.4. Порівняння експериментальних і розрахункових даних: 1 -
експеримент Могоричний/Должиков (дослід 3); 2 - Mishra; 3 - Granryd; 4 - Little; 5
- гомогенна модель
На малюнку 4.5 наведено зіставлення розрахункових і експериментальних
даних для досліду Barraza з фреоновою сумішшю R14/R23/R32/R134a (35/15/15/35
mol %). З нього також видно, що жодне зі співвідношень не дає хорошої
відповідності з експериментальними даними. Є невелика ділянка, де
проглядається збіг експерименту з розрахунками, але це скоріше вдалий збіг, ніж
закономірність. Бо загалом спостерігається абсолютна розбіжність навіть у
якісній поведінці зміни КТО, не кажучи вже про кількісні значення. У той час як в
експерименті спостерігається зростання КТО протягом усієї двофазної області, у
розрахунках КТО починає стабільно зменшуватися з певного моменту (в області
високих паромісткостей).

Рис. 4.5. Порівняння експериментальних і розрахункових даних: 1 –
експеримент Barraza (дослід 3); 2 - Mishra; 3 - Granryd; 4 - Little; 5 - гомогенна
модель

4.4. Порівняння з експериментальними даними з досліду 4
На малюнку 4.6 наведено зіставлення розрахункових і експериментальних
даних для досліду 4. З нього видно, що жодна з використаних методик не дає
хорошого збігу з експериментальними даними. У цьому випадку навіть не
спостерігається якісного збігу в поведінці розрахункових і експериментальних
значень КТО. У той час як у досліді спостерігається стійке зростання КТО зі
збільшенням середньої температури потоку, у розрахункових методиках
отримується діаметрально протилежна поведінка, що полягає у зменшенні КТО зі
збільшенням середньої температури потоку.

Рис. 4.6. Порівняння експериментальних і розрахункових даних: 1 -
експеримент Могоричний/Должиков (дослід 4); 2 - Mishra; 3 - Granryd; 4 - Little; 5
- гомогенна модель
У таблицях 4.1 і 4.2 наведено СО для співвідношень, наведених у таблиці
1.5, з метою зрозуміти їхню застосовність для умов експерименту. У результаті
порівняння виявилося, що жодна з використовуваних методик не дає гарного збігу
з експериментальними даними. Метод Mishra [42] має явні обмеження, оскільки
необхідно визначати експериментальні коефіцієнти для кожної нової суміші. Він
непогано узгоджується з експериментальними даними Barraza щодо кипіння
вуглеводневих сумішей, особливо в царині невисоких паровмістів.
Співвідношення Granryd [57] не показало гарного збігу з експериментальними
даними (у більшості дослідів СО>30%). Ще гірше показала себе модель Little [58]
(у більшості дослідів СО> 40%). Гомогенна модель також не дала хорошого збігу,
проте їй вдавалося описувати збільшення КТО в двофазній області. Можливо,
введення поправочних коефіцієнтів дало б змогу використовувати цю модель для
прогнозування КТО в процесі кипіння багатокомпонентних робочих тіл, однак
для цього необхідно накопичувати експериментальні дані. Загалом же,

резюмуючи отримані результати, можна сказати, що наразі не існує універсальної
методики прогнозування КТО в процесі кипіння багатокомпонентних сумішей.

Розділ 5 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ
СИТУАЦІЯХ

МКР 24.144.04 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Партасюк Літ. Арк. Акрушів
Охорона праці та безпека
Перевір. Цікановський
у надзвичайних ситуаціях
Реценз.
Н. Контр. багатокомпонентних ЧДТУ, МЗТЕ-34
Затверд. Калейніков робочих тіл

Розділ 5 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ
СИТУАЦІЯХ
Правила поводження та техніка безпеки при роботі з холодильним
обладнанням
В процесі обслуговування, виконання ремонту та при випробуваннях
холодильних установок доводиться мати справу з агрегатами і апаратами, котрі
мають рухомі частини і працюють під великим тиском, і високою електричною
напругою. Крім того, доводиться працювати на залізничних коліях. В цих умовах
всі працівники зобов'язані знати і виконувати правила техніки безпеки.
Вимоги техніки безпеки встановлені відповідними правилами і
інструкціями міністерства інфраструктури України.
Всі робітники, котрі обслуговують, ремонтують і випробовують
повітрокондиціонне і холодильне обладнання, повинні вивчити правила техніки
безпеки при роботах, інструкції по експлуатації, виконанню ремонту і
випробувань, а також вміти надавати першу допомогу при нещасних випадках.
Перевірка знань безпечних методів роботи виконується кваліфікаційною комісією
і оформлюється актом встановленої форми.
Відповідальність за дотримання правил техніки безпеки несе керівник робіт.
Він зобов'язаний: забезпечити: нагляд за справністю обладнання, підйомних
засобів та інструменту; організувати інструктаж обслуговуючого персоналу і
перевірку знань; контролювати своєчасні випробування посудин, працюючих під
тиском, підйомних засобів та механізмів; забезпечити безпечні умови праці і
особисто керувати виконанням робіт, пов'язаних з підвищеною небезпекою
(монтажні роботи на залізничних коліях, в місцях електричної небезпеки та ін.).
Крім правил техніки безпеки, всі працюючі повинні добре знати будову та
умови експлуатації того обладнання, з яким їм доводиться працювати. Обличчям,
не знайомим з обладнанням і інструкціями по його експлуатації, забороняється
виконувати будь-які перемикання на панелях, монтувати і демонтувати
обладнання.
При нещасних випадках потерпілий або свідок нещасного випадку повинен
сповістити про це керівника робіт або представника адміністрації. Потерпілому
необхідно надати першу допомогу і направити його в медичний заклад.
Для розслідування нещасного випадку слід зберегти на робочому місці
обстановку і стан обладнання такими, якими вони були в момент події, також
з'ясувати обставини і причини.
Керівник робіт за участю відповідального обличчя по техніці безпеки або
представника профспілкової організації зобов'язані не пізніше чим через 24
години особисто розібратись в причинах нещасного випадку і прийняти всі міри
до ліквідації причин, котрі можуть спричинити подібні випадки в подальшому.
Про нещасний випадок складається акт.
Знаходячись на залізничних коліях, слід пам'ятати, що там відбувається рух
потягів і ведеться маневрова робота. Перш ніж переходити залізничну колію,
необхідно впевнитися в тому, що по ній не рухається потяг (вагон, локомотив), і
тільки після цього переходити через рейки під прямим кутом. Наступати на рейки
та стрілочні переводи не слід.
При необхідності можна йти вздовж залізничної колії, по узбіччю земляного

полотна або між коліями. Необхідно весь час уважно прислуховуватися і
слідкувати за рухомими потягами, окремими локомотивами і маневровими
вагонами. Особливу обережність і пильність слід проявляти в місцях з важкою
видимістю з-за близько стоячих будівель, в нічний час, в туман, взимку під час
снігопаду і ожеледиці.
При переході через колії, зайняті вагонами, рекомендується користуватися
гальмівними майданчиками вантажних вагонів і тамбурами пасажирських або
обходити стоячий рухомий склад. Переходити по гальмівним майданчикам
рухомого складу, а також підлізати під вагони стоячого рухомого складу і тим
більше того який знаходиться русі категорично забороняється. Не можна
проходити між розщепленими вагонами, якщо відстань між ними менше 5 м, а
також переходити колії ближче 5 м від кінця стоячого рухомого складу.
Забороняється проводити огляд і ремонт під вагонного обладнання на
коліях при маневрових роботах, переходити колії перед потягом який рухається.
В випадках необхідності виконання огляду або ремонтних робіт під вагоном
або на його даху під час стоянки потягу необхідно виставити огороджувальні
сигнали: вдень – червоний прапор або червоний щит, вночі – червоний ліхтар.
При роботах на магістральних коліях ці сигнали встановлюють на відстані не
менше 50 м з обох сторін від вагону або рухомого складу, якщо вагон знаходиться
в зчепленні з ним. Однак навіть при виставленому сигналі роботи під вагоном
повинні проводити не менш ніж два чоловіки, один з яких весь час слідкує за
безпекою на випадок раптового підходу локомотива до рухомого складу і
можливості рушання рухомого складу з місця.
При тривалих роботах слід встановити на рейках гальмівні башмаки на
відстані не ближче 25 м від крайнього вагону рухомого складу. Забороняється
встановлювати гальмівні башмаки на рейкових стиках, безпосередньо перед ними
і перед хрестовиною.
Знаходячись на електрифікованих дільницях, необхідно приймати
допоміжні міри безпеки: не можна торкатися опор контактної мережі; не можна
торкатися до обірваних проводів контактної мережі або незалежно від того, мають
вони контакт з землею чи ні; неможна працювати поблизу контактної мережі з
використанням довгих предметів, якщо відстань від кінця цих предметів до
частин контактної мережі менше 2 м; заборонено гасити палаючі предмети, які
знаходяться на відстані менше 2 м від контактної мережі; категорично
забороняється виконувати будь-які роботи на даху вагона, що знаходиться на
електрифікованих коліях, до відключення і заземлення проводів контактної
мережі.
При виконанні монтажних, такелажних і зварювальних робіт забороняється
користуватися підйомними механізмами, обладнанням, інструментом і
пристосуваннями, якщо вони несправні або закінчився термін їх перевірки
(випробувань), або якщо маса піднімає мого вантажу перевищує їх
вантажопідйомність.
Існують також заходи безпеки при виконанні невластивих робіт. Перед
проведенням невластивих робіт керівник підрозділу зобов'язаний провести
причетним працівникам цільовий інструктаж і зробити запис в журналі
встановленої форми. При незадовільних результатах перевірки знань після даного

інструктажу допуск до виконання робіт не надається. Повторна перевірка знань
при цьому не дозволяється. Для виконання невластивих робіт працівник
Забороняється виконувати будь-які роботи на знятих такелажних агрегатах і
обладнанні або під ним в той час, коли вони знаходяться в при піднятому
положенні без підставок (на домкратах, лебідках і т.д.). Зварювальні і такелажні
роботи потрібно проводити при дотриманні загальних правил технічної і
пожежної безпеки. Зварювальники повинні користуватися спецодягом, шоломами
і окулярами. Забороняється виконувати зварювальні роботи на обладнанні, що
знаходиться під тиском, поблизу легкозаймистих і вогненебезпечних матеріалів, в
тому числі поблизу балонів з холодоагентом і близько свіжопофарбованих
поверхонь обладнання. Перед зварюванням або пайкою апаратів або
трубопроводів холодильної установки холодоагент потрібно видалити з системи,
а порожнини апаратів з'єднати із атмосферою. Зварювальні і паяльні роботи
можна проводити тільки при відкритих дверях, вікнах або при включеній
витяжній вентиляції. Корпуси зварювальних апаратів повинні бути надійно
заземлені.
Місця виконання зварювальних робіт, а також стенди для випробувань
агрегатів системи кондиціонування повітря і посудин, працюючих під тиском,
повинні бути обладнані огородженнями.
Забороняється влізати всередину камер, шкафів та інших укриттів з
обладнанням, а також знімати і надівати ремені, підтягувати болти, чистити
апарати і колектори електродвигунів до повної зупинки рухомих частин.
Якщо необхідно виконати ремонтні роботи в камерах або шкафах, то
спочатку їх треба вичистити від пилу, двері та люки підклинити або зняти і
забезпечити достатнє освітлення робочого місця.
При монтажі обладнання ззовні вагону, що знаходяться на залізничних
коліях, повинні бути прийняті міри, які виключають можливість рухання вагонів з
місця під час виконання робіт.
В процесі роботи на даху вагона (огляд і ремонт вентилятора, калорифера,
повітроохолоджувача та ін..) подавати і спускати обладнання повинні не менше
ніж два чоловіки. При скиданні тяжких предметів з даху, місця їх падіння повинні
бути огороджені.
Переносні драбини повинні мати відкидні, міцно закріплені під час роботи
стійки або загострені металеві наконечники, а при встановленні на бетонні або
кам'яні підлоги – гумові наконечники. Масло, пролите на підлогу, потрібно
зібрати, а підлогу ретельно витерти.
Транспортувати тяжкості вручну без застосування механізованих засобів
дозволяється на відстань не більше 60 м, а маса вантажу не повинна
перевищувати для чоловіків – 50 кг, для жінок – 20 кг.
Укладку теплоізоляції із скловати (наприклад, при ремонті охолоджувачів
питної води) слід виконувати в брезентових рукавицях.
При обслуговуванні і ремонті холодильного обладнання потрібно
дотримуватися правил техніки безпеки на фріонових холодильних установках, а
також правила безпечної експлуатації посудин, працюючих під тиском.
До обслуговування холодильних установок допускається персонал не
молодше 18 років, спеціально навчені правилам техніки безпеки та знають

інструкцію по обслуговуванню даної установки.
Приміщення для ремонту холодильного обладнання повинно бути
обладнано приточно-витяжною вентиляцією, яка забезпечує достатній
повітрообмін і виключає небезпечну концентрацію холодоагенту в повітрі. При
несправності холодильних установок можлива задуха, якщо вміст парів
холодоагенту в повітрі більше 30 %. Небезпека представляє безпосереднє
попадання рідкого хладону на шкіру або в очі, викликаючи обмороження шкіри і
пошкодження очей. При розбиранні компресора необхідно користуватися
захисними окулярами. Для визначення місць витоку дозволяється користуватися
тільки галоїдними спиртовими або пропановими горілками. Забороняється
залишати балони з хладоном в приєднаному стані, за виключенням випадків, коли
виконується заповнення системи або видалення з неї хладону.
Інструмент у слюсаря повинен бути справним. При виявленні
несправностей інструменту, обладнання, не приступаючи до роботи, необхідно
повідомити про це майстра. Молоток повинен мати випуклу поверхню бойка, а
зовні є овальний отвір для ручки з невеликим конусом для надійного закріплення
кінця ручки клином. Ручка повинна мати овальне січення, виготовлятися з
твердих порід деревини, без сучків і тріщин. Зубила, бородки повинні бути
завдовжки не менше 150 мм, мати рівні випуклі затилки без цепи, гострі заточки
60-70° і злегка випуклу кромку. Відтягнута частина зубила повинна бути 35-40
мм. Напилки повинні бути справними, ручки без тріщин. Гайкові ключі не
повинні мати розтягнутих щелепів. Нарощування гайкових ключів іншими
ключами заборонено.
Під час роботи пневматичним обладнанням, гайковертом необхідно
перевірити справність їх роботи на штуцері і гайках, правильність з'єднання
з'єднувальних головок, справність шлангу. Перед тим, як від'єднати шланг,
необхідно перекрити кран на повітряній магістралі і випустити залишок повітря.
При великих перервах в роботі або при можливих просочуваннях повітря
необхідно також перекривати кран.
Вимоги безпеки під час ремонту компресора: забороняється: проводити
будь-які роботи під час працюючого компресора; проводити будь-які роботи по
електроустаткуванню; обслуговувати компресорне обладнання в нічний час без
освітлення.
Виключити застосування в якості обтирочного матеріалу шерстяного
ганчір'я. Усунути несправності зривного клапана на повітряних резервуарах з
закріпленим, перевіреним запобіжним поясом при наявності робочої і перевіреної
драбини (двома робітниками) , в присутності майстра або бригадира.
Огляд, чистку і фарбування з середини резервуара проводити тільки після
провітрювання резервуара вдвох, при наявності майстра або бригадира. Огляд
надійності кріплення всього обладнання, захисних пристроїв, стан і справність
арматури і контрольно-вимірювальних приладів проводити при працюючому
компресорі, а ремонт виявлених неполадок проводиться після повної зупинки
компресора.
Ремонт неполадок в повітропроводі проводити після відключення і випуску
повітря на даній дільниці. Пуск води в занадто нагрітий компресор забороняється
і тільки після повного охолодження компресора можна пускати холодну воду.

Ремонт неполадок при гарячому компресорі забороняється. Періодично
перевіряти справність повітряного фільтра. Чистка фільтра при працюючому
компресорі забороняється. Відігрівати замерзлий в трубопроводі або в резерві
конденсат необхідно паром або гарячою водою, виконуючи всі міри безпеки.
Відігрівати відкритим вогнем забороняється.
В аварійних ситуаціях існують вимоги безпеки, і потребують негайно
припинити роботу компресора при:
− проявлені невідомих стуків;
− послабленні кріплення вузлів з'єднань;
− заїданні поршнів;
− недопустимому перегріві охолоджувальної води, мастила, повітря;
− зниженні тиску або відсутності подачі мастила в системах змащування і
води в системах охолоджування нижче допустимої величини;
− збільшення тиску повітря вище допустимої величини;
− виходу з ладу будь-якої деталі компресора;
− зниження рівня мастила в картері;
− неполадки регулятора тиску;
− неполадки запобіжних клапанів;
− сильної вібрації компресора або двигуна;
− порушення з'єднань компресора з двигуном і неполадок
електроустаткування.
При виникненні вищезазначених ситуацій, необхідно обов'язково,
повідомити про те що сталося керівнику робіт. Якщо є потерпілі необхідно надати
їм першу допомогу, при необхідності викликати "швидку допомогу". При
передбачуваному переломі черепа (несвідомий стан після удару голови, кровотеча
з вух або роту) необхідно прикласти до голови холодний предмет (грілку з льодом
або снігом, чи холодною водою) або зробити холодну примочку.
При підозрі перелому хребта необхідно потерпілого покласти на дошку, не
підіймаючи його, чи повернути потерпілого на живіт обличчям униз, наглядаючи
при цьому, щоб тулуб не перегинався з метою уникнення ушкодження спинного
мозку. При переломі ребер, ознакою якого є біль при диханні, кашлю, чханні,
руках, необхідно туго забинтувати груди чи стягнути їх рушником під час видиху.
При опіках вогнем, парою, гарячими предметами, ні в якому разі не можна
відкривати бульбашки, які утворюються, та перев'язувати опіки бинтом. При
опіках першого ступеня (почервоніння) обпечене місце обробляють ватою,
змоченою етиловим спиртом. При опіках другого ступеня (пухирі) обпечене місце
обробляють спиртом, 3%-им марганцевим розчином або 5%-им розчином таніну.
При опіках третього ступеня (зруйнування шкіряної тканини) накривають рану
стерильною пов'язкою та викликають лікаря.
Для надання першої допомоги при кровотечі, необхідно: підняти поранену
кінцівку вверх. Кровоточиву рану закрити перев'язочним матеріалом (із пакета) ,
складеним у клубочок, придавити її зверху, не торкаючись самої рани, потримати
на протязі 4-5 хвилин; якщо кровотеча зупинилась , то не знімаючи
накладеного матеріалу, поверх нього покласти ще одну подушечку з іншого
пакета або шматок вати і забинтувати поранене місце (з деяким натиском). При

сильній кровотечі, яку не можна зупинити пов'язкою, застосовується здавлювання
кровоносних судин, які живлять поранену область, при допомозі згинання
кінцівок в суглобах, а також пальцями, джгутом або закруткою; при великій
кровотечі необхідно терміново викликати лікаря.
При виникненні пожежі в компресорній або поблизу, викликати пожежну
частину і приступити до її гасіння підручними засобами пожежогасіння. В усіх
випадках виконувати вказівки керівника по усуненню аварії.
Забороняється виконувати підтягування гайок і обстукування апаратів, і
трубопроводів холодильних машин, що знаходяться під тиском.
Перед зварюванням або пайкою хладонові апарати звільнюють від
холодоагенту і з'єднують з атмосферою. Ці роботи потрібно виконувати при
відкритих дверях або включеному витяжному вентиляторі. Хладонові
компресори, апарати і трубопроводи можна скривати після того, коли тиск
хладону знизиться до атмосферного і залишиться таким не менше 30 хвилин. При
удушенні від недостачі кисню в приміщенні, заповненому парами хладону,
потерпілого слід винести на свіже повітря і викликати лікаря. При необхідності
зробити штучне дихання. При загальній слабкості треба дати потерпілому міцний
чай або каву.
Рідкий хладон, при попаданні на шкіру, викликає обмороження. Вражену
частину шкіри розтирають стерильним ватним тампоном або марлевою серветкою
до відновлення чутливості і почервоніння шкіри. Після цього протирають
спиртом і накладають пов'язку з чистого бинта. При утворенні на шкірі
бульбашок її розтирати неможна. При потраплянні в очі хладону їх потрібно
промити струменем води кімнатної температури під невеликим тиском і закапати
в очі стерильне вазелінове масло.
Холодоагент за звичай поставляється в сталевих балонах. Забороняється
наповнювати холодоагентом балони, у яких несправні вентилі, пошкоджений
корпус, забарвлення і написи не відповідають марці данного холодоагенту.
Приймаючи партію балонів, необхідно перевірити паспорт про проведені
випробування, який повинен додаватися заводом-виробником. Забороняється
перевозити і зберігати хладон R12 в будь-якій іншій тарі або балонах, розміщених
в джерелі тепла, а також без спеціального укриття, яке захищає балони від
сонячних променів. Поза спеціальним сховищем не дозволяється тримати для
роботи більше одного балону з холодоагентом.
Перед заповненням холодильної системи необхідно перевірити кожний з
балонів і впевнитися в тому, що в балоні знаходиться хладон. Зарядку або до
зарядку проводять так, щоб холодоагент подавався на сторону низького тиску.
При цьому потрібно користуватися спеціальним заправним трубопроводом із
випаленої мідної трубки, забезпеченим фільтром-осушувачем і манометром.
Балон слід вкладати під уклоном, вентилем вниз. Користуватися для підігріву
балонів відкритим вогнем категорично забороняється. Ремонтувати вентилі на
балонах, наповнених хладоном, не допускається. Балони з несправним вентилем
направляються для ремонту на завод.
Відкривати ковпачкові гайку на штуцері вентиля балону слід в окулярах,
при цьому вихідний отвір балону слід направити в сторону від себе.
Неможна залишати балон з холодоагентом приєднаним до системи

холодильної установки більше часу, необхідного для безпосереднього її
заповнення або для видалення з неї хладону.
При перекачці в балон холодоагенту з системи дозволяється
використовувати тільки ті балони, термін перевірки яких не вийшов. Норма
заповнення балону хладоном R12 не повинна перевищувати 1,1 кг/л.
Демонтаж і розбирання компресорів і апаратів холодильної установки
можна проводити тільки після того, як холодоагент буде повністю видалений з
них, а тиск понижений до атмосферного і залишиться таким деякий час.
Під час огляду і ремонту холодильного обладнання і особливо внутрішніх
частин компресора і апаратів неможна користуватися для освітлення відкритим
полум'ям, так як під дією вогню хладон R12 виділяє отруйні речовини.
Дозволяється приміняти переносні електричні лампи напруженням не вище 12 В
або електричні акумуляторні ліхтарі. Неможна видаляти іній з випарника
підігріваючи відкритим полум'ям, а також користуватися при видаленні інею
металічними предметами, котрими можна пошкодити апарат і визвати витік
хладону.
При експлуатації холодильних установок слід звертати особливу увагу на
справність манометрів і автоматичних приборів регулювання (реле тиску,
запобіжного клапану і ін..). Не можна експлуатувати холодильні установки, якщо
на манометрах відсутні пломби, вийшов строк їх перевірки або на їх шкалі не
нанесена червона риска гранично допустимого робочого тиску. При підвищені
тиску більш допустимого по паспорту установка повинна негайно бути вимкнена.
Випробувальні стенди і контрольно-вимірювальні прилади, що
приміняються при ремонті холодильного обладнання, повинні бути забезпечені
паспортами та інструкціями по їх використанню і утримуватися в справності. Не
дозволяється експлуатувати резервуари, які працюють під тиском, якщо вийшов
їх строк опосвідчення інспекцією.
Забороняється експлуатувати холодильне обладнання (компресори,
вентилятор конденсатора та ін..) при знятих або несправних пристроях,
огороджуючи приводні ремені, рухомі і обертові частини. Неможна кріпити
з'єднання трубопроводів і апаратів, і затягувати болти компресора під час роботи
установки, а також залишати запірні вентилі компресора та інших апаратів зі
знятими ковпачками. Забороняється перевіряти нагрів підшипників під час ходу.
Робітники, котрі ремонтують і обслуговують холодильне обладнання,
повинні працювати в спеціальному одязі і захисних окулярах.
При використанні метилового (деревного) спирту (наприклад для заливки
системи в цілях її осушки або для протирки передбачуваних міст витоку хладону)
необхідно пам'ятати, що це сильнодіюча отрута.
В машинному і службовому відділеннях дизельно-службового вагону
рефрижераторної секції повинні бути вивішені інструкції по обслуговуванню
енергохолодильного обладнання, виписки з правил техніки безпеки, пожежної
безпеки, табель розподілення обов'язків між членами бригади секції на випадок
виникнення пожежі, а також правила надання першої допомоги при нещасних
випадках.

ВИСНОВОК
У роботі викладено результати з дослідження теплообміну в процесі кипіння
багатокомпонентних робочих тіл, що використовуються в низькотемпературній
техніці. Результати, отримані в цій роботі, будуть корисними під час
проєктування теплообмінного обладнання, яке використовується в різних галузях
енергетики. На підставі виконання цієї роботи можна зробити такі висновки:
• Створено експериментальну установку з автоматизованою системою
збирання та оброблення інформації, призначену для дослідження теплообміну в
процесі кипіння багатокомпонентних сумішей за їхньої вимушеної течії в трубі;
розроблено й апробовано метод вимірювання коефіцієнта тепловіддачі в процесі
кипіння багатокомпонентних робочих тіл;
• Проведено експериментальне дослідження тепловіддачі в процесі кипіння
багатокомпонентних сумішей: вуглеводневих (метан, етилен, пропан, ізобутан) і
фреонових (R-14, R-23, R-22, R-236fa), за їхньої вимушеної течії в горизонтальній
трубі. Отримано нові експериментальні дані щодо тепловіддачі при кипінні таких
багатокомпонентних робочих тіл:
1) CH /C H /C42438 H(0,45/0,35/0,2 моль);
2) CH /C H /C H42438410 H /C(0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль);
3) R14/R23/R22/R236fa (0,4/0,2/0,2/0,2/0,2 моль);
4) R14/R23/R236fa (0,4/0,3/0,3 моль).
Дослідні дані добре узгоджуються з експериментальними даними інших
досліджень тепловіддачі при кипінні багатокомпонентних сумішей;
• Порівняння наявних експериментальних даних із розрахунковими
значеннями, отриманими з використанням різних методик, засвідчило, що наразі
не існує універсального співвідношення, що дає змогу прогнозувати коефіцієнт
тепловіддачі в процесі кипіння багатокомпонентних сумішей.

Список використаних джерел

1. Chen J., Yu J. Продуктивність нового холодильного циклу з використанням
суміші холодоагентів R32/R134a для побутових кондиціонерів // Energy
Build. 2008. Vol. 40. P. 2022-2027.
2. Chakravarthy V.S., Shah R.K., Venkatarathnam G. A review of Refrigeration
Methods in the Temperature Range 4-300 K // J. Therm. Sci. Eng. Appl. 2011.
Vol.3. P. 020801-020819.
3. Luo E.C., Gong M.Q., Zhou Y., Liang J.T. Змішані холодоагенти з
кріоохолоджувачами Джоуля-Томсона в CL/CAS // Adv. Cryog. Eng. 2000.
Vol. 45. P. 299-306.
4. Boiarski M., Khatri A., Kovalenko V. Оптимізація конструкції охолоджувача
дросельного циклу зі змішаним холодоагентом // Cryocoolers. 2002. Vol. 10.
P. 457-465.
5. Keppler F., Nellis G., Klein S.A. Optimization of the Composition of a Gas
Mixture in a Joule-Thomson Cycle // HVACR Res. 2004. Vol. 10. P. 213-230.
6. Gong M.Q., Luo E.C., Zhou Y., Liang J.T., Zhang L. Розрахунок оптимального
складу багатокомпонентної кріогенної суміші, що використовується в
рефрижераторах Джоуля-Томсона // Adv. Cryog. Eng. 2000. Vol. 45. P. 283-
290.
7. Skye H., Nellis G., Klein S. Modeling and Optimization of a Cascaded Mixed
Gas Joule-Thompson Cryoprobe System // ASHRAE Trans. 2009. Vol. 115. P.
966-983.
8. Nellis G., Hughes C., Pfotenhauer J. Вимірювання коефіцієнта теплопередачі
змішаних газових робочих рідин за кріогенних температур // Cryogenics.
2005. Vol. 45. P. 546-556.
9. Baek S., Lee C., Jeong S. Дослідження двофазних коефіцієнтів теплопередачі
аргонофреонових кріогенних змішаних холодоагентів // Cryogenics. 2014.
Vol. 64. P. 29-39.
10. Hsien Y.Y., Lin T.F. Теплопередача кипіння в насиченому потоці та падіння
тиску холодоагенту R-410A у вертикальному пластинчастому
теплообміннику // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol.
45. P. 1033-1044.
11. Awad M.M., Muzychka Y.S. Effective property models for homogeneous two-
phase flows // Exp. Therm. Fluid Sci. 2008. Vol. 33. P. 106-113.
12. Wojtan L., Ursenbacher T., Thome J.R. Дослідження кипіння потоку в
горизонтальних трубах: Part 1 - A new diabatic two-phase flow pattern map //
Int. J. of Heat and Mass Transfer. 2005. Vol. 48. P. 2955-2969.
13. Barraza R., Nellis G. Measured and predicted heat transfer coefficients for
boiling zeotropic mixed refrigerants in horizontal tubes // Int. J. of Heat and Mass
Transfer. 2016. Vol. 97. P. 683-695.
14. Gong M.Q., Wu J.F., Luo E.C., Qi Y.F., Hu Q.G., Zhou Y. Дослідження

загального коефіцієнта тепловіддачі теплообмінника "труба в трубі", що
використовується в охолоджувачах змішаних газів // AIP Publishing. 2002. P.
1483-1490.
15. Ardhapurkar P.M., Sridharan A., Atrey M.D. Експериментальне дослідження
профілю температури та перепаду тиску в двофазному теплообміннику для
змішаного хладагента для кріохолодильника Джоуля-Томсона // Appl.
Therm. Eng. 2014. Vol. 66. P. 94-103.
16. Inoue T., Monde M., Teruya Y. Теплообмін при кипінні басейну в бінарних
сумішах аміак/вода // Int. J. Heat Mass Transf. 2002. Vol. 45. P. 4409-4415.
17. Kandlikar S.G. Фундаментальні питання, пов'язані з кипінням потоку в міні-
каналах і мікроканалах // Exp. Therm. Fluid Sci. 2002. Vol. 26. P. 389-407.
18. Cheng L., Mewes D. Review of two-phase flow and flow boiling of mixtures in
small and mini channels // Int. J. Multiph. Flow. 2006. Vol. 32. P. 183-207.
19. Little W.A. Ефективність теплопередачі теплообмінників з циклом
Клеменко // AIP Conf. Proc. 2008. P. 606-613.
20. Silver L. Охолодження газу водною конденсацією // Trans. Inst. Chem. Eng.
Vol. 25. P. 30-42.
21. Ardhapurkar P.M., Sridharan A., Atrey M.D. Flow boiling heat transfer
coefficients at cryogenic temperatures for multi-component refrigerant mixtures
of nitrogen-hydrocarbons // Cryogenics. 2014. Vol. 59. P. 84-92.
22. Mehendale S.S., Jacobi A.M., Shah R.K. Течія рідини і теплопередача в мікро-
і мезомасштабах із застосуванням до проектування теплообмінників // Appl.
Mech. Rev. 2000. Vol. 53. P. 175-193.
23. Kandlikar S.G. Фундаментальні питання, пов'язані з кипінням потоку в міні-
каналах і мікроканалах (ч. 2) // Exp. Therm. Fluid Sci. 2002. Vol. 26. P. 389-
407.
24. Wojtan L., Ursenbacher T., Thome J.R. Дослідження кипіння потоку в
горизонтальних трубах: Частина 2 - розробка нової моделі тепловіддачі для
режимів течії з розшаруванням хвилястим потоком, висиханням і туманом //
Int. J. of Heat and Mass Transf. 2005. Vol. 48. P. 2970-2985.
25. Lallemand M., Branescu C., Haberschill P. Локальні коефіцієнти
теплопередачі при кип'ятінні R22 і R407C в горизонтальних гладких і
мікрофінових трубах // Int. J. of Refrig. 2001. Vol. 24. P. 57-72.

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets