HFC-хладагенты: что нам известно об их теплопроводности?

Холодильные агенты группы HFC являются мультикомпонентными функциональными веществами в составе низкотемпературного оборудования. К таковым можно отнести фреоны R508B, R507A, R410A, R407C, R404A и т. п.

В общедоступных литературных и интернет-источниках содержится достаточно небольшое количество информации на тему свойств смесевых фреонов. То же самое можно сказать и об исследованиях, проводимых в этой области, включая изучение теплопроводности различных фреоновых растворов. Это во многом обусловлено тем, что подобные научные изыскания в большинстве своем трудоемки и требуют наличия достаточно дорогих экспериментальных стендов с усложненной конструкцией.

Кроме того, для того чтобы спрогнозировать либо рассчитать теплопроводность многокомпонентных холодильных агентов требуются обширные знания в сфере теплопроводных коэффициентов для каждого отдельно взятого хладона. Но даже максимальная достоверность полученных в этом случае данных не гарантирует получение максимально надежного расчета для определенной смеси.

Сейчас мы обобщенно взглянем на работы, которые проводятся современными учеными, включая экспериментальные данные в отношении теплопроводности HFC хладагентов (R134A и R32), не разрушающих озоновый слой, полученные в ходе этих работ.

Какие исследования проводились, что бралось за основу, и что удалось выяснить?

Нельзя сказать, что количество измерений коэффициентов теплопроводности для веществ, обозначенных ранее, высоко, однако эксперименты выполнялись несколькими различными методами, что позволило взглянуть на эти процессы под различными ракурсами.

Из стационарных методик исследования можно выделить основные из них, такие как принцип цилиндров коаксиального типа и метод разогретой нити. Если говорить об экспериментах нестационарного типа, то к основным из них методов относятся способ монотонного подогрева и принцип подогреваемой проволоки (они были разработаны нашими соотечественниками).

В ходе исследований была проведена оценка полноты учтенных поправок при их реализации на практике. Также в расчет брались условия проводимых экспериментов, наличие титульных веществ в списке образцов и оценка погрешности. При сопоставлении полученных данных от разных исследователей для одних и тех же соединений было установлено, что расхождения в среднем составляют порядка 10 процентов.

Что касается теплопроводности фреона R134A, то для определения данного показателя было отобрано шестнадцать серий исследовательских данных, включающих в себя свыше 230 значений с температурным интервалом в 169-363К.

Для хладона R32 эти цифры несколько отличались: семь серий, содержащих до 80 значений по показателям теплопроводности в температурных условиях 180-343 К.

По степеням температурных значений в пределах 2-4 опытные данные на предмет жидкостной теплопроводности на уравновешивающих линиях фаз были аппроксимированы полиномами. К минимизируемому функционалу подключили слагаемые, отражающие категорию опытных данных, подвергшихся обработке. Для каждой опытной точки был задан вес в соответствии с серией, для величины обратно пропорциональной квадратному значению абсолютных погрешностей.

По итогу проведенных экспериментов и контрольных расчетов были выявлены наиболее достоверные табличные данные экспериментов с погрешностью ±(2,63,3) % для HFC-холодильных агентов. В соответствии с этими данными исследователи определили ряд рекомендуемых значений для фреона R134A и других фреонов по части теплопроводности, когда он находится в состоянии жидкостной насыщенности.

В заключение

Как видите, процесс вычисления такого параметра, как теплопроводность холодильных агентов, не так прост, каким может кому-то показаться. Тем не менее, подобные сложные исследования продолжают проводиться для того, чтобы выявить максимальную эффективность использования холодильных фреоновых смесей в современном компрессорном оборудовании. Именно поэтому всегда следует прислушиваться к рекомендациям производителей фреонов и компрессоров, на предмет эксплуатации HFC и других фреонов в том или ином оборудовании.