Империя Холода
Отраслевой информационно-
аналитический журнал
Мы помогаем
продвигать вашу
продукцию
Ingenium

Отчет с конференции «Глобальное потепление — реальный вызов для индустрии холода…»

Журнал: №2(101) Март 2020

Рубрика: События

29 января 2020 г в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) на мегафакультете «Биотехнологии и низкотемпературные системы» состоялась научно-техническая конференция с международным участием «Глобальное потепление — реальный вызов для индустрии холода. Перспективы и последствия». Организаторы конференции: Рабочая группа «Свойства хладагентов и теплоносителей» Национального комитета по теплофизическим свойствам веществ РАН, Международная академия холода (МАХ), Университет ИТМО.


Информационную поддержку осуществляли журналы «Вестник Международной академии холода», «Холодильная техника», «Империя холода», интернет-портал «РефПортал». Генеральные спонсоры конференции: ООО «Ривсмаш Т», ООО «Геокриолог», ООО «А и Т», ЗАО «Инженерные системы охлаждения», Инженерный центр энергоэффективных холодильных технологий и автоматики.

В конференции участвовали:

  • Алматинский технологический университет (Алматы, Казахстан),
  • Одесская национальная академия пищевых технологий (ОНАПТ, Украина),
  • ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» (МГУПП)»,
  • ФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления им К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)» (МГУТУ),
  • ФГБОУ ВО «Астраханский государственный технический университет (АГТУ)»,
  • ФГБОУ ВО «Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова» (Москва),
  • ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф Горбачева» (Кемерово),
  • ООО «Данфосс» (Москва),
  • ООО «Рудетранссервис» (Великий Новгород),
  • ООО «НПП СИНТЕЗ» (Пермь),
  • ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН,
  • Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности (ВНИХИ) — филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН,
  • Дмитровский рыбохозяйственный технологический институт (ДРТИ) — филиал АГТУ,
  • ООО «Ривсмаш Т» (Москва),
  • АО «РУМО» (Нижний Новгород),
  • ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (СПбГАСУ),
  • ООО «Геокриолог» (Санкт-Петербург),
  • Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС),
  • Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Петра Великого,
  • ООО «НПФ «ЭНТЕХМАШ» (Санкт-Петербург),
  • Северо-Западный институт управления — филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ (Санкт-Петербург),
  • ООО «Эйркул» (Санкт-Петербург),
  • ООО «Русский промышленный холод» (Санкт-Петербург),
  • ООО «Автоматизация и технологии температур» (Санкт-Петербург),
  • Санкт-Петербургский морской рыбопромышленный колледж,
  • преподаватели, научные сотрудники, аспиранты, докторанты, магистранты и бакалавры старших курсов Университета ИТМО.

С приветственным словом выступили директор мегафакультета биотехнологий и низкотемпературных систем Университета ИТМО профессор   Баранов И.В.   и президент Международной академии холода академик   Бараненко А.В.   Была подчеркнута важность и актуальность обсуждаемых на конференции экологических проблем, связанных с техникой низких температур, играющей стратегическую роль в мировой экономике. Выступающие пожелали участникам конференции плодотворной работы, профессиональных успехов, здоровья и благополучия.

* * *

Открыл конференцию доклад  Цветкова О.Б.  (Университет ИТМО)  «Глобальные аллергены и холодильный алармизм».  Докладчик напомнил этапы мирового развития техники искусственного холода. Вплоть до 1930 г в индустрии холода превалировали природные рабочие вещества. Период 1930-1990 гг — время «триумфального шествия» синтетических хлорфторбромпроизводных предельных углеводородов практически во всех сферах жизненных интересов населения нашей планеты. Триумф кончился в 1990 г, когда наступило время осознания драматических изменений в технологиях производства и применения низких температур, вызванных проблемами озонового слоя планеты. Появился исторический Монреальский протокол 1987 г. Приговором существующим синтетическим хладагентам, в том числе и безопасным для озонового слоя, стали глобальные проблемы изменения климата Земли. Киотский протокол 1997 г, Кигалийская поправка 2016 г, последовавшая за климатическим саммитом в Париже в 2015 г, ввели жесткие санкции практически на все синтетические рабочие вещества, обладающие значительным потенциалом глобального потепления. Вытеснение гидрофторуглеродов процессуально должно закончиться в тридцатых годах века нынешнего, но инициативы Европейского Союза и США, видимо, ускорят этот процесс. Холодильные доминанты последних лет в соответствии с обязательствами России по выполнению Монреальского протокола, Парижских соглашений, Кигалийской поправки — сегодня обязательное условие прорывного развития отечественной индустрии холода, формирования стратегического инновационного развития техники низких температур на основе внутренней устойчивости, учета болезненного опыта реагирования на непредсказуемые мировые прогнозы.

* * *

В докладе  Бабакина Б.С.  (МГУПП),  Белозерова Г.А.  (ВНИХИ),  Воронина М.И.  (МГУПП),  Бабакин С.Б.Сучков А.Н.  (ВНИХИ) обсуждается «Развитие систем кондиционирования»  как одного из основных направлений холодильной техники. Приводятся данные об общем количестве кондиционеров для жилого сектора, коммерческих и транспортных кондиционеров в целом в мире и по ряду стран на конец 2016 г. По данным Международного энергетического агентства (МЭА) потребление электроэнергии на кондиционирование в мире уже составляет свыше 8%. В будущем количество потребляемой энергии в данном направлении будет только возрастать, особенно в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.

* * *

Бабакин Б.С.Воронин М.И.  (МГУПП), Сучков А.Н. (ВНИХИ) в докладе  «Охлаждение воздушной среды с помощью энергоемкого материала с фазовым переходом»  представили разработанный авторами способ охлаждения воздушной среды в помещении с помощью аккумуляторов холода — замороженных герметичных емкостей (шаров), содержащих энергоемкий материал, претерпевающий фазовый переход. Емкости располагаются в крупноячеистой кассете, которая устанавливается в помещении, например, офиса. С помощью вентилятора создается охлаждающий воздушный поток. Зарядка аккумуляторов холода осуществляется в ночное время, например, в бытовом холодильнике или холодильном шкафу, используя более дешевый тариф оплаты за электроэнергию. Представлены результаты экспериментальных исследований при зарядке и разрядке аккумуляторов холода. Предложенная система охлаждения воздушной среды отличается экологичностью и малоэнергоемкостью.

* * *

«Безмашинный способ охлаждения хладоносителя в аккумуляторе холода»  — тема доклада Бабакина Б.С.Воронина М.И.  (МГУПП),  Сучкова А.Н.  (ВНИХИ). Предложенный авторами способ охлаждения хладоносителя в аккумуляторах холода с помощью замороженных герметичных емкостей малого объема реализован для охлаждения хладоносителя в стационарных условиях и в потоке хладоносителя. Обсуждается процесс фазового перехода аккумулирующего вещества, находящегося в герметичных емкостях, в процессах зарядки и разрядки аккумулятора холода. Данный способ охлаждения предполагается использовать на предприятиях мясной, молочной промышленности, в системах кондиционирования воздуха, на молочно-товарных фермах и других объектах. На основании результатов экспериментальных исследований разработаны математические модели процесса охлаждения хладоносителя. Предложенный способ охлаждения экологически безопасен (не используются ГФУ- и ГХФУ-хладагенты) и потребляет мало энергии.

* * *

В докладе  Воронина М.И.  и  Бабакина Б.С.  (МГУПП)  «Стерилизация продуктов и материалов с помощью высокочастотной электромагнитной плазмы»  рассмотрен метод стерилизации, в которым стерилизуемый предмет подвергается воздействию высокочастотной электромагнитной плазмы. Потребляемая удельная мощность при этом составляет 0,05-0,2 Вт/см3.  Микробиологические испытания показали надежный стерилизующий эффект, проявляемый при данных параметрах. При обработке тест-образцов из тонкой металлической фольги наблюдалась стерилизация при удельной мощности около 0,1 Вт/см3.  Стабильный эффект стерилизации наблюдается при температуре не выше 40–45°С. Стерилизация материалов происходит в течение нескольких минут. При удельной мощности плазмы 0,5 Вт/ м3  и более наблюдается их значительный разогрев объекта (в зависимости от вида материала).

* * *

В докладе  Новикова И.В.  (ДРТИ) дан анализ  «Актуальных задач по разработке холодильного оборудования для российских рыболовецких и производственных судов».  По программе обновления рыбопромыслового флота к 2019 г отобрано или допущено к конкурентной процедуре более 40 проектов по строительству новых рыбопромысловых судов и береговых рыбоперерабатывающих заводов. Совокупный объем заявленных инвестиций по указанным проектам составил более 140 млрд. руб. К 2025 г предполагается обновление более 20% совокупной мощности отечественного рыбопромыслового флота.

Разрабатывается проект постановления Правительства РФ, предполагающий предоставление субсидий из федерального бюджета российским организациям на строительство малых судов рыбопромыслового флота. Размер субсидий составит 30% от капитальных затрат. Эта мера господдержки будет расширяться в сторону увеличения лимитов бюджетного финансирования. По оценкам Росрыболовства, потребность в строительстве средне- и малотоннажных судов рыбопромыслового флота составляет более 60 судов, что расширяет возможности восстановления российского производства холодильных судовых систем и технологических морозильных аппаратов.

По программе Минпромторга развития холодильно-технологической цепи обработки, хранения и транспортирования водных биологических ресурсов включает в себя разработку и производство спиральных судовых холодильных компрессоров, оборудования для систем низкотемпературной заморозки и хранения водных биологических ресурсов. Разработку оборудования и испытательной базы ведут ЦНИИ «Курс» совместно с ООО «Гран» и ДРТИ совместно с ООО «ЦентрХолод». Целью является обеспечение российских рыболовецких и производственных судов холодильными установками российского производства. Предполагаемые результаты работ:

  1. Модельный ряд нового судового холодильного оборудования российского производства.
  2. Аттестованный испытательный стенд для нового судового холодильного оборудования.
  3. Сертификат Российского морского регистра судоходства для нового судового холодильного оборудования.

Проблемой в реализации задач является отсутствие российского холодильного компрессора для общегражданского применения, что снова делает вопрос о его создании одной из первоочередных задач.

* * *

В докладе  Ермолаева В.А.  (РЭУ им. Г.В. Плеханова) «Теплонасосная установка для вяления рыбы»  отмечено повышение качества рыбы за счет одновременного поддержания температуры и влажности сушильного агента в требуемых пределах на протяжении всего процесса вяления. Технический результат достигается тем, что в состав холодильной машины параллельно внутреннему конденсатору включен внешний конденсатор. Дополнительно установлены регулятор производительности между электронным терморегулирующим вентилем и испарителем, датчик температуры на выходе сушильного агента из внутреннего конденсатора и датчик влажности на входе сушильного агента в испаритель.

Сушильный агент, имеющий необходимую температуру, осушает продукт (рыбу), находящийся в сушильной камере, при этом сам сушильный агент охлаждается и увлажняется. Далее сушильный агент, проходя через воздухоохладитель, осушается и охлаждается вследствие того, что теплообменная поверхность воздухоохладителя имеет температуру ниже температуры точки росы. Сконденсированная влага на поверхности воздухоохладителя стекает в поддон и отводится в канализацию. Затем сушильный агент нагревается за счет теплообмена с горячей поверхностью внутреннего конденсатора. При этом температура сушильного агента повышается, а влагосодержание остается постоянным. Осушенный и нагретый сушильный агент повторяет выше описанный цикл заново. Для поддержания влажности сушильного агента в необходимых пределах в холодильной установке предусмотрено байпасирование с помощью соленоидного вентиля и регулятора производительности.

В предлагаемой теплонасосной установке достигается одновременное регулирование и поддержание в требуемых пределах температуры и влажности сушильного агента, что позволяет получить вяленую рыбу с высокими качественными показателями и равномерным распределением влаги по ее толщине.

* * *

Петров Е.Т.Круглов А.А.Опалихин А.Ф.  (Университет ИТМО) отметили  «Особенности формирования схем холодильных установок при использовании хладагентов природного происхождения».  Очевидна необходимость интенсивного внедрения хладагентов природного происхождения (аммиак, диоксид углерода, углеводороды) и согласования корректировки графика исключения синтетических хладагентов. Усеченные алгоритмы синтеза схем холодильных установок приходится формировать на основе эмпирико-эвристического анализа характеристик, категорийности производства и результатов предпроектных исследований. Так, при температурах кипения выше минус 35oC эффективность объектов с аммиачными установками превышает эффективность объектов с использованием фреоновых, углеводородных и углекислотных установок. При температурах ниже минус 35oC появляется необходимость использования каскадных холодильных установок как с индивидуальными рабочими веществами в каждой части каскада, так и с использованием смесевых композиций. Значительное число реализованных крупных проектов с использованием каскадных схем (R717/R744, R717/R170 и др.) указывает на достигнутые успехи в этом направлении.

Особое внимание следует уделять возможности использования систем с совмещением обратных и прямых энергетических циклов, когда применение диоксида углерода в прямом цикле позволяет использовать его при низких давлениях для отвода теплоты от потребителей. Такое решение снижает заправку по аммиаку и повышает безопасность систем, хотя появляются дополнительные необратимые потери в конденсаторе-испарителе. Повысить эффективность таких циклов возможно за счет снижения необратимых потерь от дросселирования жидкости и перегрева пара: при формировании многоступенчатых холодильных циклов с многократным дросселированием, использовании окружающей среды для сбива перегрева паров, утилизации тепловой энергии холодильных циклов, использовании регенеративных теплообменников при давлениях близких к критическим и контактных теплообменных аппаратов для промежуточного охлаждения паров, а также естественного холода для снижения давления конденсации. Реализация технических решений в ходе проектирования сложных систем возможна только при использовании соответствующих алгоритмов оптимального проектирования.

* * *

В докладе  Серякова А.В.Алексеева А.П.  (ООО «Рудетранссервис»)  «Исследование коротких тепловых труб методом непрерывного нагрева»  представлены результаты исследований методом монотонного нагрева в вакуумном адиабатическом калориметре теплового сопротивления и теплоемкости коротких тепловых труб (ТТ), предназначенных для охлаждения космических аппаратов и спутников с жесткой регламентацией взлетной массы.  При малых тепловых нагрузках и линейном росте температуры испарителя в приближении постоянных значений коэффициентов теплопроводности удается решить уравнение теплопроводности при монотонном нагреве. Полученные расчетные значения теплового сопротивления TT совпадают с опытными значениями, полученными в стационарных условиях, а теплоемкость ТТ равна аддитивной сумме теплоемкостей материалов и теплоносителя. При больших тепловых нагрузках необходимо применять алгоритм численного решения обратной задачи теплопроводности ТТ, позволяющий разделять вычисления теплопроводности и теплоемкости из-за более быстрой сходимости функционалов теплоемкости по сравнению с функционалами теплопроводности ТТ.

* * *

Серяков А.В.  (ООО «Рудетранссервис») в докладе  «Исследование вихревого течения конденсирующегося пара в коротких тепловых трубах»  изложил результаты компьютерных исследований вихреобразования и изменения направления вращения вихрей внутри коротких линейных тепловых труб (ТТ) с выполненным в виде сопла Лаваля паровым каналом. Впервые установлено, что паровой тороидальный вихрь, возникающий в результате взаимодействия потока влажного пара с нормально ориентированной плоской верхней крышкой ТТ, может изменять направление своего вращательного движения. При малых тепловых нагрузках на испаритель вращение парового вихря за счет эффекта Коанда и прилипания движущихся струй пара к стенкам канала происходит от периферии к продольной оси. При этом радиальное течение пленки конденсата по верхней крышке к расположенной на стенках канала капиллярно-пористой вставке и направление движения прилегающих слоев парового вихря оказываются встречными. Паровой вихрь замедляет течение пленки конденсата по верхней крышке ТТ и тем самым увеличивает ее эффективную толщину.

При увеличении тепловой нагрузки направление вращения парового вихря изменяется на противоположное: от продольной оси к периферии парового канала. Направления вращения прилегающих слоев пара и течения пленки жидкого конденсата становятся одинаковыми, что приводит к резкому уменьшению эффективной толщины пленки.

Экспериментальные результаты измерений толщины пленки жидкого конденсата, полученные с помощью емкостных датчиков, также показывают резкое уменьшение ее толщины при увеличении температурного напора, что может служить косвенным подтверждением изменения направления вращения парового вихря.

* * *

Мещерякова Н.А.Ахтямов Р.Г.  (ПГУПС) провели  «Оценку вымывания загрязняющих веществ из атмосферы урбанизированной территории».  Желание человека сделать условия жизни более комфортными ведет к отрыву от естественной среды его обитания и к нарушению природных экосистем. Создается своего рода урбанистическая система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и значительно нарушенных естественных экосистем. Урбанизация сопровождается ухудшением состояния городской окружающей среды, особенно в развивающихся странах. Характеризуя лишь экологический аспект урбанизации, крупный город изменяет почти все компоненты природной среды: атмосферу, растительность, почву, рельеф, грунты, подземные воды и даже климат.

Одним из малоизученных компонентов загрязнения гидросферы является вымывание загрязняющих веществ из атмосферы выпадающими осадками. Основными веществами, загрязняющими атмосферу, являются сернистый ангидрид, окись углерода, оксид азота, диоксид серы, твердые вещества (пыль, дым, сажа) и углеводороды. По источникам загрязняющих веществ выделяются естественные и антропогенные загрязнения. По характеру загрязнения атмосферы: физическое, химическое и биологическое.

Санкт-Петербург в 2013 г признан одним из самых загрязнённых городов России, выбросы в воздух составили 488 тыс. тонн в год. Основным источником загрязнения являются автомобили, на их долю приходится до 92% выбросов, при этом наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят оксиды углерода и азота. Другим источником загрязнения Санкт-Петербурга являются предприятия топливно-энергетического комплекса и промышленные предприятия, в том числе заводы по сжиганию илового осадка сточных вод. Суммарная мощность сжигаемого осадка в год превышает 400 тонн.

Климат Санкт-Петербурга умеренный. Средняя скорость ветра примерно 2 м/с. За год в городе бывает 62-75 солнечных дней. Средняя годовая температура воздуха, по данным многолетних наблюдений, составляет 5,6ºС. Санкт-Петербург по своему географическому местоположению попадает в зону избыточного увлажнения. Поскольку количество выпадающих осадков примерно на 200-250 мм превышает испарение влаги, для Санкт-Петербурга характерна высокая влажность воздуха.

На примере одного района Санкт-Петербурга проведен анализ вклада загрязняющих веществ, вымываемых из атмосферы осадками, в загрязнение «запакованных» и «незапакованных» территорий. Под «запакованностью» понимают долю территории города, которая имеет покрытие, препятствующее проникновению дождевых вод в почву. К «незапакованной» территории относятся зеленые насаждения, акватории и др. Сточные воды с «запакованной» территории загрязняются, в том числе, вследствие вымывания загрязняющих веществ из атмосферы, далее они поступают в ливневую канализацию и на очистные сооружения. При выпадении осадков на «незапакованную» территорию происходит дополнительное загрязнение почвенного покрова загрязняющими веществами, осажденными из атмосферы.

* * *

В докладе Дроздова М.М.Кузьмина А.Ю.Букина В.Г.Галимовой Л.В.  (Астраханский ГТУ) дана  «Оценка энергетической эффективности многоцелевых парокомпрессионных тепловых трансформаторов, работающих по одноступенчатому обратному циклу».  Представлена классификация потенциальных потребителей высокотемпературной и низкотемпературной теплоты, освещены вопросы, связанные с выбором метода оценки энергетической эффективности тепловых трансформаторов для совместной выработки теплоты и холода. Для определения области эффективного использования комбинированных тепловых трансформаторов (ТТ) проведена серия расчетов циклов с последующим сравнением результатов, полученных по различным методикам. Определены методы, позволяющие оценить оптимальные термодинамических параметры работы комбинированных тепловых трансформаторов. Расчеты проведены как для ТТ, работающих без потерь, так и  для ТТ с учетом потерь энергии в компрессоре. Определена область эффективного применения комбинированных тепловых трансформаторов. Cделан вывод о возможности эффективного использования комбинированных тепловых трансформаторов, работающих по одноступенчатому обратному циклу в области низких температур потребителя от -25 до 0ºС и в области высоких температур от 20 до 55ºС.

* * *

Возможности  «Использования природных хладагентов в парожидкостных охлаждающих устройствах»  отметили Ананьев В.В.  (МГУТУ),  Пушкарев А.Е.  (СПбГАСУ),  Гусаков Д.Н.  («ООО «Геокриолог»). В настоящее время термостабилизация грунтов под основаниями сооружений при первом способе строительства в криолитозоне Арктического побережья РФ осуществляется по схемным решениям с использованием хладопотенциала атмосферного воздуха в зимний период на базе сезонных охлаждающих устройств (СОУ) термосифонного принципа действия вертикального и планарного (горизонтального) типа естественной циркуляции. Рассмотрены особенности применения природных хладагентов с учетом конструктивных решений СОУ вертикального и горизонтального (ГЕТ) типов. Представлены результаты стендовых испытаний вертикальных сезонных охлаждающих устройств с монометаллическим оребрением, заправленных природными хладагентами (аммиак, диоксид углерода) и хладагентом R410А с маркой чистоты 3.5-6.0. Тепловая нагрузка термостабилизаторов менялась в диапазоне 3-25 Вт/п.м.

Эффективность вертикальных СОУ по результатам испытаний в зависимости от хладагента распределилась в следующем порядке: аммиак (R717), R744, R410А. Отмечено, что для  СОУ типа ГЕТ по расчетным и натурным испытаниям Института криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН, показана более высокая работоспособность с диоксидом углерода по сравнению с заправкой системы аммиаком при учете температурной декомпрессии и фактора глобального потепления. Эффективность горизонтальных естественно-действующих СОУ по результатам натурных испытаний в зависимости от хладагента  распределилась в следующем порядке: диоксид углерода, аммиак, фреоны. Время работы сезонных охлаждающих устройств (СОУ ГЕТ) на диоксиде углерода в течение зимнего сезона существенно больше времени работы СОУ с аммиаком в качестве хладагента. Мощность установки, работающей на диоксиде углерода, может быть значительно больше, чем мощность установки на аммиаке.

* * *

Результаты  «Исследования теплофизических свойств авакадо Юго-Восточной Азии»  приведены в докладе  Ай Тун  и  Баранова И.В.  (Университет ИТМО). Авокадо — плодовое растение, известное под научным названием Persea americana (Персе́я америка́нская), принадлежащее к семейству Lauraceae (Лавровые). Светло-зеленая, белая или желтоватая мякоть плода имеет консистенцию, похожую на масло, лишена запаха и имеет мягко-ореховый вкус. Семя имеет диаметр до 5 см. После сбора урожая фрукт остается живым, нормальный жизненный процесс продолжается. Эти процессы могут в определенной степени контролироваться хранением при низкой температуре. Теплофизические характеристики пищевых продуктов определяют скорость протекания процесса нагревания (охлаждения).

Исследована удельная теплоемкость авокадо с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДСК) марки DSC 204 F1 Phoenix фирмы NETZSCH. Методика сканирующей калориметрии включат в себя измерение теплового потока между исследуемым образцом и эталоном в строго контролируемых температурных условиях.

В процессе измерения теплоемкости образец авокадо (из Мьянмы) помещался в специальный алюминиевый тигель Netzsch NGB810419. Масса образцов измерялась с помощью аналитических весов AND HR-200. Образцы массой 21-43 мг герметично уплотнялись в тигли. В качестве термически инертного вещества (эталона) использовался сапфир массой 50,1 мг. Для каждого опыта брали по 3 образца плода. Измерения удельной теплоемкости провели в интервале температур от –24 до 18ºС. Для обработки первичной информации использовалось программное обеспечение NETZSCH Proteus® 6.1.0. Температурная зависимость теплоемкости авакадо имела ярко выраженный максимум для всех образцов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем хранения и транспортировки тропических фруктов.

* * *

«Динамические процессы в природе, технике, медицине»  — тема доклада  Лукьянова Г.Н.  (Университет ИТМО). Динамические методы позволяют увидеть возникновение и эволюцию процессов, важных как для живых организмов, так и для среды обитания. Важно изучать эти процессы, что невозможно без соответствующих технических средств. Такие средства базируются на измерениях различных физических величин. В частности, в докладе рассмотрены в качестве примеров среднесуточные колебания температуры воздуха в Санкт-Петербурге за 80 лет и показано, что в них скрыты периоды возникновения солнечных пятен, годовых и сезонных колебаний и период обращения Луны. Также в качестве примера, приведена периодичность изменения температуры атмосферы Земли и содержания в ней углекислого газа. Представлены результаты измерений колебаний давления и температуры на входе в нос человека, Показано, что колебания этих величин при дыхании содержат в себе информацию, которая может использоваться в медицинской диагностике.

В докладе рассмотрен датчик теплового потока, в основе функционирования которого лежат динамические процессы баланса между тепловой энергией и энергией электрического поля. Основой для датчика служит пластина из сегнетоэлектрической керамики с обкладками из серебра толщиной 2 мкм. Градуировки четырех датчиков потока, изготовленных из одного куска керамики, показала, что разброс полученных данных не превышает 1,5%.

* * *

В докладе Лазарева В.Л.Пашковой Е.А.  сделан «Анализ изменения климата на основе энтропийного подхода».  Подробно проанализированы результаты исследования изменений климата Санкт-Петербурга по параметру среднесуточной температуры воздуха 10 января в период с 1865 по 1993 гг. Обработка наблюдений осуществлена на основе методологии теории энтропийных потенциалов. Полученные результаты в виде набора соответствующих статистических оценок, а также параметры дискретизации и обоснование выбора реперных точек проведения наблюдений приведены в работе Лазарева В.Л. «Теория энтропийных потенциалов», СПб., изд-во Политехнического ун-та, 2012, 127 с.»  и позволяют сделать следующие основные выводы:

  1. Повышение температурного уровня (в виде средних значений или математического ожидания температур) для возрастающего ряда последовательных временных диапазонов вышеуказанного периода не наблюдается. Поэтому утверждение о наличии тенденции потепления климата не состоятельно.
  2. Имеет место четко выраженная тенденция нарастания состояний неопределенности температурных режимов во времени. Она описывается нарастанием величин энтропийного потенциала, который и является характеристикой состояния неопределенности для ряда последовательных диапазонов времени. Другими словами, имеет место тенденция понижения «предсказуемости» климата, что и обуславливает увеличение проявлений погодных аномалий.

Авторские выводы интересны для пролонгирования, т. к. объект исследования (рассматриваемая экосистема) является инерционным, характеризуется значительной величиной постоянной времени (порядка нескольких десятков лет). Использованный подход также может быть применен для исследования эволюционных процессов объектов и систем различной природы.

* * *

Сьянов Д.А.  (филиал МГУТУ) рассмотрел возможности  «Повышения эффективности установок предварительного охлаждения природного газа».  Рассмотрена проблема получения и переработки попутного сжиженного природного газа на установках низкотемпературной конденсации с точки зрения термодинамической эффективности процесса. Даны рекомендации по применению неазеотропной смеси в качестве холодильного агента, а также использованию теплообменных аппаратов определенного типа.

* * *

В докладе  Хрекина А.С.  (Университет ИТМО) отмечены  «Перспективы и особенности применения холодильных установок транскритического типа на диоксиде углерода».  Российская Федерация приняла на себя обязательства Монреальского протокола, Лондонский поправки и Парижского соглашения в том, чтобы прекратить использование хладонов, которые способствуют разрушению озонового слоя, в том числе и тех, которые поступают в Российскую Федерацию из стран, не ратифицировавших данные соглашения. Согласно принятым обязательствам отказ от веществ с высоким значением парникового эффекта должен произойти уже в 2020 г также распространенные на данный момент смесевые хладагенты к 2030 г должны быть полностью исключены из использования в пользу природных хладагентов и новых экологичных веществ.

Говоря о природных хладагентах, перспективных с точки зрения повсеместного использования, диоксид углерода является одним из немногих, который безопасен и безвреден для окружающей среды. Хладагент имеет нулевую озоноразрушающую способность (ODP = 0) и минимальный потенциал глобального потепления (GWP = 1), что в тысячи раз меньше по сравнению с распространенными на сегодняшний день ГФУ-хладагентами. Стоит отметить, что использование CO2  имеет ряд особенностей, в частности, рабочее давление находится в области высоких значений (40-120 бар).

Опыт использования диоксида углерода показал, что транскритические установки в коммерческом холоде показывают себя исключительно с положительной стороны. Однако, использование данных систем является эффективным в зонах с холодным и умеренным климатом. Опыт работы более двух тысяч действующих установок транскритического типа на CO2  показывает, что более высокий уровень рабочего давления и высокая температура нагнетания имеют высокий потенциал рекуперации тепла. По данным компании Danfoss, эксплуатационные расходы на обогрев могут быть снижены более чем на 20%. Использование данных систем в сравнении с установками на ГФУ-хладагентах позволяет снизить годовое энергопотребление на 15-20%.

Отмечается, что транскритические установки в целом имеют упрощенную конструкцию в сравнении с традиционными системами. Это дает возможность уменьшить их габариты, а перспектива применения таких систем в качестве рефрижераторных контейнеров может стать одной из ключевых.

* * *

«Источники холода планеты Земля»  — тема доклада  Цой Д.А.  (Университет ИТМО), Цоя А.П. (Алматинский ТУ). Климатология и метеорология, основываясь на количестве поступающей солнечной энергии, свойствах атмосферы сформировали климатические пояса. Самыми холодными являются арктический и антарктический пояса. С нагретой поверхности Земли происходит тепловое излучение в межпланетное пространство. Полный поток теплового излучения от земной поверхности, проходя через атмосферу, частично отражается и возвращается обратно, а частично безвозвратно уходит в межпланетное пространство. Энергия, уходящая в межпланетное пространство и ведущая к понижению температуры поверхности Земли, представляет собой эффективное излучение, которое зависит от климатических условий, места расположения и высоты над уровнем моря.

Арктика и Антарктида, практически не получая солнечную энергию, постоянно излучают тепловую энергию, которая является являясь эффективным излучением Земли. На этих континентах очень низкая относительная влажность, которая может снижаться до 20% и даже до 5%. Поэтому 90% поступающей, и так незначительной, солнечной энергии, уходит в космическое пространство и только 10% поглощается. Имеет место отрицательный радиационный баланс, ведущий к очень низкой температуре воздуха и образованию ледников. В свою очередь холодный воздух из этих областей распространяется по всей Земле.

По данным метеорологических служб имеется ряд городов с аномально низкими температурами в зимнее время (Верхоянск –69ºC; Оймякон –71ºC и т.д.). Характерно, что такие города расположены в долинах, окруженных горами, теплые потоки воздуха с окружающих территорий к ним не поступают, а в ночное время происходит сток теплоты эффективным излучением. Это определяет аномальное точечное понижение температуры в таких районах. Данный факт подтверждают исследования, проведенные в Казахстане на урочище Медео, которое расположено между гор, на высоте 1750 м над уровнем моря. Именно там наблюдается значительное эффективное излучение.

В тропическом поясе в дневное время присутствует мощная солнечная радиация, что приводит к пониженному коэффициенту увлажнения K<<1 и низкому содержание влаги в воздухе (30-50%). Эти факты повлияли на образование пустынь (Сахара, Виктория и др.), которые характеризуются в летнее время резкими изменениями дневной и ночной температур (45 и 0ºC). В дневное время в пустыне земная поверхность получает 90% солнечной радиация и только10% задерживается атмосферой. Формируется сухой воздух и абсолютно безоблачное небо. В ночное время в безоблачном звездном небе, происходит обратный процесс — эффективное излучение, где 90% тепловой энергии уносится в космическое пространство и только около 10% задерживается в атмосфере, что приводит к резкому отличию дневных и ночных температур пустынях.

Проведенный анализ позволит оценить эффективность применения холодильных систем, использующих излучение в межпланетное пространство в зависимости от региона расположения.

* * *

«Экологически чистая энергия для получения холода в абсорбционных бромистолитиевых холодильных машинах»  оценивалась в докладе  Бараненко А.В.Малининой О.С.Лядовой Е.Е.  (Университет ИТМО). Солнечная радиация является источником экологически чистой возобновляемой энергии. Земной поверхности достигает 7,5·1017  кВт·ч/год солнечной энергии. На интенсивность солнечного излучения влияют географическая широта местности, время года и суток. При этом два первых параметра определяют продолжительность дневной части суток. Среднегодовое суммарное солнечное излучение, падающее на горизонтальную поверхность, составляет в Центральной Европе, Канаде и Средней Азии около 1000 кВт·ч/м2,   в Средиземноморье — 1700 кВт·ч/м2,   в пустынных регионах Африки, Австралии, Ближнего Востока — 2200 кВт·ч/м2.

Обсуждается использование солнечной энергии в качестве греющего источника в абсорбционных бромистолитиевых холодильных машинах. В качестве примера приведена система кондиционирования воздуха на базе гелеохлаждающих абсорбционных бромистолитиевых машин в южных районах, где интенсивна и достаточно продолжительна солнечная радиация для получения теплоты греющего источника для целей кондиционирования.

* * *

В докладе Корниевича С.Г.Нестерова П.С.Ивченко Д.А.Железного В.П.Семенюка Ю.В. (ОНАПТ)  «Экспериментальное и теоретическое исследование эколого-энергетической эффективности парокомпрессионной холодильной системы, использующей хладагент R290 и различные компрессорные масла»  приведены результаты исследования влияния примесей различных масел на эколого-энергетическую эффективность компрессорной системы на пропане. Показано, что выбор марки компрессорного масла существенно влияет на холодопроизводительность, работу сжатия и холодильный коэффициент компрессорной системы. Изменение показателей энергетической эффективности компрессорной системы, в которой используются различные масла, оказывает значительное влияние на значение эквивалентной  эмиссии парниковых газов при производстве искусственного холода.

* * *

В докладе Татаренко Ю.В.Сухова П.С.Акрамова М.  (Университет ИТМО) анализируется  «Влияние термодинамических свойств хладагентов с низким потенциалом глобального потепления на характеристики элементов проточной части центробежного компрессора».  Вывод из обращения апробированных рабочих веществ наиболее ощутим для компрессоров динамического принципа действия. Приводятся характеристики центробежного компрессора (ЦК) по данным экспериментального исследования различных режимов работы. В качестве рабочего вещества использовалась смесь хладагентов с различным процентным соотношением входящих в нее компонентов. Исследовались ступени с радиальным рабочим колесом, имеющим  β = 45o.  Установлено, что влияние коэффициента изоэнтропы не однозначно влияет на характеристики ЦК. Особое значение имеет согласование работы элементов проточной части. Однако при коэффициенте изоэнтропы меньше 1,2 его влияние на характеристики ЦК незначительно.

* * *

«Влияние фуллерена С60 на теплофизические свойства тетралина и интенсивность теплообмена при вынужденной конвекции» отметили Мельник Е.Ю.Дмитриев Е.Д.Дьяченко И.А., Мотовой И.В.Железный В.П.  (ОНАПТ). К теплоносителям, применяемым в солнечной энергетике, предъявляются специфические требования. Кроме низкой вязкости в широком интервале температур, высоких теплоемкости и теплопроводности необходимо, чтобы теплоноситель обладал высоким коэффициентом поглощения солнечного излучения в широком интервале длин волн. Достичь этого результата можно за счет использования нанотехнологий с применением гибридных наночастиц. Приведены результаты экспериментального исследования влияния фуллеренов С60 на плотность, вязкость, теплоемкость и теплопроводность раствора тетралин/С60, данные о поглощательной способности нанотеплоносителей в широком интервале длин солнечного излучения. Показано, что примеси фуллеренов не только увеличивают теплопроводность тетралина, но и уменьшают его вязкость. Экспериментальные исследования коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции раствора тетралин/С60 показывает, что примеси фуллеренов незначительно влияют на коэффициент теплоотдачи при ламинарном режиме течения нанотеплоносителей, но существенно (до 50%) увеличивают теплоотдачу при турбулентном режиме.

* * *

Кузнецов П.А.Просторова А.О.Кузнецов Р.В.Яковицкая М.В. (СПбПУ Петра Великого) предложили «Технологию получения биметаллических композиционных подшипников из алюминия».  Показана перспективность применения конструкционных деталей, изготовленных из сплавов на основе алюминия, для эксплуатации при низких температурах. Это обусловлено отсутствием порога хладноломкости этих сплавов, а также незначительностью изменения свойств таких сплавов, в частности, прочности при отрицательных температурах. Высокие значения износостойкости, теплопроводности, усталостной прочности и коррозионной стойкости алюминия позволяют применять его в подшипниковых элементах конструкций, работающих в условиях самых низких температур, в качестве антифрикционного материала, обеспечивающего низкий коэффициент трения при слабой смазке. Методы порошковой металлургии путем добавления к алюминиевой основе различных легирующих элементов и применения технологий спекания изделий с заданной пористостью позволяют еще больше повысить антифрикционные свойства материала вкладышей подшипников, давая возможность использовать эти детали при самых неблагоприятных условиях эксплуатации.

Одним из наиболее эффективных способов получения подшипниковых деталей является штамповка под давлением жидкого алюминия совместно со спеченным порошковым вкладышем из легированного материала с заданными антифрикционными свойствами, например, из бронзографита или алюминиевого порошка с лигатурами, необходимыми для работы при особо низких температурах.

Разработанная авторами технология штамповки под давлением включает в себя: погружение спеченного порошкового вкладыша в жидкий алюминий, штамповку под давлением для осуществления поверхностного диффундирования алюминия в поры вкладыша для получения биметаллической композиции и кристаллизации жидкого металла. Получение биметаллических изделий с применением спеченного вкладыша из бронзографитового порошка марки Бр9-1 производилось штамповкой на гидравлическом прессе с выдержкой под давлением до 20 секунд и последующим охлаждением полученной детали в воде. Металлографический анализ зоны соединения биметаллической композиции и адгезионной прочности этой зоны на срез показали ее высокое качество.

* * *

«Получение плоских сорбирующих элементов для криогенно-вакуумных устройств»  обсуждается в докладе Кузнецова П.А.Гоциридзе А.В.Просторовой А.О.Третьякова В.П.  (СПбПУ Петра Великого). В устройствах безмасляного глубокого вакуума, необходимых для реализации, в частности, вакуумного напыления, все чаще применяют криогенно-вакуумные насосы. Выбор типа сорбирующей системы в таких насосах определяется способом охлаждения, требуемыми рабочими характеристиками насоса и требованиями техпроцесса. Перспективна тенденция проектирования адсорбционных криогенно-вакуумных насосов с использованием тонких слоев адсорбента, увеличением площади откачивающей поверхности и теплопроводности сорбирующих материалов.

Получение тонкого плоского слоя сорбирующего элемента наиболее эффективно осуществлять прокаткой порошкового материала. В качестве сорбирующего порошкового материала наиболее перспективны   силикагели, которые являются микропористыми адсорбентами, имеют повышенную способность поглощать водород и гелий и практически не образуют загрязняющую пыль в установках глубокого вакуума. Невысокие теплофизические свойства силикагелей компенсируются созданием порошкового композита из смеси силикагеля и металлических частиц, позволяющих повысить теплоотвод. Оптимальное содержание силикагеля и металлического порошка в смеси обеспечивает расположение частиц адсорбента в порах металлической матрицы, в функции которой входит также механическое закрепление частиц адсорбента, что позволяет снизить пылеобразование.

При проведении опытной прокатки из порошкового композита с 17% порошка силикагеля CaE-T и медного порошка марки ПМС-1 получены ленты толщиной 1,0 и 2,0 мм с величиной общей пористости 45–51% после спекания радиационным нагревом. Экспериментальным путем подтверждена эффективность получения плоских сорбирующих элементов с необходимыми свойствами для криогенно-вакуумных устройств из медно-силикагелевого композита методами порошковой металлургии.

* * *

Герасютенко В.В.Шарков А.В.Кораблев В.А.  (Университет ИТМО) предложили  «Систему термостабилизации приборов на основе тепловых труб и плавящихся веществ».  Одним из перспективных методов термостабилизации электронных приборов, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений, является метод, основанный на применении плавящихся рабочих веществ. Предложена система термостабилизации, основным элементом которой является блок аккумуляции теплоты. Конструктивно блок аккумуляции теплоты представляет собой емкость с плавящимся веществом, которое заполняет пространство между тепловыми трубками. Принцип работы блока аккумуляции заключается в следующем: рассеиваемая элементом или блоком электронной аппаратуры теплота поглощается за счет скрытой теплоты плавления рабочего вещества. После окончания работы электронной аппаратуры температура рабочего вещества понижается, рабочее вещество переходит из жидкого состояния в твердое. Для расчета и выбора параметров блока аккумуляции теплоты предложены тепловая и математическая  модели, реализация которых позволила определить параметры и рассчитать тепловой режим системы термостабилизации рассматриваемого устройства.

* * *

«Исследованию влияния наночастиц на параметры фазового перехода твердое тело - жидкость в перспективных для теплоаккумуляторов веществах»  посвятили докладМотовой И.В.Паскаль А.А.Железный В.П.  (ОНАПТ). Для рационального использования солнечных энергетических установок (СЭУ) в течение суток необходимо обеспечить хранение полученной избыточной солнечной энергии. Эффективный метод хранения тепловой энергии осуществляется с помощью материалов  с фазовым переходом (МФП). МФП обеспечивают высокую плотность накопления энергии при практически неизменной температуре фазовых переходов. Традиционно применяемые МФП обладают низкой теплопроводностью, что создает существенные трудности при эксплуатации термоаккумуляторов теплоты. Авторы рекомендуют использовать наноматериалы с фазовым переходом и новые композиционные капиллярнопористые материалы с высокой теплопроводностью.

Анализируются результаты исследования влияния различных по химическому составу наночастиц на температуру и теплоту плавления парафина и стеарина. Показано, что влияние наночастиц и капиллярнопористых структур носит нелинейный характер на параметры фазового перехода и приводит к увеличению зоны термодинамических параметров, в которых реализуются размытые фазовые переходы, что необходимо учитывать при проектировании термоаккумуляторов.

* * *

Железный В.П.Хлиева О.Я.Мотовой И.В.Ханчич Е.Ю.Ивченко Д.А.  (ОНАПТ) обсудили  «Проблемы моделирования теплофизических свойств нанофлюидов, перспективных для применения в холодильной технике».  На основании экспериментальных данных по плотности, вязкости, теплоемкости, поверхностному натяжению модельных систем, компрессорных масел, многокомпонентных теплоносителей, растворов хладагент/наномасло предложена новая трехфазная модель прогнозирования свойств нанофлюидов. Показано, что помимо свойств наночастиц, базовых жидкостей необходимо учитывать свойства поверхностной фазы, которая формируется на наночастицах и обладает свойствами, отличными от свойств базовой жидкости. Подчеркивается, что при небольших концентрациях наночастиц в базовой жидкости происходят структурные изменения в базовой жидкости, аномально изменяется энергия активации, что также необходимо учитывать при моделирования теплофизических свойств нанофлюидов.

* * *

«Исследованию работы теплового насоса в условиях прибрежной зоны Северо-Западного федерального округа (СЗФО)»  посвящен доклад Татаренко Ю.В.Рачковского Н.О.  (Университет ИТМО). Тепловые насосы занимают важное место в получении тепловой энергии. В центральной Европе и Скандинавских странах, а также в Китае, тепловые насосы активно применяются для круглогодичного отопления и горячего водоснабжения. Применение тепловых насосов в СЗФО позволит сократить дефицит энергоносителей в отдаленных районах округа, снизить эксплуатационные затраты в системах централизованного теплоснабжения, горячего водоснабжения и электроснабжения. Анализируя климатические данные прибрежных зон, можно сделать заключение, что на территории СЗФО целесообразно использовать тепловые насосы в период с апреля (мая) — по ноябрь для получения горячего водоснабжения, а также для отопления в переходный период года. Внедрение тепловых насосов целесообразно проводить в частных домохозяйствах при одновременном повышение энергетической эффективности зданий. Необходимо отметить, что для интенсивного внедрения тепловых насосов необходимы льготные программы кредитования и развитие отечественной материально-технической базы.

* * *

В докладе Антиповой Э.В.Гулиянца М.М.Рыкова С.В.  (Университет ИТМО) «Масштабное уравнение состояния на базе феноменологической теории Мигдала»  рассмотрена задача построения уравнения в переменных плотность–температура. В основу подхода положена феноменологическая теория Мигдала А.А., в рамках которой масштабная гипотеза выражена через химический потенциал и коэффициент изотермической сжимаемости. При этом коэффициент изотермической сжимаемости записывался в виде степенной зависимости, рассчитанной на основе гипотезы Бенедека. Предложенный подход апробирован на примере построения масштабного уравнения для аргона. На основе анализа экспериментальных данных о плотности и изохорной теплоемкости аргона определена рабочая область предложенного масштабного уравнения: по плотности  0,35 ≤ ρ/ρс ≤ 1,3 и по температуре от 149,5 до 165 К.

* * *

Волков М.А.Адамова Е.Е.Рыков С.В. (Университет ИТМО) провели  «Испытание систем противодымной вентиляции подземных автостоянок при помощи горячего дыма».  Противодымная вентиляция подземных автостоянок с массовым пребыванием людей является наиболее ответственной задачей системы вентиляции. Правильность работы противодымной вентиляции автостоянки достигается за счет соблюдения нормативных правил проектирования и численного моделирования воздухораспределения.

Наиболее достоверным методом является экспериментальная проверка работоспособности противодымной вентиляции с использованием управляемого тестового пожара. Для визуализации воздушных потоков используется искусственно генерируемый дым. При испытаниях противодымной вентиляции наблюдают взаимодействие восходящего конвективного потока воздуха от тестового пожара и вентиляционного потока воздуха. Воспроизвести реальный пожар в условиях подземной автостоянки без повреждений конструкций автостоянки не представляется возможным, поэтому испытания проводят на пониженных, безопасных параметрах пожара. Масштабирование физических моделей восходящих потоков дыма с использованием числа Фрудa стало центральной темой данной работы. Те же соотношения были использованы для конвертации между пожарами разного размера в одном и том же линейном масштабе. В работе сформулированы правила выбора параметров тестового пожара на подземной автостоянке.

* * *

«Исследование характеристик агрегата торгового холодильного оборудования при работе на природном хладагенте»  — тема доклада Митропова В.В.Татаренко Ю.В.Никитина А.А.Жилкина А.Ю. (Университет ИТМО). Объект исследования — холодильный агрегат, работающий на озонобезопасном рабочем веществе. Рассмотрено два вида регулирования производительности компрессора объемного принципа действия: частотное регулирование и режим «ON/OFF». Исследование объекта проводилось в двух вариантах: с загрузкой объекта и без нее. Установлено, что применение частотного регулирования при работе холодильной установки наиболее эффективно. Рекомендовано применение симметричного дифференциала установки и продолжение исследований с целью повышения эффективности системы воздухораспределения внутри холодильника.

* * *

Сафаров Д.А.Кудрявцева И.В.Рыков С.В., Старков К.А.Волков М.А.Рыков В.А.Свердлов А.В.Григорьева А.П.  (Университет ИТМО) предложили «Метод расчета линии фазового равновесия хладагента R1234yf от тройной до критической точки».  Исследована система уравнений, включающая модернизированное уравнение Клапейрона-Клаузиуса, линию упругости, уравнение среднего диаметра линии насыщения в диапазоне параметров состояния от тройной до критической точки. Показано, что данная система уравнений, во-первых, с высокой точностью передает экспериментальные данные о плотности насыщенной жидкости, плотности и давлении насыщенного пара R1234yf при температурах от 220 К до критической температуры. Во-вторых, делает возможным рассчитать плотность насыщенной жидкости, плотность и давление насыщенного пара R1234yf в диапазоне 122,6-220 К, т. е. в интервале температур, в котором экспериментальная информация о свойствах R1234yf отсутствует. Показано, что предложенная система уравнений удовлетворяет модели среднего диаметра линии насыщения, которая рассчитана в рамках современной физики критических явлений в соответствии с правилом Янга-Янга.

* * *

Лаптев Ю.А.Гавриченков А.Г., Суворов В.В.  (Университет ИТМО) рассмотрели «Перспективы применения гидрофторолефинов в холодильной технике».  Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, вступивший в силу в 1987 г, наложил запрет на применение хлорфторуглеродов (ХФУ) в качестве рабочих веществ. Пришедшие на смену гидрофторуглероды, не влияющие  на стратосферный озон, но обладающие большим потенциалом глобального потепления (ПГП), будут запрещены в ближайшие годы. На смену приходят природные холодильные агенты, а также производные этилена, пропилена и бутилена — гидрофторолефины (ГФО). Гидрофторолефины озонобезопасны, обладают незначительным ПГП и хорошими термодинамические свойствами. Недостатком ГФО является горючесть. Используют смеси  гидрофторуглеродов с HFO-1234yf, HFO-1234ze(E), HFO-1233zd(E), HFO-1224yd(Z), HFO-R1252ye. Хладагент HFO-1233zd(E) не горюч, и к нему проявляется повышенный практический интерес. ГФО соответствуют стандарту EC 842/2006, который регулирует применение фторсодержащих парниковых газов. Рассматриваются характеристики гидрофторолефинов, строение молекул, области и особенности применения в холодильной индустрии.

* * *

Ивченко Д.А.Мотовой И.В.Паскаль А.А.Железный В.П.  (ОНАПТ) исследовали  «Калорические свойства растворов хладагента RE-170 (диметилововый эфир) в триэтиленгликоле».  Представлены новые экспериментальные данные по плотности, давлению насыщенных паров и теплоемкости для растворов хладагента RE-170 (диметилововый эфир — DME) в модельном масле — триэтиленгликоле (TEG). Экспериментальные данные по двухфазной изохорной теплоемкости получены методом монотонного нагрева в адиабатном калориметре для разных концентраций TEG в хладагенте RE-170 в интервале температур от 260 до 330 К. Полученная информация использована для расчета энтальпии и энтропии  растворов RE-170/TEG. Рассмотрены вопросы влияния примесей TEG на термодинамические свойства хладагента RE-170.

* * *

Доклад Цветкова О.Б.,  Сафарова А.Н.  (Университет ИТМО) посвящен  «Методам расчета теплопроводности перспективных хладагентов ГФО-класса в состоянии разреженного газа».  На основе молекулярно-кинетической теории рассмотрены аналитические зависимости для расчета коэффициентов переноса газов, находящихся в неравновесном состоянии в присутствии градиентов массы, скорости и температуры, обуславливающих перенос импульса и кинетической энергии. Проведен обзор методов определения вязкости, теплопроводности и коэффициентов  диффузии. Рассмотрены представления теории Чепмена–Энскога для коэффициентов переноса с учетом потенциальной энергии взаимодействия между сталкивающимися молекулами. Приводятся рекомендации по применению рассматриваемых методов для прогноза свойств хладагентов гидрофторолефинового класса, обладающих незначительным потенциалом глобального потепления.

* * *

Анализ «Фактора Максвелла для паров 2,3,3,3-трифторпропена» приведен в докладе Цветкова О.Б.Левитина В.А. (Университет ИТМО). Рассмотрены представления теории Чепмена-Энскога, модифицированной Мейсоном и Мончиком для случаев многоатомных молекул. Учтена передача энергии неупругими соударениями молекул, для оценок теплопроводности в состоянии разреженного газа. Молекула 2,3,3,3-тетрафторпропена имеет двойную связь и в отличие от гидрофторуглеродов обладает пренебрежимо малым потенциалом глобального потепления. Для учета передачи энергии неупругими соударениями молекул впервые оценены характеристическое время для установления равновесия между энергией поступательных и внутренних степеней свободы (время релаксации) и поправка на резонансный обмен внутренней энергии 2,3,3,3-тетрафторпропена. Для модели потенциала Леннард-Джонса 12-6 определены интегралы столкновений и значения динамической вязкости. Дан анализ температурной зависимости фактора Максвелла.

* * *

Адамова Е.Е.Нурышева М.Рыков В.А.  (Университет ИТМО) рекомендовали  «Метод для описания равновесных свойств хладагента R245fa в широкой области параметров состояния».  Разработано широкодиапазонное уравнение состояния 1,1,1,3,3-пентафторпропана (ГФУ-245fa), которое в соответствии с требованиями масштабной теории описывает асимптотическую окрестность критической точки. Показано, что предложенное уравнение состояния в диапазоне температур от 250 до 420 К и давлений до 10 МПа описывает термодинамические свойства R245fa с точностью, соответствующей экспериментальной неопределенности термических и калорических данных. Использовано новое представление масштабной гипотезы, разработанное на основе линейной модели Скофилда-Литстера-Хо и соотношения теории подобия, что позволило повысить точность расчета равновесных свойств в окрестности критической точки.

* * *

Председатель Рабочей группы «Свойства хладагентов и теплоносителей» Национального комитета по теплофизическим свойствам веществ РАН и секции «Теоретические основы холодильной и криогенной техники» Международной академии холода Цветков О.Б. информировал собравшихся об отчете Рабочей группы о работе за 2019 г на заседании Национального комитета по теплофизическим свойствам веществ РАН в ноябре 2019 г, планах на 2020 г, а также тематике предстоящей научно-технической конференции в начале 2021 г в Санкт-Петербурге.

Председатель Рабочей группы «Свойства хладагентов и теплоносителей» академик МАХ Цветков О.Б.,
ученый секретарь Рабочей группы академик МАХ Лаптев Ю.А.

 

Журнал: №2(101) Март 2020

Рубрика: События

Рассылка