ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТІ СКЛАДАННЯ ЄДИНОГО РІВНЯННЯ СТАНУ СУМІШІ ХОЛОДОАГЕНТІВ 3,3,3-ТРИФТОРПРОПЕН (R1243ZF) + ІЗОБУТАН (R600A) ЗА НАЯВНИМИ ЕКСПРЕРИМЕНТАЛЬНИМИ ДАНИМИ
Анотація
Вступ. Стаття присвячена вирішенню проблеми оптимального вибору холодоагенту, який має відповідати діючим експлуатаційним та екологічним вимогам. Основними критеріями в цьму виборі є: з одного боку – відсутність руйнівного впливу на озоновий шар Замлі, з іншого – низький потенціал глобального потепління, який обумовлений в першу чергу високою ефективністю холодильного обладнання. Метою роботи є дослідження можливості складання єдиного ріняння стану суміші холодоагентів R1243zf та R600a за наявними експреиментальними даними про термодинамічні властивості. Результати. Виконано аналіз наявних даних про термодинамічні властивості суміші R1243zf/R600a. На базі експериментальних даних про температуру, тиск та питомий об’єм суміші у області пари складено вихідне рівняння стану у формі, яка представляє собою розкладання безрозмірної вільної енергії Гельмгольця суміші на ідеально-газову та реально-газову складову. При цьому реально-газова складова комбінується з енергій Гельмгольця компонентів та функції взаємодії, складеної на базі експериментальних даних про термодинамічні властивості суміші. Оскільки дані про густину суміші у стані насичення відсутні, відповідні значення отримані розрахунковими методами. А саме, значення густини насиченої пари отримані шляхом розрахунку за складеним вихідним рівнянням для області пари, а відповідні значення густини насиченої рідини отримані шляхом комбінації безрозмірних значень приведеного питомого об’єму компонентів суміші. Експериментальні значення густини пари і розраховані значення густини, отримані для експериментальних значень тиску насиченої пари мають прийнятну точність опису вихідним рівнянням. Дані про густину насиченої рідини, які також отримані для відповідних експериментальних значень тиску також досить точно описують самі себе, але додавання їх до рівняння стану пари призводить до різкого збільшення відхилень вихідного масиву даних. Це може бути пояснено обмеженістю даних про густину пари лише низькими та помірними значеннями тиску. Отже, поява нових експериментальних даних для досліджуваної суміші надасть можливість для складання рівняння стану для розрахунку властивостей у стані насичення як у області пари, так і у області рідини. Висновки. Суміш холодоагентів R1243zf/ R600a є перспективною робочою речовиною для використання у холодильній техніці та системах опалення, вентиляції та кондиціювання повітря. Дослідження теплофізичних властивостей цієї суміші знаходяться на початковому етапі, що обумовило обмеженість експериментальних даних по ній. Тим не менш, спроба складання єдиного рівняння стану цієї речовини у рамках даної роботи має певні успіхи. Отримане рівняння досліджуваної суміші, яке описує властивості прегрітої та насиченої пари. Через вузький діапазон вихідних експериментальних даних про температуру, тиск та густину не вдалося описати єдиним рівнянням повний набір опорних даних про густину насиченої пари та рідини. Однак, поява нових, більш розширених за діапазонами дослідних даних скоріше за все дозволить отримати єдине рівняння стану для досліджуваної суміші, яке також ураховуватиме умову фазової рівноваги тиску та густини у стані насичення для однакових значень складу пари та рідини, яке необхідне для можливості коректного разрахунку колоричних властивостей.
Завантаження
Посилання
2. Breidenich C, Magraw D, Rowley A, Rubin JW, 1998. The Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change. American Journal of International Law, V. 92 (2). P. 315–331. http://dx.doi.org/doi:10.2307/2998044.
3. United Nations Environmental Programme, 2016. United nations environment programme. The Kigali Amendment to the Montreal Protocol: HFC Phase-down. URL: https://wedocs.unep.org/handle/20.500.11822/26589
4. European Commission, 2014. European Commission. Regulation (EU) No 517/2014 of the European Parliament and of the Council of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases repealing Regulation (EC) No 842/2006 Text with EEA relevance. URL https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2014/517/oj
5. Fedele L., Castelli S.T, Ielpo P., Zilio C., Bobbo S., 2023. The environmental impact of HFOs from TEWI to PFAS. A review. http://dx.doi.org/10.18462/iir.icr.2023.0442
6. ASHRAE, 2019. Standard 34-2019 designation and safety classification of refrigerants. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.: Atlanta, GA, USA.
7. Mark O. McLinden, Andrei F. Kazakov, J. Steven Brown, Piotr A. Domanski, 2014. A thermodynamic analysis of refrigerants: Possibilities and tradeoffs for Low-GWP refrigerants, International Journal of Refrigeration, V. 38. P. 80–92. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.09.032.
8. Davide Menegazzo, Giulia Lombardo, Laura Fedele, Sergio Bobbo, Min Soo Kim, Yeonwoo Jeong, Sangwook Lee, 2024. Isothermal (vapor + liquid) equilibrium measurements and correlation of the binary mixture 3,3,3-trifluoropropene (R1243zf) + isobutane (R600a) at temperatures from 283.15 to 323.15 K, International Journal of Refrigeration, V. 161. P. 62–70. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2024.02.032.
9. Sebastiano Tomassetti, Mariano Pierantozzi, Giovanni Di Nicola, Fabio Polonara, and J. Steven Brown, 2019. Vapor-Phase PvTx Measurements of Binary Blends of cis-1,2,3,3,3-Pentafluoroprop-1-ene + Isobutane and 3,3,3-Trifluoropropene + Isobutane, Journal of Chemical & Engineering Data, V. 64 (2). P. 688–695. https://doi.org/10.1021/acs.jced.8b00921
10. Zhanfeng Deng, Guizhi Xu, Sainan Sun, Yanxing Zhao, Xueqiang Dong, Maoqiong Gong, 2020. Isothermal (vapour-liquid) equilibrium for the binary {isobutane (R600a) + 3,3,3-trifluoropropene (R1243zf)}cc system at temperatures from 253.150 to 293.150 K, Journal of Chemical Thermodynamics, V. 150. https://doi.org/10.1016/j.jct.2020.106177
11. Xiaoyu Yao, Li Ding, Xueqiang Dong, Yanxing Zhao, Xian Wang, Jun Shen, Maoqiong Gong, 2020. Experimental measurement of vapor-liquid equilibrium for 3,3,3-trifluoropropene(R1243zf) + 1,1,1,2-tetrafluoroethane(R134a) at temperatures from 243.150 to 293.150 K, International Journal of Refrigeration, V. 120. P. 97–103. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.09.008
12. Akasaka, R., Lemmon, E.W., 2025. A Helmholtz Energy Equation of State for 3,3,3-Trifluoroprop-1-ene (R-1243zf). Int J Thermophys, V. 46 (23). https://doi.org/10.1007/s10765-024-03481-6
13. D. Bücker; W. Wagner, 2006. Reference Equations of State for the Thermodynamic Properties of Fluid Phase n-Butane and Isobutane. J. Phys. Chem. Ref. Data, V. 35. P. 929–1019. https://doi.org/10.1063/1.1901687
14. K. M. de Reuck and B. Armstrong, 1979. A method of correlation using a search procedure, based on a step-wise least-squares technique, and its application to an equation of state for propylene. Cryogenigs, V. 19 (9). P. 505–512. https://doi.org/10.1016/0011-2275 (79)90002-X.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
