Теплопроводность холодильных масел

Марка масла	Теплопроводность λ∙10^4, Вт/(м·К), при температуре, °С
	–60	–40	–20	0	20	40	60	80	100
ХФ 22с-16	1790	1747	1705	1662	1619	1577	1534	1492	1449
ФМ 5,6АП	1584	1566	1543	1516	1483	1442	1397	1353	1309
ХС-40	1580	1552	1525	1498	1470	1442	1415	1390	1360

По известному значению теплопроводности можно воспроиз-вести температурную зависимость теплопроводности согласно

.

Здесь С_р – массовая удельная теплоемкость масла, кДж/(кг·К); Т – температура, К [24]. Константу В определяют по эксперименталь-ному значению теплопроводности.

Более точна, по мнению авторов работы [24], зависимость Рида, Шервуда, Риделя

.

В вышеприведенном уравнении Т – текущая температура, К; Т_н.к – температура кипения масла при нормальном давлении, К; Т_кр – критическая температура масла, К. Для минеральных масел ∆ = 1,5.

Лайли и Гембл для расчета теплопроводности предлагают использовать данные о плотности минеральных масел

,

где s – приведенная плотность масла, s = ρ_м/998,5; t – температура, °С.

Для смесей масло–фреон в работе [28] уравнение имеет вид

λ_см = (λ_м ξ_м + λ_а ξ_а) С,

где λ_см, λ_м, λ_а – значения коэффициентов теплопроводности маслофреонового раствора, холодильного масла и жидкого хладагента соответственно; ξ_м, ξ_а – массовые доли масла и холодильного агента.

Коэффициент С определяют расчетом

.

Коэффициент D для растворов R22–масло ХМ-30 и R22–Shell 22-12 находят по уравнениям

D = (24,5 – 0,525t) 10^–3

при температурах –40 ≤ t ≤ 20 °С и

D = (28,5 – 0,725t) 10^–3

при температурах 20 ≤ t ≤ 60 °С.

В работе [24] для расчета теплопроводности растворов предлагается использовать уравнение Филиппова–Новоселовой

λ_см = λ_а ξ_а + λ_м (1 – ξ_а) – 0,72 (1 – ξ_а) ξ_а (λ_м – λ_а),

где ξ_а – массовая концентрация хладагента; λ_см, λ_м, λ_а – значения коэффициентов теплопроводности маслофреонового раствора, масла и хладагента соответственно.

3.5. Поверхностное натяжение

Значения коэффициентов поверхностного натяжения масел приведены в табл. 3.12.

Зависимость поверхностного натяжения от температуры имеет вид

σ = σ₀t^α,

где σ₀ – коэффициент, постоянный для данного вещества; t – температура;  – температурный коэффициент.

Таблица 3.12

Поверхностное натяжение масел σ при температуре 50 °с

Марка масла	σ·10^3,Н/м	Марка масла	σ·10^3,Н/м	Марка масла	σ·10^3,Н/м	Марка масла	σ·10^3,Н/м
ХА-30	25	ХФ 22c-16	25	ФМ 5,6АП	16	132-234	23
ХФ 12-16	23	ХМ-35	30	ПФГОС-4	25	Shell Clavus 46
ХФ 22-24	24	Capella	26	ПМТС-5	25	Suniso 3GS	25
КМН	28	Сargoil Arctic SHC226	30	Zerice S46	25	Zerice S68	25
Zerice S100	25			Сargoil Arctic SHC230	30	ХC-40	30,3 (при 20 °С)

Часто используют более простое соотношение

σ = А – Вt,

где t – температура, °С.

Для масла ХС-40 при t > 0 °С, например, А = 32,08; В = 0,089, для масла Shell Clavus 68 при температурах 50 > t > –20 °С А = 37,42; В = 0,1253.

Коэффициенты поверхностного натяжения маслофреоновых растворов значительно более низкие. Для смеси R12 с маслом Castrol SW32, например в работе [24], получено

σ_см = 18,5 + 0,267ξ_м,

а для раствора R134а с тем же маслом

σ_см = 14,0 + 0,43ξ_м.

Зависимости рекомендованы для концентраций масла от 0 до 10 % (в формулах ξ_м – массовая доля) и интервала температур от минус 35 до минус 45 °С. Здесь σ_см – поверхностное натяжение, Н/м. Отметим, что 1 Н/м = 10⁵дин/см.

По аддитивности коэффициент поверхностного натяжения раствора R113 c маслом Shell Clavus 68 определяли в работе [24]

σ_см = х_аσ_а + х_мσ_м,

где х_а, х_м – мольные доли хладагента и масла.

Достаточно надежна корреляция вида [24]

σ_см = σ_а + (σ_м – σ_а) х_м^1/2.

Здесь σ_а, σ_м –коэффициенты поверхностного натяжения хладагента и холодильного масла соответственно. Погрешность расчета, согласно работе [24], не более ±1,6 %.

Коэффициенты поверхностного натяжения масел можно спрогнозировать, следуя работе [24],

;

,

где .

Здесь Т_н.к и Т_кр – температура кипения при нормальном давлении и критическая температура масла соответственно, К; Т₀ – реперная температура, К; (σ_м)₀ – поверхностное натяжение масла при реперной температуре Т₀ (в рассматриваемом случае это Т_н.к); Т₁ – текущая температура, К; (σ_м)₁ – поверхностное натяжение масла при искомой температуре Т₁; р_кр – критическое давление масла, бар; М – молекулярная масса, г/моль; r_н.к – скрытая теплота парообразования масла при Т_н.к, кДж/кг; ρ_н.к – плотность масла при Т_н.к, кг/м³; σ_м – поверхностное натяжение, мН/м.