Научная статья на тему 'Изохорная теплоемкость 1% водного раствора хлорида магния'

Изохорная теплоемкость 1% водного раствора хлорида магния Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
278
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Юг России: экология, развитие
Scopus
ВАК
ESCI
Область наук
Ключевые слова
АДИАБАТНЫЙ КАЛОРИМЕТР / ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ / ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ / ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ СОЛЕЙ / ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА / УДЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ / ТЕРМОЭЛЕМЕНТ / ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ХОД / ADIABATIC CALORIMETER / ISOCHORIC HEAT CAPACITY / PHASE EQUILIBRIA / AQUEOUS SOLUTIONS OF SALTS / GEOTHERMAL ENERGY / SPECIFIC VOLUME / THERMOCOUPLE / TEMPERATURE DEPENDENCE

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Дворянчиков Василий И., Джаватов Джават К., Рабаданов Гаджи А., Искендеров Эльдар Г., Шихахмедова Динара П.

Цель. Экспериментальное исследование изохорной теплоёмкости 1% водного раствора хлорида магния вдоль линии фазового равновесия. Метод. Для определения изохорной теплоёмкости на линии фазового равновесия нами использована установка адиабатного калориметра Х.И. Амирханова. Результаты. Результаты исследования изохорной теплоёмкости в зависимости от температуры приводятся виде таблиц и рисунков, полученные результаты сравниваются с данными других авторов. При оценке сложной системы нельзя оценивать её эффективность только лишь на основе одного, даже очень важного критерия, при этом приходится учитывать требования технического, экономического, экологического и другого характера. Выводы. В геотермальной энергетике, при решении оптимизационных задач эффективности, необходимо учитывать факт температурной зависимости теплоёмкости и плотности. Учёт температурной зависимости таких параметров, как плотность и теплоёмкость при расчётах, существенно влияет на значения критерия эффективности, которые необходимо учитывать, ибо в противном случае погрешность вычислений может составить до 20 %. Полученные данные изохорной теплоёмкости водных растворов хлористого магния сравнивались с данными по воде и водным растворам NaCl и NaOH, полученными ранее, которые могут быть представлены как модель геотермальной и морской воды.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Дворянчиков Василий И., Джаватов Джават К., Рабаданов Гаджи А., Искендеров Эльдар Г., Шихахмедова Динара П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ISOCHORIC HEAT CAPACITY OF 1% AQUEOUS SOLUTION OF MAGNESIUM CHLORIDE

Aim. The aim is to conduct an experimental study of isochoric heat capacity of 1% aqueous solution of magnesium chloride along the phase boundary curve. Method. In order to determine the isochoric heat capacity at the phase boundary curve we used the adiabatic calorimeter of KH. I. Amirkhanov. Results. Results of the study of the isochoric heat capacity depending on the temperature are given in tables and figures; the findings are compared with those of other researchers. When evaluating a complex system, we ought not to evaluate its effectiveness on the basis of only one criterion, even a very important, in this case must take into account the requirements of the technical, economic, environmental and of other natures. Conclusions. When solving optimization problems of efficiency in geothermal energy it is necessary to take into account the fact of the temperature dependence of the heat and density. The temperature dependence of the density and heat capacity in the calculations significantly affect the value of the efficiency criterion to be taken into account, otherwise the calculation error can be up to 20%. The data obtained from the isochoric heat capacity of aqueous solutions of magnesium chloride is compared with the data for water and aqueous solutions of NaCl and NaOH, obtained previously, which may be represented as a model of geothermal and sea water.

Текст научной работы на тему «Изохорная теплоемкость 1% водного раствора хлорида магния»

Геоэкология / Geoecology Оригинальная статья / Original article УДК 536.633.2

DOI: 10.18470/1992-1098-2016-2-121-131

ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ 1% ВОДНОГО РАСТВОРА ХЛОРИДА МАГНИЯ

1 Василий И. Дворянчиков*, 2Джават К. Джаватов, 3Гаджи А. Рабаданов, 4Эльдар Г. Искендеров,1 Динара П. Шихахмедова

1 лаборатория теплофизики геотермальных систем, Институт проблем геотермии, Дагестанский научный центр Российской академии наук, Махачкала, Россия, [email protected] 2лаборатория энергетики, Институт проблем геотермии, Дагестанский научный центр, Российская академия наук, Махачкала, Россия, 3лаборатория физхимии термальных вод, Институт проблем геотермии, Дагестанский научный центр, Российская академия наук, Махачкала, Россия, 4лаборатория аккумулирования низкопотенциального тепла и солнечной энергии, Филиал ОИВТ РАН, Махачкала, Россия

Резюме. Цель. Экспериментальное исследование изохорной теплоёмкости 1% водного раствора хлорида магния вдоль линии фазового равновесия. Метод. Для определения изохорной теплоёмкости на линии фазового равновесия нами использована установка адиабатного калориметра Х.И. Амирханова. Результаты. Результаты исследования изохорной теплоёмкости в зависимости от температуры приводятся виде таблиц и рисунков, полученные результаты сравниваются с данными других авторов. При оценке сложной системы нельзя оценивать её эффективность только лишь на основе одного, даже очень важного критерия, при этом приходится учитывать требования технического, экономического, экологического и другого характера. Выводы. В геотермальной энергетике, при решении оптимизационных задач эффективности, необходимо учитывать факт температурной зависимости теплоёмкости и плотности. Учёт температурной зависимости таких параметров, как плотность и теплоёмкость при расчётах, существенно влияет на значения критерия эффективности, которые необходимо учитывать, ибо в противном случае погрешность вычислений может составить до 20 %. Полученные данные изохорной теплоёмкости водных растворов хлористого магния сравнивались с данными по воде и водным растворам NaCl и NaOH, полученными ранее, которые могут быть представлены как модель геотермальной и морской воды.

Ключевые слова: адиабатный калориметр, изохорная теплоемкость, фазовое равновесие, водные растворы солей, геотермальная энергетика, удельный объем, термоэлемент, температурный ход.

Формат цитирования: Дворянчиков В.И., Джаватов Д.К., Рабаданов Г.А., Искендеров Э.Г., Шихахмедова Д.П. Изохорная теплоемкость 1% водного раствора хлорида магния // Юг России: экология, развитие. 2016. Т.11, N2. C.121-131. DOI: 10.18470/1992-1098-2016-2-121-131

ISOCHORIC HEAT CAPACITY OF 1% AQUEOUS SOLUTION OF MAGNESIUM CHLORIDE

1Vasiliy I. Dvoryanchikov*, 2Dzhavat K. Djavatov, 3Gadzhi A. Rabadanov, 4Eldar G. Iskenderov, Dinara P. Shikhakhmedova

1 Laboratory of Thermophysics of geothermal systems, Institute of Geothermal Problems, Dagestan Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia, [email protected] 2Laboratory of Energetics, Institute of Geothermal Problems, Dagestan Scientific Center,

Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia 3 Laboratory of physical chemistry of thermal waters, Institute of Geothermal Problems, Dagestan Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russian, 4Laboratory of low-grade heat and solar energy storage, Branch of the Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia

Abstract. Aim. The aim is to conduct an experimental study of isochoric heat capacity of 1% aqueous solution of magnesium chloride along the phase boundary curve. Method. In order to determine the isochoric heat capacity at the phase boundary curve we used the adiabatic calorimeter of KH. I. Amirkhanov. Results. Results of the study of the isochoric heat capacity depending on the temperature are given in tables and figures; the findings are compared with those of other researchers. When evaluating a complex system, we ought not to evaluate its effectiveness on the basis of only one criterion, even a very important, in this case must take into account the requirements of the technical, economic, environmental and of other natures. Conclusions. When solving optimization problems of efficiency in geothermal energy it is necessary to take into account the fact of the temperature dependence of the heat and density. The temperature dependence of the density and heat capacity in the calculations significantly affect the value of the efficiency criterion to be taken into account, otherwise the calculation error can be up to 20%. The data obtained from the isochoric heat capacity of aqueous solutions of magnesium chloride is compared with the data for water and aqueous solutions of NaCl and NaOH, obtained previously, which may be represented as a model of geo-thermal and sea water.

Keywords: adiabatic calorimeter, isochoric heat capacity, phase equilibria, aqueous solutions of salts, geothermal energy, specific volume, thermocouple, temperature dependence.

For citation: Dvoryanchikov V.I., Djavatov D.K., Rabadanov G.A., Iskenderov E.G., Shikhakhmedova D.P. Isochoric heat capacity of 1% aqueous solution of magnesium chloride. South of Russia: ecology, development. 2016, vol. 11, no. 2, pp. 121-131. (In Russian) DOI: 10.18470/1992-1098-2016-2-121-131

ВВЕДЕНИЕ

Достигнутые показатели развития нетрадиционной энергетики в мире и место в ней геотермальной энергетики указывает на то, что доля геотермальных источников достигает 60% выработки энергии на основе нетрадиционных источников энергии [1-4].

Отличительной особенностью геотермальной энергетики является её масштабность, возможность комплексного использования и доступность для добычи современными техническими средствами.

С учетом этого, также принимая во внимание значительные разведанные запасы термальных вод, геотермальную энергетику можно считать приоритетным направлением развития Российской энергетики среди возобновляемых источников энергии.

Важной проблемой геотермальной отрасли является повышение её конкурентоспособности по сравнению традиционными энергетическими отраслями. Для улучшения технико-экономических показателей геотермального производства необходимо как применение новейших технологий извлечения (например, использование горизонтальных скважин), использование и применение систем комбинированных с традиционными источниками энергии, так и разработка и исследование соответствующих моделей

геотермальных систем с целью оптимизации их параметров.

В связи с этим проблема оптимизации процессов извлечения, использования геотермальных ресурсов становится актуальной практической задачей на пути активного их вовлечения в энергетический баланс.

Задачи оптимизации имеют большое практическое значение, так как позволяют определить такие значения параметров систем, оптимизирующие тот или иной критерий эффективности. Однако при оценке сложной системы нельзя оценивать её эффективность только лишь на основе одного, даже очень важного критерия. При этом приходится учитывать требования технического, экономического, экологического и другого характера.

При решении оптимизационных задач необходимо учитывать факт температурной зависимости теплоёмкости и плотности, о чём свидетельствуют данные экспериментального исследования, полученные для геотермальных флюидов различной минерализации на линии фазового равновесия [5].

В связи с этим нами исследована изо-хорная теплоёмкость водного раствора хлорида магния, который является одним из составляющих геотермальной воды.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Для определения изохорной теплоём- риметра Х.И. Амирханова. Ранее этим мето-кости на линии фазового равновесия нами дом были исследованы водно-солевые си-использована установка адиабатного кало- стемы H2O - NaOH, KOH, KNO3, KCl, NaCl,

№2С03, геотермальные флюиды [610]. Описание методики измерения даны в предыдущих работах. Объём калориметра был равен 100±0,3 см3. Материал калориметра - нержавеющая сталь марки 1Х18Н10Т.

Изохорная теплоемкость служит надежным критерием качества уравнения состояния, что предопределило проведение экспериментов направленных на ее исследование водных растворов электролитов и геотермальных систем в широком интервале параметров состояния.

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки для измерения изохорной теплоёмкости жидкостей и газов

1 - защитный кожух; 2 - шаровой термостат; 3 - кольцо возвратно-вращательного механизма; 4 - тепловой экран; 5 - карман для термометра сопротивления и измерительных

термопар; 6 - наружная оболочка калориметра; 7 - внутренний сосуд калориметра; 8 - карман для внутреннего нагревателя, 9 - мешалка; 10 - кривошипно-шатунный механизм. Fig. 1. Schematic diagram of the experimental apparatus for measuring the isochoric

heat capacity of liquids and gases. 1 - a protective casing; 2 - ball thermostat; 3 - ring swinging mechanism; 4 - heat shield; 5 - pocket for resistance thermometers and measuring thermocouples; 6 - the outer shell of the calorimeter; 7 - inner vessel of calorimeter; 8 - pocket for Internal heater 9 - mixer; 10 - crank mechanism.

Реализованный в настоящей работе метод адиабатического калориметра (рис. 1) значительно усовершенствованный и существенно отличный от известных конструктивно, способом, который заключается в установлении контроля адиабатических условий с помощью слоя полупроводника (закиси меди). Термоэлемент выполняет роль адиабатической защиты, теплоизоляционного слоя и слоя передающего давление на более прочную внешнюю оболочку.

В таком калориметре внутренний сосуд и прилегающий к нему слой закиси меди входят в тепловую постоянную калориметра С0. Давление, оказываемое исследуемым веществом на внутренние стенки калоримет-

ра, передается через плотный слой закиси меди на внешнюю более мощную оболочку, толщиной 8 мм, изготовленную из такого же материала (1Х18Н10Т) [11].

Внутри калориметра (рис. 1) имеется тонкая перфорированная мешалка из такого же материала - нержавеющей стали (9). Два цилиндрических кармана предназначены для внутреннего нагревателя (8) и термометра ПТС-10м (измерительной термопары) (5). С помощью слюдяных шайб, сосуд калориметра был отцентрирован с наружной оболочкой калориметра, с зазором 1 - 1,5 мм для засыпки порошка закиси меди. Имея малый коэффициент теплопроводности, закись меди служит теплоизоляционным слоем, в несколько раз уменьшая тепловые потери. Термоэлемент выполняет задачу адиабатической защиты: термоэдс от закиси меди подается на вход потенциометра Р363-2, а затем на регулятор типа ВРТ - 3 и самописец типа Н - 37 (2) (рис. 2). Схема поддержания адиабатических условий в калориметре работала в режиме пропорционально- интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования. Точность поддержания разности температуры составляла 2,5 -10- К. В качестве датчика разбаланса между оболочкой калориметра и экраном была использована многоспайная термопара, сигнал от которой поступал на задатчик разбаланса- фотоусилитель типа Ф116 / I, а с него на регулятор температуры ВРТ-3, что позволило поддерживать разность температур с точностью 10-2 К. Калориметр и экран помещались в термостат. Регулировка температуры термостата осуществлялась автоматически с помощью регулятора температуры ВРТ-3 в интервале измеряемых температур (3). Калориметрическая установка помещалась в защитный кожух, имеющий на внутренней поверхности асбестовую теплоизоляцию (2) (рис.1).

Температурный ход, задаваемый внутренним нагревателем, менялся в пределах от 5 -10-4 до 8-10-4 К/с в зависимости от области исследования. Вблизи кривой фазового равновесия эксперимент проводился с наименьшими скоростями.

Измерения теплоемкости проводились, как правило, с температурным шагом 0,17 - 0,24 К, вблизи точек перехода он уменьшался. Температура измерялась медь -константановой термопарой (1) (рис. 2). Время фиксировалось с помощью частотомера Ф-5041 с точностью 0,01с. Мощность

внутреннего нагревателя измерялась потен-циометрически с точностью 0,02%.

Масса заливаемого в калориметр раствора определялась на весах ВЛТ-1 с точность 0,01г.

Оценка точности экспериментальных результатов, полученных в ходе измерений, которая включает в себя определение и учет систематических и случайных ошибок, присущих методике и вводимых в качестве поправок, выявление неучтенных систематических погрешностей и указание истинного значения измеряемой величины, анализ случайных погрешностей, вызывающих разброс экспериментальных точек. Величина поправки на нестрогую изохоричность, с учетом термического и барического изменения объема калориметра определяется с точностью 5-10 % и составляет 0,5- 2 % к общему значению теплоемкости, для различных областей состояния вещества. Оценена систематическая ошибка, связанная с теплообменом между калориметром и адиабатической оболочкой, разделенной слоем закиси меди, вследствие разности температур обменивающихся теплом поверхностей, регулирования адиабатичности.

Расчет показывает, что возможные потери за счет притока или отвода тепла через слой закиси меди из-за нестрогой адиаба-тичности системы составляет 0,2 Дж на одно измерение, что составляет порядка 0,02 % подводимого тепла. Фактически отклонения от адиабатичности происходит в обоих направлениях в равной степени.

ТермоЭДС от закиси меди подается на вход потенциометра Р363-2 (2) (рис. 2), а затем на регулятор ВРТ-3. Схема поддержания адиабатических условий в калориметре, как уже упоминалось, работает в режиме (ПИД) регулирования, точность поддержания разности температур составляет 2,5-10-К. Потери тепла через неконтролируемые участки калориметра (штуцер, карманы, и т.д.) составляют порядка 0,03 Дж на одно измерение. Потери от выводящих проводов внутреннего нагревателя, термометра, капилляра составляют 0,07-0,09 Дж. Компенсация потерь тепла и регулирование обеспечивалось системой экранов (3,4) (рис. 2).

Рис. 2. Блок-схема экспериментальной установки

1-Цепъ термопары. 2- Цепь термоэлемента. 3- Цепь экрана I. 4- Цепь экранов II-III. 5- Цепь внутреннего нагревателя. Fig. 2. Block diagram of the experimental apparatus

1-Thermocouple circuit.2- Circuit thermopile. 3- Screen circuit I. 4- Circuit display II-III. 5- Internal heater circuit

Калориметр помещался в термостат с намотанным на него нагревателем, продетым сквозь керамические бусинки. Так как большая часть проводов после выхода из калориметра находится внутри термостата, имеющего температуру близкую к температуре калориметра, то возможные потери тепла через соединительные провода незначительны.

Электрическая блок - схема представлена на рисунке 2.

Для экспериментального определения общих неконтролируемых потерь проверялась степень адиабатичности калориметра в рабочих условиях. С этой целью при различных рабочих температурах достигалось равновесное состояние калориметрической системы, отмеченное показанием стрелки на шкале потенциометра, подключенного к измерительной термопаре. Наблюдения показали, что при рабочих условиях температура

системы за время одного измерения практически не менялась.

Точность поддержания температуры адиабатической оболочки осуществляется автоматически при помощи указанной блок схемы с точностью порядка 5 -10-4 К.

Тепловой экран позволяет уменьшить конвективные потоки и улучшить однородность температурного поля внутри термостата.

Для расчета теплоемкости С пользовались формулой:

C

= § - Q)

m AT

(1)

где т - масса, исследуемой жидкости,

ДQ = Шт - количество тепла выделяемое

внутренним нагревателем,

и- падение напряжения, I- сила тока в цепи

внутреннего нагревателя,

т- время однократного нагрева системы,

ДТ - температурный шаг,

экс

С - определяемое значение теплоемкости, С0 - теплоемкость пустого калориметра.

Все единицы представлены в Международной системе ^1).

Тепловой эквивалент калориметра был определён по воде [11], т.е с использованием стандартного вещества с хорошо изученной теплоёмкостью, в интервале температур Т=30-200оС. При этом учитывалась теплоемкость материала калориметра. Для нашего случая постоянная калориметра описывалась уравнением:

С0 = 77,48 + 0,12 Т где Т - температура К, теплоемкость Дж • К-1 .

Измерения теплоемкости проводились по квазиизохорам методом непрерывного нагрева. Такой метод позволяет с высокой точностью найти температуру фазового перехода Т3 системы, т.е. определить Т3 - р3 данные на кривой сосуществования фаз, измерить величину скачка ДСу и получить надежные данные Су в различных фазовых состояниях.

Метод позволяет определить изохорную теплоёмкость в двухфазной, однофазной областях и на кривой фазового равновесия. Оценка точности эксперимента по температуре ±10мК, удельного объёма ±0,1%, теплоёмкости 0,8-1% со стороны жидкости и 1,53,5% со стороны паровых изохор.

ОБСУЖДЕНИЕ

Для ввода и обработки данных, а также упрощения расчётов, нами была написана программа Heat Capacity. Программа написана на языке Python версии 2.6 для использования на компьютерах с операционными системами Windows, Linux, Mac [14].

Описание: Главное окно программы состоит из окна графика и окон ввода и вывода данных. В окне ввода данных вводятся константы С0, Е, и т.д. При нажатии на кнопку «Старт» запускается таймер. При достижении требуемого значения Е на шкале прибора «Компаратор напряжения Р3003» нажимается кнопка «Стоп» и вводятся текущие данные напряжения и тока на внутреннем нагревателе 5 (рис. 2), после чего при нажатии на кнопку «Ввод» данные и результаты вычисления значения CV отображаются в окне графика и окне вывода. Также все полученные данные автоматически записываются в текстовой файл и в файл формата Excel (.xlsx). При нажатии на кнопку «График Excel» открывается окно с таблицей данных и графиком измерений. Нажатие кнопки «Сохранить график» сохраняет окно графика. Нажатие кнопки «Очистить» -очищает все поля ввода данных для нового измерения системы. Работа была предпринята с целью автоматизации получения и расчёта экспериментальных данных изохорной теплоёмкости на основе прибора «Вольтметр универсальный В7-78/1».

РЕЗУЛЬТАТОВ

Водные растворы хлорида магния готовили на основе оксида магния (MgO) марки (чистый для анализа), действием соляной кислоты (HCl), по уравнению реакции: MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O

Концентрацию раствора контролировали рефрактометром марки ИРФ - 22 по показателю преломления.

Исследована изохорная теплоёмкость 1 % водного раствора хлористого магния по изохорам: V' = 1,0598 см3/г и V = 1,1114

3/

см /г в интервале температур соответственно:

Т = 81,40 - 108,264оС и 92,204 - 168,79 оС. Получено более 600 точек, результаты представлены на рисунках (3,4). Ранее была исследована изохорная теплоёмкость водного раствора хлористого кальция [16].

Практическое значение этих исследований определяется развитием химической промышленности, энергетики, созданием различных тепловых установок и аппаратов, а также развитием теории жидкого состояния и фазового равновесия водно-солевых систем.

Полученные данные изохорной теплоёмкости водных растворов хлористого кальция сравнивались с данными по воде и водным растворам NaCl и NaOH, полученными ранее [15], которые могут быть представлены как модель геотермальной и морской воды.

Су, кДж/кг. град

ТоС

Рис.3. Температурная зависимость CV: ♦ - 1 % водный раствор MgCl2

(V' = 1,0598 см3/г) Fig.3. Temperature dependence of CV: ♦ - 1% aqueous solution of MgCl2

(V' = 1,0598 cm3/g)

Су, кДж/кг. град

ТоС

Рис.4. Температурная зависимость CV: ♦ - 1 % водный раствор MgCl2

(V' = 1,1114 см3/г) Fig.4. Temperature dependence of CV: ♦ - 1% aqueous solution of MgCl2

(V' = 1,1114 cm3/g)

p, кг/м1

ТоС

Рис. 5. Т-р зависимость воды и водных растворов: • - вода, ▲ -1% водный раствор MgCl2 ; ♦ - 1% водный раствор NaOH ; х - 1% водный раствор NaCl Fig. 5. T-р -dependence of water and aqueous solutions: • - water, ▲ -1% aqueous solution MgCl2; ♦ - 1% NaOH aqueous solution; х - 1% aqueous solution of NaCl

Су, Cp кДж/кг.град

20

IS

16

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14

12

10

80

О Д

4

шк

100

120

140

160

180

200

ТоС

Рис.6. Температурная зависимость CV, Ср водного раствора MgCl2: • - 1 % водный раствор MgCl2 (V = 1,0598 см3/г); ■ - на основе методики [12] (V' = 1,0441 см3/г); ▲ - Ср [14]; ♦, ж - 1 % водный раствор MgCb (V = 1,1114 см3/г)

Fig. 6. Temperature dependence of CV, Ср of aqueous solution of MgCl2: • - 1% aqueous solution of MgCl2 (V '= 1,0598 cm3 / g); ■ - by the method of [12] (V '= 1,0441 cm3 / g); ▲ - Ср [14]; ♦, J - 1% aqueous solution of MgCl2 (V '= 1,1114 cm3 / g)

ВЫВОДЫ

1. Анализ данных, полученных в результате расчёта, показывает, что учёт температурной зависимости таких параметров как плотность и теплоёмкость при расчётах существенно влияет на значения критерия эффективности при решении оптимизационных задач, которые необходимо учитывать, ибо в противном случае погрешность вычислений может составить до 20 %, что недопустимо при проведении количественных расчётов

[5].

2. Установлено, что существуют оптимальные режимы эксплуатации и оптимальные параметры различных геотермальных систем, которые однозначно зависят от параметров и геотермических условий конкретного месторождения.

3. Полученные данные изохорной теплоёмкости водных растворов хлористого кальция сравнивались с данными по воде и водным растворам №С1 и №ОН, полученными ранее [15], которые могут быть представлены как модель геотермальной и морской воды.

4. Задачи оптимизации имеют большое практическое значение, так как позволяют определить такие значения параметров систем, оптимизирующие тот или иной критерий эффективности. Однако при оценке сложной системы нельзя оценивать её эффективность только лишь на основе одного, даже очень важного критерия. При этом приходится учитывать требования технического, экономического, экологического и другого характера.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Макаров А.А., Фортов В.Е. Тенденции развития мировой энергетики и энергетическая стратегия России // Вестник Российской академии наук. 2004. Т.24. N3. С. 195-208.

2. Безруких П.П. Зачем России возобновляемые источники энергии // Энергия: экономика, техника, экология. 2002. N10. С. 2-8.

3. Типы и мощности геотермических установок. Warme und Strom aus der Tiefe. Shuiz Anja. Sonne Wind und Wind und Warme. 2001. N4. Р. 71-73 (Нем.).

4. Поваров О.А., Томаров Г.В. Всемирный геотермальный конгресс // Теплоэнергетика. 2001. N2. С. 74-77.

5. Джаватов Д.К., Дворянчиков В.И. Температурная зависимость термодинамических параметров геотермальных флюидов в задачах оптимизации геотермальных систем // Известия вузов. Северокавказский регион. Технические науки. 2006. N3. С. 6973.

6. Дворянчиков В.И., Абрамова Е.Г., Абдурашидова А.А. Изохорная теплоёмкость водных растворов Na2CO3 вблизи линии фазового равновесия // Теплофизика и аэромеханика. 2000. Т.7. N4. С. 573-579.

7. Абдулагатов И.М., Дворянчиков В.И. Изохорная теплоёмкость бинарных систем NaOH+bhO и KOH+H2O вблизи критической точки чистой воды // Геохимия. 1994. N1. С. 101-110.

8. Абдулагатов И.М., Дворянчиков В.И. Термодинамические свойства геотермальных флюидов // Геохимия. 1995. N5. С. 612-620.

9. Abdulagatov I.M., Dvoryanchikov V.l., Kamalov A.N. Measurements of the heat capacity at constant volume of H2O and (H2O+ KNO3). J. Chem. Thermodynamics. 1997. V.29. pp. 1387-1407.

10. Abdulagatov I.M., Rabinovich V.A., Dvoryanchikov V.I. Thermodynamic Properties of Fluid Mixtures Neat the Critical Point. Begelle House. New York. Wallingford (UK). 1999. 350 p.

11. Амирханов Х.И., Степанов Г.В., Алибеков Б.Г. Изохорная теплоёмкость воды и водяного пара. Махачкала: Дагестанский филиал АН СССР. 1969. 216 с.

12. Дибиров Я.А., Искендеров Э.Г., Алиев М.М. Установка ДТА с аналогово-цифровым преобразователем // XIV Международная конференция по термическому анализу и калориметрии в России (RTAC-2013), Санкт-Петербург, 23-28 сентября, 2013. С. 397-404.

13. Александров А.А., Григорьев Б. А. Таблицы теп-лофизических свойств воды и водяного пара. Москва: Изд-во МЭИ. 2003. 164 с.

14. Senay Likke and LeRoy A. Bromley. Heat Capacities of Aqueous NaCl, KCl, MgCl2, MgSO4 and Na2SO4, Solutions Between 80o and 200oC. Journal of Chemica and Engineering Data. 1973. Vol. 18. no. 2. pp. 189195.

15. Дворянчиков В.И. Термодинамические свойства геотермальных флюидов используемых в теплоэнергетике // Материалы научного симпозиума «Механизмы участия воды в биоэлектромагнитных эффектах». Москва. 2013. С. 133-138.

16. Дворянчиков В.И., Джаватов Д.К., Шихахмедова Д.П. Изохорная теплоёмкость водных растворов хлорида кальция // Известия высших учебных заведений. Технические науки. 2015. N3. С. 93-97. DOI: 10.17213/0321-2653-2015-3-93-97

REFERENCES

1. Makarov A.A., Fortov V.E. Trends in the world of energy and energy strategy of Russia. Vestnik Rossiis-koi akademii nauk [Bulletin of the Russian Academy of Sciences]. 2004. vol. 24, no. 3. pp. 195-208. (In Russian)

2. Bezrukikh P.P. Why Russia Renewable Energy. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya [Energy: economics, technology, and ecology]. 2002. no. 10. pp. 2-8. (In Russian)

3. Types and geothermal power plants. Warme und Strom aus der Tiefe. Shuiz Anja. Sonne Wind und Wind und Warme. 2001. no. 4. P.71-73.

4. Povarov O.A., Tomarov G.V. World Geothermal Congress. Teploenergetika [Thermal Engineering]. 2001. no. 2. pp. 74-77. (In Russian)

5. Djavatov D.K, Dvoryanchikov V.I. The temperature dependence of the thermodynamic parameters of geo-thermal fluids in optimization problems geothermal systems. Izvestiya vuzov. Severokavkazskii region. Tekhnicheskie nauki [University news. North-Caucasian region. Technical sciences series]. 2006. no. 3. pp. 6973. (In Russian)

6. Dvoryanchikov V.I., Abramova E.G., Abdurashidova A.A. Isochoric heat capacity of aqueous solutions of Na2 CO3 near the line of phase equilibrium. Teplofizika i aeromekhanika [Thermophysics and Aeromechanics]. 2000. vol. 7, no. 4. pp. 573-579. (In Russian)

7. Abdulagatov I.M., Dvoryanchikov V.I. Isochoric heat capacity of binary systems NaOH + H2 O and KOH + H2 O near the critical point of pure water. Geokhimiya [Geochemistry]. 1994. no. 1. pp. 101-110. (In Russian)

8. Abdulagatov I.M., Dvoryanchikov V.I. Thermody-namic properties of geothermal fluids. Geokhimiya [Geochemistry]. 1995. no. 5. pp. 612-620. (In Russian)

9. Abdulagatov I.M., Dvoryanchikov V.I., Kamalov A.N. Measurements of the heat capacity at constant volume of H2O and (H2O+ KNO3). J. Chem. Thermodynamics. 1997. V.29. pp. 1387-1407.

10. Abdulagatov I.M., Rabinovich V.A., Dvoryanchikov V.I. Thermodynamic Properties of Fluid Mixtures Neat

the Critical Point. Begelle House. New York. Wallingford (UK). 1999. 350 p.

11. Amirhanov H.I., Stepanov G.V., Al^^ B.G. Izo-khornaya teploemkost' vody i vodyanogo para [Isochoric heat capacity of water steam]. Makhachkala. Dagestan branch of the Academy of Sciences of the USSR Publ., 1969. 216 p. (In Russian)

12. Dibirov Ya.A., Iskenderov E.G., Aliyev M.M. Ustanovka DTA s analogovo-tsifrovym preobrazovate-lem [Installing DTA with the analog-to-digital converter]. XIV Mezhdunarodnaya konferentsiya po termicheskomu analizu i kalorimetrii v Rossii (RTAC-2013), Sankt-Peterburg, 23-28 sentyabrya 2013 [XIV International Conference on Thermal Analysis and Calorimetry in Russia (RTAC-2013), St. Petersburg, 23-28 September 2013]. St. Petersburg, 2013, pp. 397-404. (In Russian)

13. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Tablitsy teplofizi-cheskikh svoistv vody i vodyanogo para [Tables of thermophysical properties of water and steam]. Moscow, MEI Publ., 2003. 164 p. (In Russian)

14. Senay Likke and LeRoy A. Bromley. Heat Capacities of Aqueous NaCl, KCl, MgCl2, MgSO4 and Na2SO4, Solutions Between 80o and 200oC. Journal of Chemica and Engineering Data. 1973. Vol. 18. no. 2. pp. 189195.

15. Dvoryanchikov V.I. Termodinamicheskie svoistva geotermal'nykh flyuidov ispol'zuemykh v teploenergetike [Thermodynamic properties of geothermal fluids used in the heat]. Materialy nauchnogo simpoziuma «Mekhan-izmy uchastiya vody v bioelektromagnitnykh effektakh», Moskva, 2013 [Materials Science Symposium "Mechanisms of water bioelectromagnetic effects", Moscow, 2013]. Moscow, 2013. pp. 133-138. (In Russian)

16. Dvoryanchikov V.I., Djavatov D.K. Shihahmedova D.P. Isochoric heat capacity of aqueous solutions of CaCl2. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Tekhnicheskie nauki [Proceedings of the universities. The North Caucasus region. Technical sciences]. 2015. no. 3. pp. 93-97. (In Russian) DOI: 10.17213/03212653-2015-3-93-97

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ AUTHOR INFORMATION

Принадлежность к организации Affiliations Василий И. Дворянчиков* - доктор технических Vasiliy I. Dvoryanchikov* - Doctor of Technical

наук, ведущий научный сотрудник, Институт про- Sciences, Senior Researcher, Institute of Geotheemal

блем геотермии, Дагестанский научный центр, Рос- Problems of the Dagestan Scientific Centre of Russian

сийская академия наук, тел.: 89634115657, пр. Academy of Sciences. Phone number +79634115657.

И.Шамиля, 39а, Махачкала, 367030 Россия. 39a I.Shamilya street Makhachkala, 367030 Russia.

E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

Джават К. Джаватов - доктор технических наук, Djavat K. Djavatov - Doctor of Technical Sciences, Sen-

ведущий научный сотрудник, Институт проблем ior Researcher, Institute of Geotheemal Problems of the

геотермии, Дагестанский научный центр, Россий- Dagestan Scientific Centre of Russian Academy of Sci-

ская академия наук, Махачкала, Россия. ences, Makhachkala, Russia.

Гаджи А. Рабаданов - кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, Институт проблем геотермии, Дагестанский научный центр, Российская академия наук, Махачкала, Россия.

Эльдар Г. Искендеров - кандидат химиических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединённый институт высоких температур Российской академии наук, Махачкала, Россия.

Динара П. Шихахмедова - аспирант, Институт проблем геотермии, Дагестанский научный центр, Российская академия наук, Махачкала, Россия.

Критерий авторства

Василий И. Дворянчиков - провёл измерения, написал рукопись, несёт ответственность за плагиат. Динара П. Шихахмедова - провела измерения, подготовила рукопись к печати. Джават К. Джаватов -проанализировал данные. Гаджи А. Рабаданов -приготовил растворы, проанализировал данные. Эльдар Г. Искендеров - автоматизация установки для получения и расчёта экспериментальных данных.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Поступила в редакцию 08.02.2016 Принята в печать 05.03.2016

Gadzhi A. Rabadanov - Сandidate of domical Sciences, Senior Researcher, Institute of Geotheemal Problems of the Dagestan Scientific Centre of Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia.

Eldar G. Iskenderov - Candidate of Chemical Sciences, Senior Researcher, Federal State Institution of Science, Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia.

Dinara P. Shikhakhmedova - postgraduate student, Institute of Geothermal Problems, Dagestan Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Makhachkala, Russia.

Contribution

Vasily I. Dvoryanchikov: performed measurements; wrote the manuscript; is responsible for avoiding the plagiarism. Dinara P. Shikhakhmedova: performed measurements; prepared the manuscript for publication. Djavat K. Djava-tov: conducted data analysis. Gadzhi A. Rabadanov: prepared solutions, conducted data analysis. Eldar G. Isken-derov: automation of the machine for obtaining and calculation of the experimental data.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Received 08.02.2016 Accepted for publication 05.03.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.