Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Теплопроводность и таблицы транспортных свойств паров магния при высоких температурах

Диссертация: Теплопроводность и таблицы транспортных свойств паров магния при высоких температурах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В экспериментально реализуемой области температур, которая ограничена сверху механической прочностью измерительных ячеек, исследования теплопроводности паров щелочноземельных металлов приходится проводить при малых давлениях, где заметным, а в ряде случаев и определяющим является взаимодействие паров с твердой поверхностью в процессе передачи энергии, В этих условиях к задаче оцределения… Читать ещё >

Содержание

  • Глава I. Обзор методов экспериментального исследования паров металлов при высоких температурах
    • 1. 1. Дилатометрический метод Д. Л. Тимрота и Е. Е. Тоцкого.Ю
    • 1. 2. Метод коаксиальных цилиндров Н.Б.Вар-гафтика и А.А.Вощинина
    • 1. 3. Модифицированный метод нагретой нити
    • 1. 4. Метод периодического нагрева
    • 1. 5. Метод плоского слоя Бриггса
  • Глава 2. Метод нагретой нити с нулевым участком для исследования теплопроводности агрессивных веществ
    • 2. 1. Описание метода
    • 2. 2. Характерная погрешность метода
    • 2. 3. Электрические схемы и конструкция измерительной ячейки
  • Глава 3. Описание экспериментальной установки
    • 3. 1. Вакуумная и газовая системы установки
    • 3. 2. Система создания температуры
    • 3. 3. Измерительным комплекс установки
  • Глава 4. Проведение эксперимента и введение поправок в измеряемые величины
    • 4. 1. Предварительные опыты
    • 4. 2. Градуировка термометров сопротивления
    • 4. 3. Определение излучательных характеристик измерительной ячейки
    • 4. 4. Измерение теплопроводности паров магния
    • 4. 5. Введение поправок на излучение и концевые потери
    • 4. 6. Оценка влияния естественной конвекции, возможного эксцентриситета нити и других факторов на результаты измерений
  • Глава. о. Обработка и анализ экспериментальных данных по теплопроводности и температурному скачку в парах магния
    • 5. 1. Элементы теории температурного скачка
    • 5. 2. Структура паров щелочноземельных металлов и выбор схемы обработки экспериментальных данных
    • 5. 3. Выбор Р$ - 7s зависимости и влияние ее погрешности на определение коэффициентов расчетного уравнения
    • 5. 4. Термическая аккомодация и формирование температурного скачка в парах магния. Сопоставление с другими нереагирующими газами.'
    • 5. 5. Теплопроводность паров магния при высоких температурах
    • 5. 6. Влияние неконденсирующихся приме сек на определение теплопроводности паров магния цри малых давлениях
    • 5. 7. Интегралы столкновения и таблицы транспортных свойств паров магния. III
  • Глава 6. Оценка погрешности эксперимента и рекомендуемых данных по транспортным свойствам паров магния
    • 6. 1. Оценка погрешности определения геометрических постоянных измерительной ячейки
    • 6. 2. Оценка погрешности определения количества тепла передаваемого путем теплопро -водности
    • 6. 3. Суммарная погрешность экспериментально определяемого коэффициента теплопроводности Лъьсп
    • 6. 4. Результирующая погрешность определения истинной теплопроводности Аист, и рекомендуемых данных по транспортным свойствам паров магния
  • Основные еыводы

Теплопроводность и таблицы транспортных свойств паров магния при высоких температурах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В последние годы в связи с развитием энергетики и ряда отраслей новой техники большое внимание уделяется поискам перспективных теплоносителей и изучению их теплофизических свойств. Таковыми в последнее время рассматриваются пары щелочноземельных металлов, обладающие рядом специфических свойств, таких как высокие температуры плавления и кипения, большие теплоты парообразования и низкие давления насыщения. По совокупности этих свойств пары щелочноземельных металлов имеют перспективу применения в качестве теплоносителей в высокотемпературных тепловых трубах и других специальных энергетических устройствах.

Необходимо отметить, что теплофизические свойства щелочноземельных металлов изучены относительно мало. Большинство опубликованных работ относится к изучению свойств этих металлов в твердом и жидком состояниях. В паровой фазе исследования в основном сводятся к спектроскопии и изучению давления насыщения. Информация по транспортным свойствам паров щелочноземельных металлов — вязкости и теплопроводности в литературе отсутствует.

Актуальность проведения указанных исследований определяется Координационными планами АН СССР на I98I-I985 г. г., задание 1.9.1.1.П, в соответствии с которым выполнена данная работа.

Экспериментальное исследование транспортных свойств указанных металлов, в частности, теплопроводности сопряжено с рядом трудностей, обусловленных как техническими причинами, так и физическими свойствши этих веществ.

В экспериментально реализуемой области температур, которая ограничена сверху механической прочностью измерительных ячеек, исследования теплопроводности паров щелочноземельных металлов приходится проводить при малых давлениях, где заметным, а в ряде случаев и определяющим является взаимодействие паров с твердой поверхностью в процессе передачи энергии, В этих условиях к задаче оцределения молекулярной теплопроводности добавляется задача опытного изучения термической аккомодации исследуемых веществ на конструкционных материалах. Полученные в таких исследованиях характеристики термической аккомодации в виде коэффициентов аккомодации энергии представляют самостоятельный интерес, тал как кроме учета поправок на температурный скачок при вычислении молекулярной теплопроводности паров, надежные данные такого вида позволят уточнить инженерные расчеты соответствующих энергетических устройств с высокотемпературными газовыми теплоносителями.

Целью представляемой работы является:

1. Обоснованный выбор метода экспериментального исследования теплопроводности паров магния при высоких температурах.

2. Усовершенствование метода применительно к решению задачи исследования паров магния.

3. Разработка и создание экспериментальной установки для проведения исследований.

4. Экспериментальное исследование теплопроводности паров магния при высоких температурах (1000−1250 К) и вопросов взаимодействия указанных паров с твердой поверхностью в процессе передачи энергии.

5. Обоснованный выбор схемы введения поправки на температурный скачок в экспериментальные данные, полученные при малых давлениях и определение значений коэффициента молекулярной теплопроводности паров магния.

6. Расчет транспортных свойств (теплопроводности, вязкости, коэффициента самодиффузии) и составление таблиц рекомендуемых значений указанных свойств в расширенном диапазоне температур (900−1400 К). ^ «'J. .-.—.

Представляемая работа выполнена на кафедре Инженерной теплофизики Московского энергетического института при непосредственном участии научного руководителя группы доцента В. В. Махрова. Им оказана большая помощь в вопросах выбора и усовершенствования методики исследований, организации и проведения высокотемпературного эксперимента, выбора схемы обработки экспериментальных данных и способа введения поправки на температурный скачок. Автор считает своим долгом выразить благодарность доценту В. В. Махрову за помощь, оказанную при постановке и проведении работы.

основные вывода.

I. На основе анализа известных методов исследования теплопроводности паров металлов при высоких температурах показано, что ряд из них мало приемлем для исследования теплоцроводности паров магния. Для измерения теплопроводности паров магния цри высоких температурах выбран метод нагретой нити с нулевым участком.

2. Метод усовершенствован црименительно к исследованиям цри более высоких температурах и относительно низкой уцругости паров исследуемого вещества. Изменена схема измерений и предложена новая система заполнения ячейки исследуемым веществом.

3. Спроектирована и изготовлена новая экспериментальная установка «для исследования теплопроводности агрессивных паров металлов до температур 1300 К абсолютным методом нагретой нити с нулевым участком.

4. В работе проведены опыты по определению излучательных характеристик измерительной ячейки в диапазоне температур 950−1200 К. Опыты повторялись в процессе измерения теплопроводности паров магния и позволили с высокой степенью надежности ввести поправку на передачу тепла излучением.

5. В работе проведено экспериментальное исследование теплопроводности паров магния в предварительной серии на изотерме 1175 К и в трех основных сериях: в первой — на изотермах 1050 и 1175 К, во второй — на изотермах 1070 и 1175 К, в третьей — на изотермах 1100 и 1275 К. Измерения цроведены в диапазоне давлений исследуемых паров от 0,3 до 21 мм рт.ст. Получено 70 экспериментальных значений коэффициента теплопроводности паров магния. Исследование теплопроводности паров магния проведено впервые в мировой практике.

6. Экспериментально изучены вопросы взаимодействия паров магния с поверхностью вольфрамовой нити при передаче энергии в области режимов течения газа от свободномолекулярного до режима слаборазвитого скачка. Получено значение коэффициента аккомодации энергии паров магния на вольфраме.

7. Изучена зависимость функции ^(Кп.) от режимов течения не-реагирующего газа для паров магния в соответствии с уравнением для введения поправки на температурный скачок [.52−56, 67] • Показано, что неучет переменности функции ^ (КгО в области переходных режимов течения (Ww^H) и введение поправки в соответствии с теорией Смолуховского-Кеннарда, приводит к завышению вычисленных значений молекулярной теплопроводности. Величина смещения оценки для паров магния достигает 12,5%.

8. Предложена принципиально ногая схема введения поправки на температурный скачок в экспериментальные данные, полученные в области малых давлений исследуемых паров.

9. В результате введения поправки на температурный скачок по предложенной схеме получены значения молекулярной теплопроводности паров магния в диапазоне температур 1050−1275 К.

10.B соответствии с молекулярно-кинетической теорией [б9] проведены расчеты силовых постоянных межмолекулярного взаимодействия в парах магния для потенциальной функции (6−12) Леннарда-Джон-са. — и вычислены значения сечений взаимодействия О ht и О Jt в расширенном диапазоне температур 900-I400K.

Рассчитаны таблицы рекомендуемых значений транспортных свойств паров магния (теплопроводности, вязкости и коэффициента самодиффузии) в диапазоне температур 900−1400 К, которые могут быть использованы в инженерных расчетах.

II. Проведен расчет погрешностей определения экспериментально измеряемого коэффициента теплопроводности, коэффициента молекулярной теплопроводности и рекомендуемых значений транспортных свойств паров магния равных, соответственно, 4%, 7,5% и 10% для доверительной вероятности 0,95.

Показать весь текст

Список литературы

  1. .И., Тимрот Д. Л., Тоцкий Е. Е. Чжу Вень-хао. Экспе -риментальное исследование вязкости и теплопроводности паров натрия и калия в зависимости от температуры и давления.- ТВТ, 1966, т.4, Ж, с. 141−142.
  2. Д.Л., Тоцкий Е. Е. Экспериментальное определение теплопроводности паров натрия и калия в зависимости от температуры и давления.-ТВТ, 1967, т.5, J&5, с.793−801.
  3. Н.Б., Вощинин А. А. Экспериментальное исследование теплопроводности паров натрия и калия.-ТВТ, 1967, т.5, JS5, с.802−811.
  4. Н.Б., Студников Е. Л. Теплопроводность паров рубидия. Теплоэнергетика, 1972, JE2, с. 81−83.
  5. Н.Б., Керженцев В. В. Экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности паров цезия.-ТВТ, 1972, т.10, И, с.59−65.
  6. Н.Б., Вощинин А. А., Керженцев В. В., Студников Е. Л. Экспериментальное определение теплопроводности паров натрия.-ТВТ, 1973, т. II, JS2, с.422−423.
  7. А.А., Капитонов В. М. Установка для экспериментального исследования теплопроводности паров щелочных металлов при высоких температурах.-Заводская лаборатория, 1980, JS9, с.837−838.
  8. А.А., Капитонов В. М. Экспериментальное определение теплопроводности одноатомных паров лития при высоких температурах.- В сб.: Физические процессы в нейтральных и ионизиро- .ванных газах. М., МАИ, 1981, с.60−63.
  9. Bbis /J.C., Mann У. 5. TftetmaB conductivity of PieBium and hydioqen, ab PiLgfr ¦ЬьтрехссЬиче.з-Уоиъла? of Cfte-mUaZ MysUS, ШО, /.32, У-5, p. № 94*65.
  10. Ю.Заркова Л. П., Стефанов Б. И. Измерение коэффициента теплопро -водности газов и паров до 2500 К. Пары ртути и цезия, — ТВТ, 1976, т.14, с.277−284.
  11. .И., Заркова Л. П., Оливер Д. Н. Измерение коэффициента теплопроводности газов и паров до 2500 К. Дифференциальная методика. ТВТ, 1976, т.14, Ж, с.56−66.
  12. Erezasimov aL Stejanov д. and Zav&ova L. TfiemaZ con-ductiviiy of monoaiomic potQSSium vapoui in. ike гапде № 00−4900R. УоипаВ. of PAysLis Appe, pfiys.,
  13. Л.П. Методика измерения коэффициента тепловой активности жидкоетей.-ШЖ, 1960, т. Ш, F7, с.121−123.
  14. Л.П. Исследование теплопроводности жидкостей.- М.: Изд. Моск. ун-та, 1970, с. 239.
  15. EtoCn-ouzHS. boniZio ?? TfLeimct? zonducUtsCty of тегмгу vapoz.-In: Proceeding of tAe S fym-posiurrt on TfietmopfiysLcae ptoptttM. ASHE, WO, p. 64- 77.
  16. Н.Б., Виноградов Ю. К. 0 теплопроводности паров ртути.- ТВТ, 1973, JS 3, с. 523−529.
  17. Н.Б., Виноградов Ю. К., Хлудневский И. А. Исследование теплопроводности газоЕ методом периодического нагрева.
  18. Ю.К., Верюгин А. В. Экспериментальное исследование теплопроводности пара цезия методом периодического нагреЕа.-ИФЖ, 1978, т.34, J* 5, с. 854−859.
  19. Д.Л., Махров В. В., Тетерина И. Н. Экспериментальное определение теплопроводности паров натрия. В сб.: Доклады научно-технической конференции по итогам научно-исследовательскихработ. М. МЭИ, 1969, ч.1, с.134−138.
  20. Д.Л., Махров В. В., СЕириденко В.И. Метод нагретой нити с нулеЕым участком для агрессивных веществ и определение теплопроводности паров натрия.-ТВТ, 1976, т.14,М, с.67−74.
  21. Д.Л., Махров В. В., Свириденко В. И., Реутов Б. Ф. Экспериментальное исследование теплопроводности паров цезия.-ТВТ, 1976, т.14, JS5, с.965−969.
  22. .Ш. Экспериментальное исследование паров калия и рубидия. -Дис с. на соискание уч.ст.канд.техн.наук.-М., 1976,-163с.
  23. Д.Л., Махров В. В., Реутов Б. Ф. Экспериментальное исследование теплопроводности паров рубидия.-ТВТ, 1978, т.16, JS5, с.943−945.
  24. В.В., Пильненьский Ф. И. Экспериментальное исследование вопросов формирования температурного скачка и коэффициента теплопроводности в диссоциирующих газах при малых давлениях. Пары натрия.-ТВТ, 1982, т.20, J& 5, с.853−861.
  25. Д.Л., Махров В. В., Пильненьский Ф. И. Экспериментальное исследование теплопроводности паров лития, — ТВТ, 1984, т.22, Jfc I, 31. bticjgs 2ХЕ. ТАегтаё oondurtivLty о/ potassium vapot-?>i^ssettation UrbLvetsity of Michigan. t AQS&, -2.0Jp.
  26. Э.Я., Ионов Н. И. Поверхностная ионизация.-М., Наука, 1969, -432 с.
  27. B.C., Сидоров Н. И., Студников Е. Л. Вязкость и теплопро-" *водность щелочных металлов в газовой фазе. Обзоры по теплофи-зическим свойствам веществ, М: ИВТАН, 1978, Л5, -131 с,
  28. СгоЫгтМ А.} VlaibtmarL Т. S.} HLvscRZovn Н.У. -Handbook of iKzimopdysiaoZ Pvopetkes of Sot id MctletiaPs tA: Eiemervis blzu>: Mac-mi??an. Ho.- 758р.
  29. . О. У. T&tvmaB conductivity <г>/ posesat Я С д. Я iempevati/tes fTfiesif) -Tecftnicai information. sezvice. US Atomic e. neгgty eommis. VCRL levies! гъъ9) Radiation iaioYatoty Univev-Sibj of MifovniQ Bttke9B^Caeifo^nia) -/955-H5p.
  30. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справоч -ник под ред. акад. Глушко В. П. -М.: Наука, 1981, т. З, кн.2,-395 с.
  31. Н.В., Филиппов Л. П., Тарзиманов А. А., Юрчак Р. П. Теплопроводность газов и жидкостей. М.: Издательство стандартов, 1970, -155 с.
  32. Н.Б., Филиппов Л. П., Тарзиманов А. А., Тоцкий Е. Е. Теплопроводность жидкостей и газов. М.: Издательство стандартов, 1978, -471 с.
  33. Ю.А., Уманский А. С. Измерение теплопроводности газов. М.: Энергоиздат, 1982, 211 с.
  34. Н.В. Теплопроводность газов и жидкостей. М.: Гос-энергоиздат, 1963,-408 с.
  35. Свойства и применение металлов и сплавов для электровакуумных приборов. Справочное пособие под ред. Нилендера Р. А. -М.: Энергия, 1973, -336 с.
  36. SmoBucftows&y M.S. ивё* Srldtmeieiiung in уе*с/Хпп. ten Clnnaeen. Ывг J8 98, BetS. -IO-I-J30.
  37. NcLtwLWiHerLStPicij-tlufie, $>Ltiung zietic&te, 189&Jbd.jos, ae-i.Ha, s. s-гз.
  38. К nLtdse. n M. 2Ue товесиёаге. VfotrtePe-rtunQ de^ Сгаъь and det Q k&omodationskoeff is Lend.-Оппавеп dez Htftfy S. S93−6S3.45. /^nuofsea M. Rcidiom&itidtacA und Qkko/7it>daUons* kozf$L2iervi Оп/гавел- clet P/lyScA t 1930 f Ad.?f
  39. Wen-natd E.H. In HCneicc. Tfieoty of G-aiet,
  40. Gr*ie
  41. ScVdjet V. fc, Rating W., А. Шеъ den? Lh. f?u? des qefietmrnterL Qu^iciu^ki dei. TtQns-«tfltloas-und StftwCngunys"nefcgie auf dQS A/a'time-Bzi'tvzim'Qqe.n dez. &Q se Qnna? en de-г PfiySik t № 2, M. Ровдг 5t S. i76-£ог.
  42. С. Научные осноеы вакуммной техники. Пер. с английского. М.: Мир, 1964.
  43. Д.Л., Варава А. Н. Экспериментальное исследование вязкости паров натрия.-Теплофизика высоких температур, 1977, т. 15, № 4, с.750−757.
  44. VJttandez P. On. Ые Тетрем^иге $umpu> а -» jizd Gas.- Qtkiw /ог лр. $ 07- SS3.
  45. В.В. Анализ экспериментальных данных по теплопроводности паров щелочных металлов с учетом температурного скачка для химически реагирующего газа.-Теплофизика высоких температур, 1977, т.15, №, с.1183−1188.
  46. В.В. Учет температурного скачка на границе газ-твердое тело при измерении теплопроводности химически реагирующего газа.-Теплофизика высоких температур, 1977, т.15,$ 3,с.539−544.
  47. В.В. Термическая аккомодация паров щелочных металлов на вольфраме при высоких температурах.-Теплофизика еысоких температур, 1978, т.16, М, с.737−743.
  48. В.И. Экспериментальное исследование вопросов формирования температурного скачка в нереагирующих газах и их бинарных смесях. УП Всесоюзная конференция по теплофизи-ческим свойствам веществ. Тезисы стендовых докладов, М., 1982, с.45−47.
  49. В.В., Мирошниченко В. И. Экспериментальное исследование теплопроводности и температурного скачка в инертных га-зах.-Тр./Моск.энерг.ин-т, 1983, вып.598, с.22−26.
  50. ВаВ^оиг w.^tyottfiat А-Е.Msovption. sped turnifte Л1 $г rnotem&L. Сапа о! сап Уои-спаб of Р Яд site, -/970, М. Щ № 7} А 9(Н- 9М58. bolfoui Wkiieiock R.F. Tie Militit № sorption. ipzcLtum of diatomic coZ&Cum. Canadian Уоимяв о. f РЛузЩ рАП-ЧЪЗ.
  51. Hatt maun. H.- ScllneLdei R. Фее frecfeitmpezdtuten
  52. ЧОп MayttzZium, Caelum, SttontUrm, batium unc (Liiium. ZeittcpLl. Jiil qnotq. cPizm. 6.180)1. S.275-c2a3.
  53. Ю.А., Баянов A.II., Фролов Ю. А. Термодинамические свойства жидких сплавов. Металлы, 1975, И, с.186−190.
  54. Prasad R. ./епид.орав И, fyev Р.У., $>ood Ъ.Ъ. 7еъто-dyriQ/пСс sindy of (magnesium 4-ilsnnutfi) vapom-ptestuze measurement %игла£ CAem. Tft e. imос/угьа/пitsf У9 78/ A/Y. p. -/3S- У4У.
  55. A.H. Давление пара химических элементов. Изд. АН СССР, М.: 1962, -362 с.
  56. V/eiandiz P. Heat conduction of a (Zaveftect Cai: Иг aytvnclxi савву sitmsnei^tcae casecrz&iv fi>* 4Ч5Ч> Bond 7, MS, p. 554−56У.
  57. П.П. 0 скачке температуры при исследовании теплоцро-водности на границе твердого тела и газа.- Соч., т.2, — М-Л: АН СССР, 1957, с. 363−372.
  58. В.В., Мирошниченко В. И. 0 распределении температурв ячейке для измерения теплоцроводности газа при малых давлениях. Тр./Моск.энерг.ин-т., 1981, еып. 534, с.78−85%
  59. Д.Л., Махров В. В., Свириденко В. И., Реутов Б.Ф.
  60. Влияние примеси водорода на измерение теплоцроводности паров натрия при низких давлениях. Тр.Моск.энерг.ин-т, 1975, вып. 234, с.78−82.
  61. Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит., 1961, — 929 с.
  62. С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978, -262 с.
  63. Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента.-М.: Наука, 1971, -192с.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?