Зависимость скорости роста и теплопроводности криоконденсатов газов от температуры и давления фазового перехода газ-твердое тело

• Автор: Дробышев, Андрей Степанович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Алма-Ата
• Количество страниц: 149 c. : ил

1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований процессов фазовых переходов газ-гвердое тело и теплофизических свойств криоконденсатов газов

1.1. Особенности тепломассообмена при низких

температурах

1.2. Термодинамические условия фазовых переходов первого рода газ-твердое тело

1.3. Зародышеобразование при фазовых переходах

1.4. Теории роста кристаллов из пара

1.5. Экспериментальные исследования закономерностей динамики фазового перехода газ-твердое
тело

1.6. Теоретические и экспериментальные работы по

исследованию теплопроводности криоконденсатов

1.7. Постановка задачи

2. Экспериментальная установка и методика измерения скорости роста и теплопроводности кри-оковденсатов
2.1. Общее описание экспериментальной установки
2.2. Системы обеспечения экспериментальной
установки
2.3. Методика проведения эксперимента
2.4. Экспериментальная установка и методика измерения коэффициентов теплопроводности криоконденсатов

3. Исследование зависимости скорости роста, плотности и теплопроводности криокодденсатов двуокиси углерода, закиси азота и ксенона от условий фазового перехода
3.1. Экспериментальные данные по измерению скорости роста, плотности и теплопроводности криоосадков двуокиси углерода, закиси азота и ксенона
3.2. Зависимость скорости роста криоконденсагов .двуокиси углерода, закиси азота и ксенона
от температуры поверхности конденсации
3.2.1. Модель смены механизма конденсации двуокиси углерода и закиси азота
3.2.2. Зависимость плотности криоконденсатов двуокиси углерода, закиси азота и ксенона от температуры поверхности конденсации
3.2.3. Сравнение экспериментальных данных по скорости роста криоконденсагов газов с теорией слоисто-спирального роста
3.3. Зависимость коэффициента теплопроводности криоковденсатов двуокиси углерода, закиси азота и ксенона от температуры поверхности конденсации и давления газовой фазы
4. Выводы
Литература
Приложение

I. Актуальность работы.
Составной частью решения ряда важных научных и технических задач является использование криогенной техники и технологии. Так, для осуществления управляемого термоядерного синтеза необходимы сильные магнитные поля, сосредоточенные в больших объемах. При этом ликвидировать потоки джоулевого тепла можно только с использованием сверхпроводящих обмоток, требующих поддержания их при температуре порядка 10 - 15 К.
На использовании криогенной технологии основано получение в больших количествах чистых веществ, так называемый криокрекинг. Эта методика находит в последнее время все большее применение, в частности, она является наиболее приемлемой при получении дейтерия и ряда других технически важных газов.
Однако при работе криогенного оборудования на его рабочих поверхностях возможно образование слоев сконденсированных газов, так называемых криоконденсатов. При этом они могут оказывать существенное влияние на тепломассообменные характеристики этих установок. Для учета этого влияния необходимо знать как скорость образования криоосадков, так и их теплофизические сввйства, такие как теплоемкость, плотность, теплопроводность.
Знание закономерностей образования криоконденсагов особенно важно при моделировании космического пространства в наземных испытательных установках, в частности, при расчете в этих условиях тепло- и массообмена, [I, 2] . Основным узлом таких установок, иммитирующим холодное космическое пространство, являются криогенные панели, обеспечивающие поглощение собственного излучения стендового объекта. Многочисленные исследования

Вопросу измерения теплопроводности твердого аргона посвящена работа [113] , в которой подробно исследуется зависимость коэффициента теплопроводности от температуры в интервале от 2 до 20 К . Показано, что при температуре около 6 К теплопроводность твердого аргона имеет максимум.
Линейным стационарным методом при непрерывном визуальном наблюдении состояния образцов в [114] была измерена теплопроводность твердого аммиака в диапазоне температур от 28 до 114 К. Показана существенная зависимость теплопроводности кристалла аммиака от температуры.
На основании полученных экспериментальных данных был проведен расчет зависимости длины свободного пробега фононов в твердом аммиаке от температуры.
Достаточно широкий обзор экспериментальных исследований по теплопроводности твердых газов дан в работе [115]. Здесь представлены данные по температурной зависимости теплопроводности неона ( от 2 до 30 К ), криптона ( от 25 до 100 К ), ксенона ( от 25 до 120 К ), водорода ( от 3 до 13 К ), метана (от 22 до 80 К ) и аммиака ( от 30 до 170 К ).
Вопросу измерения скорости конденсации двуокиси углерода и азота и оценке теплопроводности образующихся криоконденсатов посвящена работа [116] . Коэффициент теплопроводности криоконденсата .двуокиси углерода, измеренный при температуре конденсации Т = 78 К , имеет по данным работы значение в интервале от 0,18 до 0,8 Вг/м К. Такой большой разброс можно объяснить несовершенством методики измерения.
Результаты экспериментального исследования теплопроводности слоя криоконденсата азота, осажденного на поверхности медной плиты , приведены в работе [117] . Температура конденсации