Разработка измерительных устройств и исследование теплопроводности водных растворов кислот, щелочей и пористых материалов, насыщенных флюидом

• Автор: Гусейнов, Гасан Гусейнович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 223 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. -
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КИСЛОТ, ЩЕЛОЧЕЙ И ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ, НАСЫЩЕННЫХ ФЛЮИДОМ. -
1.1. Краткий обзор методов измерения теплопроводности. -
1.1.1. Метод стационарного теплового потока. -
1.1.2. Метод нестационарного теплового потока. -
1.2. Обзор методов и состояние исследований теплопроводности водных растворов электролитов и пористых материалов, насыщенных веществом. -
1.3. Обоснование выбора метода измерения теплопроводности. -34 ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ВЕЩЕСТВ. -
2.1. Конструкции устройств для измерения теплопроводности электропроводящих, агрессивных жидкостей. -
2.1.1. Ячейка для измерения теплопроводности растворов. -
2.1.2. Выбор конструкционных материалов. -
2.1.3. Изготовление фторопластовых сильфонов. -
2.2. Устройство для измерения теплопроводности жидкостей, газов и твердых тел в широком интервале параметров состояния, включая области фазовых переходов. -
2.3. Ячейка для измерения теплопроводности растворов электролитов, пористых материалов, насыщенных газом или жидкостью. -
2.3.1. Электровводы, вводы и соединения камер высокого давления. -
2.3.2. Установление и фиксация зазора. -
2.3.3. Термостатирование установки. -

2.3.4. Измерение температуры. -
2.3.5. Выбор объектов исследования и их приготовление. -
2.3.6. Заправка измерительной ячейки исследуемым веществом. -
2.3.7. Создание и измерение давления. -
2.3.8. Электрическая схема установки для измерения теплопроводности
2.3.9. Методика проведения эксперимента. -
2.3.10. Оценка погрешности экспериментальных измерений. - 91 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ
РАСТВОРОВ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ. -
3.1. Экспериментальное исследование теплопроводности водных растворов неорганических кислот и щелочей. -
3.2. Корреляция между теплофизическими свойствами и структурой ассоциированных жидкостей. -
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОРИСТЫХ
МАТЕРИАЛОВ. -
4.1. Экспериментальное исследование теплопроводности пористых
материалов, насыщенных диоксидом углерода в широком интервале параметров состояния, включая критическую область. -
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. -
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. -
ПРИЛОЖЕНИЕ. -

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы.
Бурное развитие науки и техники требует основательного и всестороннего изучения физико-химических свойств веществ, находящихся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Одним из классов этих веществ являются растворы электролитов - водные растворы неорганических кислот, щелочей и пористые твердые материалы, насыщенные жидкостью или газом.
Одной из важных задач при изучении водных растворов кислот и щелочей является исследование их теплофизических свойств, в частности, теплопроводности. Особого внимания заслуживает экспериментальное исследование теплопроводности водных растворов серной, фосфорной, борной кислот и гидроксида натрия [1-5], которые широко используются в промышленности и сельском хозяйстве: при выращивании кристаллов из растворов [6] в кристаллографии; получении особо чистых веществ и удобрений в химической промышленности [2,3]; термоаккумулирующихся материалов в энергетике [2,7,8]; для получения цветных металлов в металлургии; в качестве теплоносителя на тепловых и атомных электростанциях [4,5,9].
Знание теплопроводности водных растворов необходимо при проектировании и эксплуатации различных энергетических установок, для повышения экономичности и надежности, а также снижения аварийности энергетических установок [4,5,10,11]. Вместе с тем, имеющиеся в литературе данные весьма ограничены и охватывают область температур от 20°С до 100°С при атмосферном давлении, почти не изучены при более высоких температурах и давлениях [10] и не могут быть получены расчетными методами с приемлемой для практических целей точностью. Однако исследование теплопроводности водных растворов может внести определенный вклад и в область фундаментальных исследований теории растворов и жидкого состояния вещества, установления корреляции между теплопроводностью и

интересуют достоверность полученных результатов, степень их точности и надежности. Поэтому нас особенно интересовала погрешность определения коэффициента теплопроводности. В этом отношении абсолютные методы измерения теплопроводности не имеют себе равных. Критически подойдя к рассмотрению различных стационарных методов по исследованию теплопроводности водных растворов и, в частности, водных растворов электролитов (водные растворы неорганических кислот и щелочей), а также пористых материалов, насыщенных газом или жидкостью в широкой области параметров состояния, включая критическую, мы остановили свой выбор на абсолютном стационарном методе плоского горизонтального слоя. Мы считаем, что этим методом легче избежать таких явлений, как конвекция, эффект Соре, эффект Дюфура, возникающих часто в растворах при использовании метода коаксиальных цилиндров. Не желательно также применение метода нагретой нити (голая нить) при исследовании теплопроводности электропроводящих растворов, т.к. происходит шунтирование тока через раствор, а также поляризация нити. Размещение нити в стеклянные, или иные (защитные) чехлы повышает ошибку в определении температуры и, как следствие, увеличивает погрешность определения коэффициента теплопроводности. Легче изготовить конструкцию прибора в коррозионно-стойком исполнении по отношению к агрессивным и электропроводящим растворам при исследовании теплопроводности в широком интервале параметров состояния по методу плоского горизонтального слоя. Несоблюдение этих условий приводит к изменению концентрации раствора, результатом которого является некорректность определения коэффициента теплопроводности. Метод плоского слоя считается одним из лучших и точных методов, который рекомендуют использовать для определения коэффициента теплопроводности веществ в критической области [167].
При исследовании пористых материалов, насыщенных флюидами, различными авторами некоторые „интересные” аномалии не были обнаружены