Теплопроводность водных растворов солей лантаноидов и галоидов щелочных металлов

• Автор: Григорьев, Евгений Борисович
• Шифр специальности: 05.14.04, 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 354 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава первая. КРАТКИЙ ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ

1.1. Обзор экспериментальных работ по теплопроводности водных растворов солей

1.2. Обзор методов расчета теплопроводности водных растворов солей

Глава вторая. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ

2.1. Выбор метода исследования

2.2. Сравнительные характеристики измерительных ячеек, выполненных по методу коаксиальных цилиндров
2.3. Экспериментальная установка с измерительной ячейкой с торцами, работающими по плоскому слою

2.3.1. Принципиальная схема установки

2.3.2. Система термостатирования и регулирования температуры

2.3.3. Конструкция измерительной ячейки
2.3.4. Методика проведения эксперимента
2.3.5. Основное расчетное уравнение для определения коэффициента теплопроводности и методика введения поправок
2.3.6. Постоянная измерительная ячейка
2.3.7. Расчет поправки на неизотермичность по длине внутреннего цилиндра
2.3.8. Вычисление поправки на установку термопар
2.3.9. Оценка равномерности температурного поля нагревателя измерительной ячейки
2.3 Оценка влияния лучистой составляющей на тсплопсренос при измерении теплопроводности жидкостей
2.3 Оценка погрешности измерений теплопроводности
2.3 Проверка экспериментальной установки
2.4. Экспериментальная установка с измерительной ячейкой с охранными цилиндрами
2.4.1. Принципиальная схема установки
2.4.2. Конструкция измерительной ячейки
2.4.3. Оценка погрешности измерений. Контрольные опыты по воде
2.5. Выводы
Глава третья. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ ЛАНТАНОИДОВ
3.1 Исследования относительной плотности, показателя преломления и
кинематической вязкости бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов
3.1.1. Физикохимические свойства солей лантаноидов
3.1.2. Основные физикохимические свойства водных растворов солей лантаноидов
3.1.3. Исследование плотности бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов
3.1.3.1. Плотность бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.1.3.2. Плотность тронных водных растворов солей лантаноидов
3.1.4. Исследование показателя преломления бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов
3.1.4.1. Показатель преломления бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.1.4.2. Показательиреломлення тройных водных растворов солей лантаноидов
3.1.5. Исследование кинематической вязкости бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов
3.1.5.1. Кинематическая вязкость бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.1.5.2. Кинематическая вязкость тройных водных растворов солей лантаноидов
3.1.6. Концентрационная зависимость кислотности бинарных и тройных водных растворов солей лантаноидов
3.2. Результаты экспериментальных исследований теплопроводности водных растворов солей лантаноидов
3.2.1. Результаты исследования теплопроводности бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.2.1.1. Температурная зависимость теплопроводности бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.2.1.2. Концентрационная зависимость теплопроводности бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.2.1.3. Барическая зависимость теплопроводности бинарных водных растворов солей лантаноидов
3.2.2. Результаты исследования теплопроводности тройных водных растворов солей лантаноидов
3.3. Выводы
Глава четвертая. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ГАЛОИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
4.1. Результаты исследования теплопроводности водного раствора ЫаС1
4.2. Результаты исследования теплопроводности бинарных водных растворов
галоидов калия
4.2.1. Температурная зависимость теплопроводности бинарных водных растворов галоидов калия
4.2.2. Барическая зависимость теплопроводности бинарных водных растворов галоидов калия
4.2.3. Концентрационная зависимость теплопроводности бинарных водных растворов галоидов калия
4.3. Результаты исследования теплопроводности тройных водных растворов галоидов щелочных металлов
4.3.1. Температурная и барическая зависимости теплопроводности тройных водных растворов галоидов калия и натрия
4.3.2. Концентрационная зависимость теплопроводности тройных водных растворов галоидов щелочных металлов
4.4. Выводы
Глава пятая. ОБРАБОТКА И ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ ЛАНТАНОИДОВ И ГАЛОИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
5.1. Концентрационная зависимость теплопроводности водных растворов солей лантаноидов и галоидов щелочных металлов
5.1.1. Водные растворы солей лантаноидов
5.1.2. Водные растворы галоидов щелочных металлов
5.1.3. Обобщенная концентрационная зависимость теплопроводности растворов
5.2. Температурная зависимость теплопроводности водных растворов солей
5.3. Барическая зависимость теплопроводности водных растворов солей лантаноидов
и галоидов щелочных металлов
5.3.1. Проверка расчетных уравнений
5.3.2. Уравнение для расчета барической зависимости теплопроводности водных растворов.
5.3.3. Относительная теплопроводность воды и водных растворов в зависимости от давления
5.4. Таблицы рекомендуемых справочных данных
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Все методы можно разделить на две группы стационарные и нестационарные. Теоретические основы методов изложены в ,,. Наибольшее применение на практике нашли стационарные методы, которые в свою очередь можно подразделить на методы плоского горизонтального слоя, коаксиальных цилиндров, нагретой нити, шара. Они реализуются либо в абсолютном, либо в относительном вариантах. Метод плоского слоя получил широкое распространение для исследования теплопроводности жидкостей и газов . В этом методе тепловой поток направлен сверху вниз, и поэтому имеется возможность практически полностью исключить свободную конвекцию. Метод наиболее приемлем для исследования теплопроводности в области критического состояния , , 0, 1. Основные трудности в осуществлении метода заключаются в исключении утечек тепла от нагревательного элемента ввиду значительной величины боковой поверхности измерительных пластин. Для ликвидации потерь тепла предусматриваются охранные кольца и пластины с дополнительными нагревателями и системой термопар, что значительно усложняет конструкцию установки. При необходимости получения экспериментальных данных при высоких давлениях и температурах реализация метода затруднена. Значительно меньше поверхности нагрева и, следовательно, меньшие краевые эффекты имеют метод коаксиальных цилиндров и его частный случай метод нагретой нити. Возникновение свободной конвекции в этих методах, по сравнению с методом плоского слоя, облегчено, однако, при выборе достаточно малых размеров слоя исследуемого вещества естественная конвекция также практически полностью устраняется за исключением области, непосредственно близкой к критической точке. Метод коаксиальных цилиндров нашел широкое применение для измерения теплопроводности жидкостей и газов при высоких температурах и давлениях , , 06. Основными трудностями, возникающими при использовании метода коаксиальных цилиндров, являются исключение и учет торцевых потерь тепла, неравномерность температурного поля, надежная центровка цилиндров. Однако эти трудности могут быть преодолены как конструктивным оформлением измерительной ячейки установка охранных нагревателен, так и расчетноаналитическим путем. Теоретические и экспериментальные работы 7, 8 устанавливают незначительное влияние эксцентриситета внутреннего цилиндра на определение измеряемой величины теплопроводности. В Грозненском нефтяном институте были выполнены обстоятельные методические исследования метода коаксиальных цилиндров , , , , , 91 и разработаны различные конструкции измерительных ячеек. При этом в целях изучения неравномерности температурного поля по длине цилиндров рассматривались конструкции с различным оформлением торцов плоские закрытые и открытые, сферические, комбинированные внутренних цилиндров. Авторами , , 1 были выполнены исследования температурных полей ячеек аналитическим, численным методами и методом электротепловой аналогией и даны рекомендации по введению соответствующих поправок. В методе нагретой нити внутренним цилиндром является тонкая металлическая нить, которая одновременно является и нагревателем и внутренним термометром сопротивления. Наружным цилиндром обычно является стеклянный или кварцевый капилляр с намотанным на него термометром сопротивления 27. В ряде конструкций 8, 9 в качестве наружного цилиндра использовались металлические капилляры из платины и никеля, которые одновременно были и наружными термометрами сопротивления. Метод нагретой нити был впервые применен Шлейермахером в г . Значительный вклад в его развитие и усовершенствование внесли Д. Л. Тимрот и Н. Б. Варгафтик , 25, Н. Б. Цедсрберг с сотрудниками , ЮЛ. Расторгуев, Б. А. Григорьев, Г. Ф. Богатов, В. З. Геллер 0,68. Ими созданы различные конструкции измерительных ячеек, исследовано влияние ориентации ячейки в пространстве и ее вибрации на измеряемое значение X, дана оценка дополнительной погрешности, возникающей за счет искажения температурного поля капилляра наружным термометром сопротивления 0. К несомненным достоинствам метода нагретой нити следует отнести, вопервых, малую величину торцевых потерь тепла 1.