Разработка справочных данных о теплофизических свойствах паров натрия и калия

• Автор: Захарова, Оксана Дмитриевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Г лава 1. Потенциалы взаимодействия двух атомов натрия и калия
1.1. Взаимодействие атомов в основном состоянии
1.1.1. Синглетный потенциал взаимодействия
1.1.2. Триплетный потенциал взаимодействия
1.2. Взаимодействие возбужденных атомов
Глава 2. Второй групповой интеграл и усредненные сечения столкновений двух атомов натрия и калия
2.1. Второй групповой интеграл
2.2. Усредненные сеченЙя столкновений двух атомов
2.3. Обсуждение результатов
Глава 3. Термодинамические свойства паров натрия и калия
3.1. Экспериментальные данные
3.2. Уравнение состояния
3.3. Методика оценки параметров
3.4. Обработка экспериментальных данных
3.4.1. Оценка параметров уравнения состояния пара калия
3.4.2. Оценка параметров уравнения состояния пара натрия
3.5. Таблицы термодинамических свойств паров натрия и калия
3.6. Сравнение результатов расчета ТДФ с литературными данными
3.6.1. Натрий
3.6.2. Калий
Глава 4. Расчет коэффициентов переноса паров натрия и калия
4.1. Теоретическая модель
4.2. Усреднённые сечения столкновений
4.3.Сравнение результатов теоретического расчёта с экспериментом
4.4. Методика обработки экспериментальных данных
4.5. Обработка экспериментальных данных
4.5.1. Калий
4.5.2. Натрий
4.6. Анализ расчетно-теоретических работ по коэффициентам переноса паров щелочных металлов
4.7. Систематические ошибки в экспериментальных данных о коэффициентах переноса паров щелочных металлов
4.7.1. Теплопроводность
4.7.2. Вязкость
4.8. Таблицы коэффициентов переноса
4.8.1. Таблицы коэффициентов переноса пара калия
4.8.2. Таблицы коэффициентов переноса пара натрия
4.9. Сравнение с литературными данными
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Таблицы теплофизических свойств пара натрия
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Таблицы тенлофизических свойств пара калия
ВВЕДЕНИЕ

Интерес к щелочным металлам не ослабевает на протяжении уже более 30 лет. Он вызван в первую очередь развитием новых технологий, связанных с преобразованием, транспортировкой и хранением энергии. Жидкий натрий, как известно, является рабочим телом в атомных реакторах на быстрых нейтронах, прочно вошедших в современную энергетику. Это накладывает повышенные требования к знанию теплофизических свойств Na как в жидком, так и в газообразном агрегатных состояниях. Не ослабевает интерес к применению паров щелочных металлов в качестве теплоносителей в тепловых трубах. В последние годы сделаны значительные шаги в развитии лазеров на парах Na и К.
Все это послужило поводом к появлению большого числа работ [1-14], посвященных разработке таблиц термодинамических свойств и коэффициентов переноса паров рассматриваемых веществ. В результате был накоплен богатый опыт по обработке и анализу экспериментальных данных, а также определились основные направления в описании свойств таких систем, как пары щелочных металлов, и методы их расчета. Одним из ведущих стал подход, долгое время разрабатывавшейся на кафедре теплофизики Московского энергетического института под руководством профессора А.М. Семенова. Главное отличие данного подхода - привлечение к расчету свойств независимой информации о потенциалах взаимодействия атомов рассматриваемых веществ, полученной из спектроскопических измерений и квантовомеханических расчетов.
Экспериментальное изучение свойств паров щелочных металлов связано с большими техническими трудностями и материальными затратами. Этим объясняется ограниченность имеющегося экспериментального материала, а также узкие диапазоны параметров, реализованные в опытах. Между тем пары щелочных металлов относятся к простейшим химически реагирующим смесям, в которых основная протекающая реакция - это реакция димеризации атомов

Отметим, что в [27] для расчёта второго группового интеграла пара калия использовалась синглетная потенциальная кривая, при построении которой, как указано в [25], был не вполне точно оценен (занижен почти на 2 см-1) диссоциа-ционный предел: использовалась потенциальная кривая [39] (1994 г.). История исследования синглетного состояния калия и возникшие при этом недоразумения подробно рассмотрены в главе 1.1.1. Хотя вследствие этого занижения вычисленные в [27] значения Ь2 оказались также несколько заниженными по сравнению с данными табл. 7 (при температурах ниже 1000 К - на 0.3%, а при более высоких температурах - ещё меньше), указанные различия не влияют на результаты выполненных в [27] расчётов термодинамических свойств пара калия в пределах их погрешностей.
2.2. У с р е д н е н ны е сечения столкновений двух атомов
Усреднённое сечение столкновений <2п2,2) с погрешностью около 0.5% определяет значения коэффициентов вязкости г/ и теплопроводности Л одноатомных паров натрия и калия при их вычислении по формулам, вытекающим из решения уравнения Больцмана в первом приближении по методу Энскога -Чепмена [69]:
Я, = 0.08322
4т/ м
(2.9)
(Я - в Вт/(м-К), г] - в Па-с, М— в кг/кмоль, (Я/2'21 — в А2 = 10 20 м2). Сечение 0и’}) входит в выражение для коэффициентасамодиффузии