Теплоемкость и фазовая диаграмма системы LiBr-H2 O

• Автор: Серяков, Аркадий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
П. МЕТОД И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1 Метод
2 Л .1 Жидкостный калориметр постоянного объема
2Л.2 Уравнение теплового баланса
2.2 Экспериментальная установка
2.2.1 Калориметрическая ячейка
2.2.2 Система заполнения
2.2.3 Система перемешивания
2.2.4 Электрическая схема калориметра
2.2.5 Система термостатирования
2.2.6 Газовая схема калориметра
2.2.7 Система вакууммирования
2.3 Автоматизация измерений
2.3.1 Автоматизация измерений, дискретность и измерение времени
2.3.2 Измерение электрической мощности, делитель
2.3.3 Контроль частоты вращения мешалки
2.3.4 Измерение давления
Ш. КАЛИБРОВКА КАЛОРИМЕТРА И АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1 Методика измерений
3.1.1 Проведение калориметрического опыта
3.1.2 Измерение температуры. Статические и динамические характеристики датчиков ... 55 ЗЛ.З Калибровка термистора
3.1.4 Поправка на теплообмен
3.1.5 Поправка на испарение
3.1.6 Поправка на тепловыделение магнитной мешалки
3.1.7 Расчет теплоемкости калориметра из первичных экспериментальных данных
3.1.8 Калибровка калориметра
3.2 Анализ погрешностей измерений

3.2.1 Погрешность заполнения калориметрической ячейки
3.2.2 Погрешность измерения времени
3.2.3 Погрешность измерения температуры и времени запаздывания термометра, термистора и дифференциальной термопары
3.2.4 Погрешность измерения электрической мощности
3.2.5 Погрешность измерения давления
3.2.6 Погрешность расчета поправки на теплообмен
3.2.7 Погрешность калибровки калориметрической ячейки
IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1 Исследуемые растворы
4.1.1 Приготовление растворов. Заполнение калориметрической ячейки
4.1.2 Определение концентраций растворов
4.1.3 Погрешность определения концентрации
4.2 Теплоемкость растворов ЫВг-Н20
4.2.1 Экспериментальные данные по объемной изобарной теплоемкости
растворов ЬШг-Н20
4.2.2 Расчет удельной изобарной теплоемкости растворов ЬШг-НгО
4.2.3 Погрешность полученных данных
4.2.4 Сопоставление результатов по удельной изобарной теплоемкости СР
растворов с литературными данными
4.2.5 Выводы из результатов сопоставления
4.2.6 Обсуждение результатов по теплоемкости растворов I лВг-Н20
4.3 Растворимость системы ЬШг-Н20
4.3.1 Проведение калориметрического опыта при работе с двухфазными растворами
4.3.2 Экспериментальные данные по температурам ликвидуса системы ЬШг-Н20
4.3.3 Сопоставление результатов по растворимости системы ЫВг-Н20 с литературными данными
4.3.4 Выводы из сопоставления результатов по растворимости
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ С?, Ср(р-р) - удельная изобарная теплоемкость раствора СР, СР(н2о) - удельная изобарная теплоемкость воды р - плотность раствора, воды
£, - концентрация раствора ( массовые доли, массовые проценты)
К - константа разбавления раствора (при измерении плотности) в 1 - количество раствора в ячейке перед разведением Ав т - количество добавляемого при разведении титр акта Ук - объем (вместимость) калориметрической ячейки сК) -изменение тепла в калориметрической ячейке с1Н - изменение энтальпии калориметрической ячейки
<Зо - переданное в ячейку в главном периоде калориметрического опыта тепло Ск - теплоемкость калориметрической ячейки, включающая в себя теплоемкость нагревателя Сн, датчиков температуры Сд, магнитной мешалки Смеш О - масса жидкого образца в калориметре Ту - среднеобъемная температура калориметра Тб - средняя температура поверхности калориметра То - температура изотермической оболочки, термостата У/ - электрическая мощность, выделяемая нагревателем в периоде нагрева Но - измерительная мощность нагревателя в начальном и конечном периодах калориметрического опыта, мощность холостого хода УД - электрическая мощность, выделяемая в датчике температуры Ко - коэффициент теплообмена между калориметрической ячейкой и оболочкой Кд - коэффициент теплопередачи между датчиком температуры (нагревателем) и калориметрической ячейкой К - коэффициент Сеченова, показывающий уменьшение растворимости газа в растворе по сравнению с чистой водой - тепловое сопротивление датчика температуры (нагревателя) относительно калориметрической ячейки т - время
"Сзап - время запаздывания датчика температуры (нагревателя)
В, - момент включения нагревателя В2 - момент выключения нагревателя

ячейки на 60°. Таким образом осуществляется дискретное вращение направления магнитного поля в плоскости продольных осей полюсных наконечников сердечников электромагнитных катушек, чему соответствует плавное, в силу инерционности, вращение мешалки. Причем частота вращения направления возбуждаемого магнитного поля должна быть заведомо меньше частоты срыва вращения мешалки внутри калориметрической ячейки.
Магнитная мешалка, полюсные наконечники, сердечники и ярмо образуют магнитозамк-нутую цепь с малым магнитным сопротивлением. Рассеивание вращающегося магнитного поля в окружающее пространство пренебрежимо мало. При измерениях температуры термометром ПТС-10 разность показаний с электромагнитными наводками (включена мешалка) и без них меньше 1-Ю 3 К.
При измерениях температуры термистором эта разность меньше 1-КГ4 К, а дифференциальной термопарой -меньше 1-Ю"4 К. Гаким образом, электромагнитные наводки, создаваемые в слаботочных измерительных цепях всех датчиков температуры работой магнитной мешалки, меньше пределов чувствительности цепи датчик температуры - измерительный вольтметр.
2.2.4 Электрическая схема
Экспериментальная установка питается трехфазным током напряжением ~ 220В - см. рисунок 2.7. Потребителем трехфазного тока является электродвигатель мешалки М - на рис.
2.7. Питание основного ОН и регулирующего PH нагревателей производится от стабилизированного двухфазного напряжения ~ 220В . Нестабильность выходного напряжения ферроре-зонансного стабилизатора С-0.9 не более ±1%, а нестабильность выходного напряжения БТ-
5000.5 не превышает ±0.1%.
Питание всей измерительной схемы, микро-ЭВМ "Электроника-60", крейта КАМАК , цифровых вольтметров, магнитной мешалки, датчика давления и т.д. осуществляется стабилизированным напряжением ~ 220В.
2.2.5 Система термостатирования
Калориметрическая ячейка, вакуумная камера вместе с верхним дополнительным сосудом помещены в жидкостный термостат - см. рис. 2.2, 2.7. Термостат представляет собой бак вместимостью ~ 40 литров, изготовленный из листовой нержавеющей стали. Бак окружен