Диссертация (Теплофизические свойства органических жидкостей)

2ОглавлениеВведение……………………………………………………………………………..… 4Глава 1. Методы экспресс – диагностики теплофизическихсвойстврастворов………………………………………………………………….…………… 81.1. Жидкость. Жидкие растворы…………………………………….……..……... 81.2. Переносные свойства, связь между ними…………………………...…….…111.3. Методы регистрации и измерения теплофизических свойствразличных жидких растворов ……………………………………………….….……131.4. Характерные особенности экспресс – диагностики……………………...… 171.5. Вопросы радиационно – кондуктивного теплообмена в жидкихсредах……………………………………………………………….……………….191.6.

Оценка влияния излучения на результаты кратковременныхизмеренийтеплофизических характеристик полупроницаемыхсред………………….............................................................................................… 20Глава 2. Приборы и материалы, используемые для исследования.………..….…...232.1. Тонкоплёночные датчики сопротивления……………………………....……232.2. Нитевидные зонды……………….……………………………………...….… 302.3. Компенсационная схема измерения теплофизических свойствжидкостей…………………………..………….…………..………….................…312.4. Генератор измерительных импульсов…………..……………………....……362.5.

Порядок проведения исследований……….………………...………..………422.6. Погрешности теплофизических измерений………………………..….…......442.6.1. Погрешность, вносимая измерительными датчиками…………...…....442.6.2. Методическая погрешность…………………….…………………….....472.6.3. Погрешность практических измерений……………..….………………55Глава 3. Экспериментальные исследования теплофизических характеристикжидкостей…………………..………………………………………………….…... 583.1 Диэлектрические жидкости…………..……………………………….…….....5833.2. Бинарные растворы………..…………………………………………………..643.2.1.

Экспериментальные исследования……………..………………….….. 643.2.2. Тепловая активность……………………………..………………..….... 693.2.3. Расчет теплопроводности органических жидкостей…………….....….713.3. Тройные растворы…………………………………………………..….…..….743.4 Исследование теплофизических свойств фторуглеродов………….……..…813.5. Прогнозирование теплофизических свойств растворов………………...…. 86Заключение……………………………………………………………………….…... 95Литература………………………………………………………………………….....96Приложения…………………………………………………………………………..104Приложение 1 ……………………………………………………………………..104Приложение 2 ……………………………………………………………………..106Приложение 3 ……………………………………………………………………..109Приложение 4 ……………………………………………………………………..1174ВведениеВ современном динамично развивающемся мире актуальным являетсясоздание и исследование свойств жидкостей, которые находят широкоеприменение в различных отраслях науки и техники.

В авиационной икосмической технике в качестве компонентов ракетного топлива и присадок кнему, в энергетических установках в качестве хладагента в теплообменниках,широко используются в строительстве, как растворители, в фармацевтике ифармакологии, как компоненты медикаментов.Актуальность работы.Необходимость создания современных изделий и установок требуетпостоянногосовершенствованияэкспериментальныхитеоретическихисследований теплофизических свойств жидкостей.

Одной из первоочередныхзадач техники теплофизических исследований – это повышение их точности приуменьшении затрат. Способы получения достоверной, оперативной информации отеплофизических свойствах различных веществ в первую очередь связаны сиспользованием нестационарных экспрес-методов измерений температуры наначальном этапе теплообмена. Данный этап, классифицируется как режимиррегулярного теплового режима, даёт возможность существенно сократитьвремя регистрации измерений температуры до предельно малых значений. Напрактике оно составляет ~10-4с.

Использование иррегулярного теплового режимаявляетсяпредпочтительнымиперспективным,таккакзондированиеисследуемого объекта производится одиночными импульсами, оказывающимиминимум воздействия на систему.Одним из условий по реализации кратковременных измерений является то,что измерительный зонд должен обладать малой инерционностью, а такжесовмещает функции источника и приёмника тепла, а так же позволяющимпроводитьисследованияснебольшимколичествомвещества.Таккакинерционность зонда в основном определяется его собственной теплоёмкостью,5то в модельных задачах возмущение, вносимое собственной теплоёмкостью,является функцией времени измерения и соответственно характеристик зонда, аименно его активного сопротивления, влияющего на точность исследований. Всвязи с этим в методах кратковременных измерений огромное значениеприобретает использование напылённых резистивных элементов.Поэтому совершенствование метода экспресс-диагностики, основанного наметоде иррегулярного теплового режима с использованием высокоомныхдатчиков для изучения теплофизических свойств органических жидкостейявляется актуальным.Цели и задачи работы.Являетсяорганическихисследованиетеплопроводностиитепловойактивностичистых и многокомпонентных диэлектрических жидкостейоттемпературы и концентрации бинарных и тройных растворов.Для достижения цели необходимо создание экспериментальной установки иразработки методики измерений на ней.Научная новизна1.

Впервые исследованы более ста совершенно новых диэлектрических раствороворганических жидкостей.2. Получено математическое соотношение для учёта отклонения от аддитивностипри расчёте тепловой активности бинарных растворов.3. Показананелинейнаямногокомпонентныхзависимостижидкостейоттеплофизическихконцентрациисмесисвойствисвойствсмеивающихся компонентов в соответствии с классификацией Эвелла.4. Разработана методика и создан экспериментальный стенд по определениюкоэффициентатеплопроводностии тепловой активностижидкостей спогрешностью не более 3%.Практическая значимость исследования1.

Полученные результаты исследований имеют наиболее важное значение в техотраслях промышленности, в которых принципиальным является обеспечениевысокого уровня надежности и эффективности технических устройств иаппаратов, таких как аэрокосмическая отрасль и энергетика, где органическиежидкости используются в качестве компонентов топлива или теплоносителя.62. Прогнозирование тепловойактивностибинарныхжидкостейпозволяетсущественно сократить затраты на проведение исследований по созданиюсовременных летательных аппаратов и устройств.3.

Полученная зависимость теплофизических свойств исследуемых тройныхжидкостей от концентрации компонентов характеризует сложную природутеплопереноса в средах.4. Проведенные в данной работе исследования и разработанное на их основеоборудование,методыисредствакоэффициентатеплопроводностиипозволилитепловойпроводитьактивностиизмеренияорганическихмногокомпонентных жидкостей с точностью чистых веществ.Предметом исследования данной работы являются теплофизическиесвойства органических жидкостей используемых в различных энергетическихустановках (авиационные и ракетные двигатели, теплообменники и другоеоборудование), а также для расчёта тепловых режимов протекающих в них.Метод исследованияИмпульсный метод – экспериментальный, относительный нестационарныйметод горячей (нагретой) нити в стадии иррегулярного теплового режима.Основные положения, выносимые на защиту1.

Данные о теплопроводности и тепловой активности органических жидкостей взависимости от температуры.2. Соотношения для расчёта тепловой активности бинарных растворов от вида иобъёмной концентрации компонентов.3. Нелинейная зависимость коэффициента теплопроводности бинарной итрехкомпонентной жидкости от вида и концентрации компонентов.4. Методика и экспериментальный стенд, разработанный на экспресс-методеиррегулярного теплового режима, для изучения теплофизических свойствдиэлектрических растворов многокомпонентных органических жидкостей.Достоверность результатовДостоверность подтверждается использованием экспериментального стендасозданного на основе хорошо изученных методах теплофизических исследований,7хорошим согласием результатов, полученных при многократных измерениях срезультатами других авторов, а также полученными в ходе аналитическихвычислений.Апробация результатов исследованияМатериалы, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на:Х международной конференции – «Авиация и космонавтика – 2011» (г.

Москва13-15 ноября 2011); ХII международной конференции – «Авиация и космонавтика– 2013» (г. Москва 13-15 ноября 2013); «Международная школа семинар – 2014.Физика в системе высшего и среднего образования» (г. Москва 23-25 июня2014);ХIII международной конференции – «Авиация и космонавтика – 2014» (г.Москва 13-15 ноября 2014); IX международной теплофизической школы (Октябрь2014,Душанбе);Iinternationalscientificandpracticalconference–Euroscience(Belgorod-Sheffild 2014).Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 15 научных работв виде статей в научно-технических изданиях, 6 из списка ВАК, и тезисовдокладов в сборниках конференций.Личный вклад состоит вформулировке основных подходов в постановкеэкспериментальных исследований коэффициента теплопроводности и тепловойактивности органических жидкостей, разработке и создание необходимогооборудования и устройств, анализе и обобщении полученных данных. Всеосновные результаты и выводы получены лично автором.Структура и объём диссертацииДиссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и приложения.