Диссертация (Теплофизические свойства органических жидкостей), страница 11

В паузе междуимпульсами происходила почти полная диссипация энергии, выделившееся завремя импульса.Аддитивная схема расчёта теплопроводности представляет соотношение:  1  n1   2  n2  .(3.8)Предлагается, по аналогии с работами [62-64], оценивать теплопроводностьраствора соотношением:  1 n1   2 n2   n1  ,где ( n1 )(3.9)- слагаемое, определяющее отклонение от линейности,n1 -концентрация первой компоненты.Величина ( n1 ) определяется из эксперимента и достигает своегомаксимума при n1  0,5 .

Аналитически предлагается искать величину  ( n1 ) ввиде:[65]  n1   k  2  1  n1n2 .(3.10)Параметр k определялся в эксперименте.k  n1  2  1 n1n2  ,Погрешность в экспериментальном определении величины(3.11) ( n1 ) непревышал 3%, разброс значений параметра k – не более 5%.Экспериментально изучены жидкие растворы в каждой группе поклассификации Эвелла (Таблица 4.). В Таблице 5. приведены экспериментальнообобщённые константы k жидкой смеси для каждой группы.74Таблица 5. Значения константы k для различных бинарных органическихсмесей внутри каждой группы.КлассХарактеристика соединенийКонстанта k2Молекулы содержат активный0,52водород и донор электронов(кислород, азот, фтор)3Молекулы имеют донор0,48электронов, но в их отсутствуетактивный водород4Молекулы содержат активный0,63водород и не содержат донораэлектронов5Молекулы без водородных связей0,38Полученные экспериментальные константы для расчёта теплопроводностибинарных органических жидкостей в зависимости от концентрации компонентдостаточно точно описывает экспериментальные данные, полученные с помощьюимпульсногоподобраннымиррегулярноготепловогокоэффициентамможнорежима.болееАблагодаряточнокорректнопрогнозироватьтеплофизические свойства бинарных жидких растворов по классификацииЭвелла, в рамках конкретной группы.3.3.

Тройные растворыПри исследовании тройных растворов, требуемый раствор составлялся изперечня имеющихся в наличии чистых растворов. Отметим, что смешиваниечистых растворов осуществлялось в соответствии с классификацией Эвелла, (погруппам). Методика исследования была аналогична исследованию чистыхжидкостей. Полные исследования отражены в приложении 3. [66]При исследовании теплофизических свойств тройных жидких растворов,следует обратить внимание на вопросы, которые заслуживают более пристального75внимания и требуют подробного и глубокого изучения, анализа и систематизацииполученныхрезультатов,рассмотрение различныхтакнапример,представляетвариантов обобщениябольшойинтересформул вида (3.12), натрёхкомпонентные системы [67,68]. Поскольку обобщённая формула должнабыть симметричной относительно трёх компонентов, то данный вопрос совсем неявляется тривиальным:  1n1  2 n2 –  1 – 2 n1n2 ,(3.12)где n2 - концентрация равновесной смеси двух компонентов.На рисунках: 20 – 27 представлены графики зависимости теплопроводностиот изменения (объёмной) концентрации смеси различных видов и комбинацийтройных растворов органических жидкостей [69].1 - Толуол (5) – Дибутилфталат (3) + н-Бутанол (2)2 - Толуол (5) – Дибутилфталат (3) + Керосин (5)Рисунок 20.

График зависимости теплопроводности от концентрации смеси:Как видно из рисунка 20 зависимость трехкомпонентной органическойжидкости от ее концентрации нелинейная. Смена одного из компонентов меняетхарактерзависимостиДибутилфтолатоминапротивоположный.н-БутаноломприВувеличениисмесиТолуоласодержанияспервого76теплопроводностьувеличивается,заменивн-БутанолнаКеросин,теплопроводность уменьшается.

Возможно это связано с проявлением реальныхсвойств смешивающихся жидкостей. Для выяснения этого мы провелиисследования в которых бинарную смесь составили из жидкостей принадлежащихтому же классу, что и Дибутилфтолат, его компонентами стали этиленгликоль ин-Бутанол,принадлежащие,соответственнопервомуивторомуклассификационному признаку. Результаты исследования приведены на рисунке21.1 - Толуол (5) – Циклогексанон (3) + Этиленгликоль (1)2 - Толуол (5) – Циклогексанон (3) + н-Бутанол (2)Рисунок 21.

Теплопроводности смеси с Толуолом от концентрацииКак видно из рисунка 21 при увеличении концентрации Толуол в смеситеплопроводностьжидкостиувеличивается.ЕслисистемасостоитизЦиклогексанона + Этиленгликоля характер зависимости нелинейный. Для смеси,состоящей из Циклогексанона и н-Бутанола наблюдается линейное изменение.Далее мызаменили хорошо известную жидкость Толуол на новоевещество, применяемое в авиакосмической промышленности,Результаты исследования приведены на рисунке 22.н-Гексан.7712n1 - н-Гексана (5) – Циклогексанон (3) + Этиленгликоль (1)2 - н-Гексана (5) – Циклогексанон (3) + н-Бутанол (2)Рисунок 22. График зависимость теплопроводности трехкомпонентнойсмеси от концентрации11 - н-Гексана (5) – о-Ксилол (3) + Этиленгликоль (1)2 - н-Гексана (5) – о-Ксилол (3) + н-Бутанол (2)Рисунок 23.

График зависимость теплопроводности трехкомпонентнойсмеси от концентрации78Как видно из рисунка 22 характер зависимости не изменился, поменялисьлишь пределы по теплопроводности. В дальнейшем мы Циклогексанон заменилина о-Ксилол, состоящие в одной классификационной группе, рисунок 23.Как можно видеть характер зависимостиПоменялисьпредельныезначения.Такуюпрактически не изменился.зависимостьтеплопроводноститрехкомпонентной смеси от концентрации возможно можно объяснить тем, что впроцессе передачи тепловой энергии помимо теплопроводности свой вкладвносит массоперенос.Следующие исследования мы проводили с жидкостями, компонентыкоторых принадлежали к разным классификационным группам, рисунок 24.1 - н-Гексана (5) –Этиленгликоль (1) + Керосин (5)2 - н-Гексана (5) – Этиленгликоль (1) + Дибутилфталат (3)3 - н-Гексана (5) –Этиленгликоль (1) + Циклогексанол (3)Рисунок 24.

Теплопроводности трехкомпонентной смеси с н-Гексаном отконцентрацииНа рисунке 24 можно заметить, что если бинарная смесь состоит изжидкостей, принадлежащих одной и той же классификационной группе, тозависимость от концентрации примерно одинаковая, линия 2 и 3. Для жидкостей,79вкоторыхсмесьсостоитизкомпонентапринадлежащеготойжеклассификационной группе, что и чистый компонент, характер зависимости резкоизменяется, линия 1. Она становится существенно, нелинейная, возрастает сувеличением содержания чистого компонента.На рисунке 25 представлены результаты исследования, в котором чистымкомпонентом являлся жидкость их первой классификационной группы –Этиленгликоль1 - Этиленгликоль (1) – о-Ксилол (3) + Бензин (5)2 - Этиленгликоль (1) – Бензол (2) + Бензин (5)3 - Этиленгликоль (1) – Бензол (2) + Керосин (5)Рисунок 25.

Теплопроводности трехкомпонентной смеси с ЭтиленгликолемПри смене чистого компонента н-Гексана на Этиленгликоль существенноизменилась зависимость теплопроводности смеси от концентрации последнего.Как можно наблюдать теплопроводность уменьшается нелинейно. Наиболеесильноонаизменяетсявсистеме изЭтиленгликоля+Бензола+Керосина.Незначительно изменяется в системе Этиленгликоль+о-Ксилол+Бензин.На рисунках 26 и 27 мы привели данные, показывающие существеннонелинейную зависимость теплопроводности жидкой смеси от концентрации, хотякомпоненты взяты из одной и той же классификационной группы.801 - Толуол (5) – Этиленгликоль (1) + Керосин (5)2 - Толуол (5)– Этиленгликоль (1) + Бензин (5)Рисунок 26.

Смесь с Толуолом1 - Этиленгликоль (1) – о-Ксилол (3) + Керосин (5)2 - Этиленгликоль (1) – о-Ксилол (3) + Бензин (5)Рисунок 27. Смесь с ЭтиленгликолемИз рисунков 26 и 27 видно, что для одних систем теплопроводностьнезначительно монотонно уменьшается, линия 1. Для других наблюдается резкоеуменьшение при увеличении концентрации чистого компонента, линия 2. Так же81можно заметить, что если в жидкости присутствует компонент из однойклассификационной группы, то наибольшее изменение наблюдается при малыхзначениях концентрации, линия 2 рисунок 26.

Если компоненты жидкостиотносятся разным группам, то влияние концентрации равновесное, то естьнаибольшее отклонение наблюдается при n  0,5 .Взаключенииможносказать,чтозависимостьтеплопроводноститрехкомпонентной жидкости от концентрации компонентов зависит от ее вида исостава. Для одних смесей с увеличением содержания одного компонентатеплопроводность изменяется линейно, для других существено нелинейно. Мыдумаем, что это связано с проявлением реальных свойств смешивающихсякомпонентов и влиянием на теплоперенос [70] еще каких либо эффектов,связанных с градиентом концентрации.3.4. Исследование теплофизических свойств фторуглеродовЖидкие фторуглероды широко применяются в промышленности. Обычноихиспользуюткакнизкотемпературныехладагентывпромышленныххолодильных установках.

Кроме этого, они нашли своё применение какгидравлические жидкости и смазочные масла, благодаря своим теплофизическими диэлектрическим свойствам. Так же фторуглероды представляют собойальтернативную замену фреонам и могут быть использованы в перспективе вразличных областях науки и техники.Необходимо заметить, что изучение и систематизирование – фторуглеродов,было представлено в научном труде [71], а так же в [72].