Содержание к диссертации
Введение .'.... .5
Глава I. Современное состояние экспериментальных и теорети
ческих исследований процессов переноса в парах щелочных
металлов 10
Основные направления развития теории процессов переноса в диссоциирующих'газовых средах . . ... 10
Обзор экспериментальных исследований процеооов переноса щелочных металлов в газовой фазе .19
3.' Теоретические расчеты коэффициентов переноса
паров щелочных металлов ....= 37
Сравнение результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов ........ 55
Основные задачи исследования процеосов переноса в парах щелочных металлов . . . , 59
Глава П. Экспериментальное исследование вязкости паров
щелочных металлов 63
Выбор метода экспериментального исследования . . 63,
Проведение опытов и полученные результаты .... 71
Оценка погрешности экспериментальных данных ... 79
Глава Ш. Теория процессов переноса в диссоциированных га-
і і і і і
зах при малости концентрации одной компоненты 95
1. Вязкость сильно диссоциированного газа
{X «I) 96
2. Теплопроводность сильно диссоциированного газа
(Х*< I) .105
3. Вязкость и теплопроводность с.хбо д::еос;п:провап-
пого rasa (»Г ^ I) ,
4. Процессы переноса г, пара;: щелочных металлов
Глава 17. Обобщение экспо рілхіїїалвііі::: данных не вязкоеїх
п теплопроводное til'. Сакопсмерпостп процессов
переноса в парах щелочных металлов
Пет од обобщения экспериментальных душних
Результаты обобщения экспериментальна: данных
по вязкости и теплопроводности
Рубидий
Калий ^
Натриії
2.4. Цезий
5. Выводы из совместного рассмотрения результатов
экспериментальных исследований вязкости и
теплопроводности
Сечения столкновений атомов водорода
Закономерность изменения сечений столкновений в ряду щелочных металлов. Сечения столкновений в парах лития
Глава У. Расчет сечений столкновений атомов лития
Квантовомеханические методы расчета молекул
Обзор результатов квантовомеханпческих расчетов
молекулы лития
Сечения столкновений атомов лития
Особенности взаимодействия атомов щелочных металлов
Расчеты взаимодействия атом-г.і еле кула
лития
Глава УІ. Обобщающие уравнения и таблицы коэффициентов переноса щелочных металлов в газовой фазе 203
1. Рекомендуемые величины сечений столкновений
атомов , '. 203
2. Расчетные уравнения для коэффициентов вязкости
и теплопроводности 206
3. Таблицы коэффициентов переноса. Погрешности
табличных величин . 212
Заключение . . . . 221
Литература . . 225
Приложение. Таблицы и графики коэффициентов переноса щелоч
ных металлов в газовой фазе ...... 241
'J.
Введение к работе
Щелочные металлы находят в последние годы все более широкое ірименение в технике, их пары используются как рабочие тела и теплоносители в специальных энергетически:': установках, тепловых ?рубах, термоэлектронных преобразователях энвргаи и в ряде других ?ехнических устройств. Этому способствуют специфические свойства щелочных металлов, что особенно Еажно при высоких температурах.
Перспективно применение лития и его П8*шв в термоядерных гстроиствах. Таким образом вероятность использования щелочных ме-?аллов в газовой фазе в различию: разделах новой техники весьма зелика и со стороны практики проявляется устойчивый интерес к ?еплофизическим свойствам паров щелочных металлов и, в частности, с характеристикам их переносных свойств.
В весьма широкой области параметров состояния пары щелочных іеталлов представляют собой смесь атомной и молекулярной композит, в которой протекает реакция диссоциации - демеризациа. Пронесен переноса в таких средах значительно слюжнее, чем в простых .'азах. Кинетические коэффициенты зависят от давления, вследствие изменения концентраций компонент. Кроме тог существует дополнительный перенос энергии реакции димерпзации диффузионным потоком (ассоциированных молекул»
Таким образом, процессы в диссоциирущиж газах по сравнению ї обычными обладзьот рядом существенных особенностей, могущих иметь большое практическое зн&чениё;
Среди других диссоциирующих газов naps щелочных металлов выделяются рядом особенностей; для них харак*з]зны малость концент-запии молекулярної ксьіпоеїєеїк й большие мздгтоишє расстояния в долекулах. Поэтому, исследование переносных свойств щелочных мз-галлов в газовой фс?? езееп так:*;е в научном отношении - для раз-
о. 5ИТИЯ теории процессов перекоса в химически реагирующих газовых
5МЄСЯУ.
При экспериментальных исследованиях свойств паров щелочных аеталлов приходится считаться с их агрессивностью при высоких тем-іературах. Конструктивные материалы работают близко к пределу их прочностных свойств и ресурсы экспериментальных установок малы. 5 особенности сказанное откосится к исследованию вязкости, при соторых изучаемое вещество движетсяЕСтрсго. регулируемом режиме.
Эти исследования начались сравнительно недавно. Полученная шформация о процессах переноса и кинетических коэффициентах во шогих отношениях не полна, а в некоторых случаях противоречива.
Б определении коэффициентов переноса первоначально преобладали расчетные методы, сохранившие определенное значение и позднее. Результаты теоретических расчетов сказались во многом отличными от опытных данных.
В следствие этого имеющиеся таблицы коэффициентов переноса, основанные на теоретических расчетах или экспериментальных дан-шх, часто не согласуются между собой.
Таким образом проблемы исследования процессов переноса и определения надежных данных о кинетических коэффициентов паров целочных металлов оказалась весьма актуальной. Решение этой проб-шапотребовало проведения комплекса работ, включающего в себя:
экспериментальное исследование вязкости при различных температурах и давлениях, когда сущестзанна роль молекулярной компоненты ;
теоретическое исследование вязкости и теплопроводности на оснозе установленных теоретических соотношений для процессов переноса в сильно диссоциированных газовых средах;
обобщение всего экспериментального материала по вязкости а теплопроводности, определение сечений столкновений атом-атом и
v' 7.
зтом-молекула в парах натрия, калия, рубидяя и цезия:
на основе точных ХБгнїСБСїлзхсіїичесіїїх расчетов определение зечений столкновений атомов лития;
разработку согласованной системы расчетных уравнений и таблиц, кинетических коэффициентов всех щелочных металлов в газовой фазе.
Работа выполнялась в соответствии с планом Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике "Исследование звойств газов и жидкостей при высоких температурах" 1970 г., координационными планами АН СССР по комплексной проблеме "Теплофизика" на 1976-1980 гг. и І98І-І985 гг., планами фундаментальных а поисковых КИР Минвуза СССР на І97І-І975 гг. и 1976-1980 гг., а также координационным планом НИР по комплексной проблеме "Разработка достоверных данных и создание массива стандартных справоч-зых данных о теплофизических свойствах технически зааных газов и кидкостей" Минвуза СССР, 1981 г.
Автор защищает:
экспериментальные данные по вязкости пнров натрия, калия, рубидия и цезия;
установленные теоретические соотношения для процессов переноса в сильно и слабо диссоциированных газаж;
методы обобщения результатов опытов, совместного рассмотрения и усреднения данных по вязкости я теплопроводности;
величины сечений столкновений атомов (6^ ) и относитель-них сечений столкновении атом-молекула В -о J/ /oil в naDax
Jf2 12 12 1 U
натрия, калия, рубидия и цезия, полученные обобщением опытных данных по вязкости и теплопроводности, а также величины сечений ато-
? Л, - л. V
ских расчетов;
- объяснение уменьшения вязкости с повышением давления й
8.
равнйтельно малой роли переноса энергии димеризации диффузионным отоком диссоциированных молекул теплопроводности большой величи-ой относительного сечения столкновений атоы-йолекула;
установленную закономерность изменения сечений атомов 'руппы щелочных металлов и водорода;
разработанные расчетные уравнения для коэффициентов пере-[оса всех щелочных металлов в газовой фазе;
составленные таблицы согласованных значений вязкости, теп-[опроводностй и ее составляющих для паров всех щелочных металлов.
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, диска используемой литературы и приложения.
В введении определяется исследуемая проблема и обосновнвает-т ее актуальность.
Е главе I описывается современное состояние эксперименталь-шх и теоретических исследований процессов переноса в парах ще-ючных металлов. Показано качественное расхождение между ними в шаке зависимости вязкости от давления и в относительной вели-1ины переносимой диффузионным потоком энергии, то-есть, в продлениях елияния молекулярной компоненты на процессы переноса. )пределены основные и частные задачи исследования.
