Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Бурцев Сергей Анатольевич

Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа
<
Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бурцев Сергей Анатольевич. Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа : Дис. ... канд. техн. наук : 01.04.14 : Казань, 2004 148 c. РГБ ОД, 61:04-5/2360

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Экспериментальные методы измерения теплофизических свойств жидкостей 9

1.1 Методы экспериментального определения теплоемкости и температуропроводности 9

1.2 Выбор метода исследования 15

1.3 Описание экспериментальной установки Ї7

1.3.1 Микрокалориметр 17

1.3.2 Системы термостатирования и терморегулирования 22

1.3.3 Стенд электрических измерений 24

1.3.4 Система создания давления 26

1.4 Расчетная формула 28

1.4.1 Расчетная формула для определения теплоемкости 28

1.4.2 Расчетная формула для определения температуропроводности 30

1.4.3 Методика измерений 31

1.5 Оценка погрешности измерения 37

1.5.1 Расчет погрешности измерения теплоемкости 39

1.5.2 Расчет погрешности измерения температуропроЕзодности 39

1.6 Контрольные измерения 42

1.7 Влияние радиационного переноса тепла на температуропроводность жидкостей 43

Выводы 46

Глава II. Измерение теплоемкости и температуропроводности водных растворов солей и жидких органических соединений. Обсуждение результатов измерений 47

2.1 Краткая характеристика и основные физико-химические свойства объектов исследования 47

2.2 Теплоемкость водных растворов солей щелочных металлов 50

2.3 Теплоемкость бромзамешеиных углеводородов 62

2.4 Температуропроводность водных растворов солей щелочных металлов 73

2.5 Температуропроводность //-гексана и бромзамещеиных углеводородов 80

Выводы 90

Глава III. Методы расчета удельной теплоемкости при постоянном давлении и температуропроводности водных растворов солей щелочных металлов и жидких органических соединений 91

3.1 Методы расчета теплоемкости и температуропроводности жидкостей и обобщение экспериментальных данных 91

3.1.1 Методы расчета теплоемкости и температуропроводности основанные на модельных представлениях и методах подобия 92

3.1.2 Зависимость теплоемкости и температуропроводности от молекулярной рефракции 95

3.1.3 Теплоемкость водных растворов солей щелочных металлов 96

3.2 Энтропийный метод 98

Выводы 104

Заключение 106

Литература

Введение к работе

При решении инженерных задач, связанных с расчетами процессов и
аппаратов химических и нефтехимических производств,

теплоэнергетической и холодильной техники необходимо располагать данными о теплофизических и переносных свойствах веществ для обеспечения комплексного использования сырья, сбережения энергоресурсов. Наряду с этим постоянный интерес к исследованию удельной теплоемкости при постоянном давлении Ср (в дальнейшем теплоемкости) и температуропроводности а чистых жидкостей и растворов различного состава в широкой области изменения температур и давлений обусловлен развитием термодинамической теории растворов, исследованием фазовых переходов, тепловых эффектов при смешении, выбору жидких теплоносителей.

Расчетные методы определения зависимости теплоемкости от параметров состояния основаны на использовании дифференциальных уравнений термодинамики, если известны уравнения состояния, с большой точностью описывающих РКУ-данные, Однако необходимость при этом проведения двухкратного дифференцирования приводит к значительным погрешностям,

В этих условиях особое значение приобретает экспериментальный путь определения C}*=j{PJ) и a=J[i\'J), который остается наиболее надежным источником информации.

В литературе опубликованы работы с описанием различных вариантов калориметрических методов измерения теплоемкости, среди которых наибольшее распространение получили калориметры смешения и различного типа проточные калориметры. Для исследования температуропроводности применяются установки со сложными оптическими системами, работающие с использованием лазера. В настоящее время для измерения теплоемкости C)*=J(P,7) получил развитие микрокалориметрический метод измерения,

реализующий метод теплопроводящего калориметра, обеспечивающий достаточную точность измерения при высоких давлениях. Метод также позволяет проводить комплексные измерения тсплофизических свойств жидкостей.

Цель работы состоит в получении экспериментальных данных по теплоемкости Cj>=J(P,7) и температуропроводности «=/(/у/) водных растворов солей щелочных металлов, н-гексана, бромзамещенных предельных углеводородов в широкой области изменения температур и давлений.

В соответствии с поставленной задачей определена следующая программа исследований:

-разработка экспериментальной установки, обеспечивающей автоматическое измерение теплоемкости и температуропроводности жидкостей в широкой области параметров состояния;

-экспериментальное исследование теплоемкости и

температуропроводности водных растворов хлористого натрия, хлористого лития, хлористого калия, бромистого калия различных концентраций, п-гексана, У-бромбутана, У-бромгексана и /-бромгептана в интервале температур 298 -г 348 К и давлений 0,098 + 147 МПа;

-установление закономерностей изменения теплоемкости и температуропроводности исследованных жидкостей и растворов в зависимости от температуры, давления, концентрации и молекулярных и структурных характеристик веществ;

-проверка применимости существующих методов расчета теплоемкости жидкостей, для водных растворов солей и бромзамещенных углеводородов и разработка на основе полученных экспериментальных данных аппроксимирующих уравнений для расчета теплоемкости исследованных веществ в широкой области изменения температур и давлений;

-получение аппроксимационных уравнений для расчета температуропроводности исследованных веществ;

-составление таблиц рекомендуемых значений теплоемкости и температуропроводности исследованных водных растворов и бромзамешенных углеводородов в интервале температур 298 4- 348 К и давлений 0,098 + 147 МПа.

Диссертация состоит из 3 глав и приложения.

В первой главе дан обзор существующих методов экспериментального определения комплекса теилофизических свойств. На основе проведенного анализа выбран метод исследования. Приведено описание модернизированной экспериментальной установки, реализующей метод теплопроводяшего калориметра, рассмотрены методика и техника измерения теплоемкости и температуропроводности в условиях высоких значений параметров состояния.

Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования теплоемкости Cj>-J(I\'I) и температуропроводности ст=/(/\7) водных растворов солей, бромзамешенных предельных углеводородов и //-гексана в интервале температур 298 * 348 К и давлений 0,098 + 147 МПа. Рассмотрены особенности изменения Ср и а исследованных веществ.

В третьей главе рассмотрены существующие методы расчета теплоемкости и температуропроводности жидкостей. Оценена возможность их использования для прогнозирования данных свойств исследованных веществ. На основе проведенных экспериментальных исследований предложены обобщения и методы расчета теплоемкости и температуропроводности.

Работа выполнена на кафедре «Вакуумная техника электрофизических установок» Казанского Государственного технологического университета.

8 Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Габдльпуру Хабибрахмановичу Мухамедзянову за внимательное отношение и практические рекомендации при выполнении работы, и каїгдидату технических наук, доценту Зуфару Ибрагимовичу Зарипову за постоянное внимание и ценные советы.

Системы термостатирования и терморегулирования

Массивный медный блок (1) (рис. 1.2.) имеет два симметрично расположенных конических углубления для размещения микрокалориметрических элементов (2) и закрыт с торцов усеченными конусами {3). Конусы предназначены для выравнивания тепловых потоков. В центре блока для размещения термопары высверлено отверстие {4). Для разогрева используется нихромовый нагреватель (5) мощностью 1кВт (R=50 Ом), намотанный на боковую поверхность блока.

Наличие тонкостенной цилиндрической оболочки [6) с крышкой (7) (первая ступень термостатирования), через которые ультратермостатом U-10 прокачивается термостатирующая жидкость, и двух тепловых экранов (8) с крышками (9) (вторая ступень термостатирования) позволило поддерживать температуру в ходе эксперимента с точностью ±0,01 К.

Основными элементами схемы терморегулирования (рис. 1.5.) являются датчик температуры (2), компаратор Р3003 (3) и реле РП-4 (4).

Система регулирования включается после достижения рабочей температуры в первой ступени термостата. Сигнал, обусловленный разностью температур в оболочке и медном блоке, усиливается компаратором, замыкает контакты реле РП-4 и включает нагреватель. После достижения необходимой температуры происходит процесс догрева, в ходе которого контакты реле периодически размыкаются и вся подводимая мощность распределяется между нагревателем и балластным сопротивлением. Точность регулирования температуры достигается соответствующим подбором тока и значения балластного сопротивления. Рисі .5. Система терморегулирования

Система регулирования отключается после достижения стационарного температурного поля. В процессе проведения эксперимента колебания температуры за счет малой величины внешних теплопритоков и большой массы термостатирующего медного блока не превышают ±0,01 К.

Стеид электрических измерении Принцип работы экспериментальной установки заключается в измерении и запоминании дискретных значений напряжения разбаланса моста в заданные моменты времени с последующим вычислением теплоемкости и температуропроводности исследуемой среды.

Дифференциальные термобатареи в работе [54] соединены навстречу друг другу и включены в плечи моста Уотсона. Такая схема включения требует точного регулирования баланса моста для создания одинаковых тепловых потоков через термопары. Произведенное изменение в измерительной части, замена в мостовой схеме одной термобатареи (I) на эквивалентное сопротивление (2) позволяет отказаться от постоянной регулировки баланса моста. Однако это не исключает возможности исполЕ зоваиия дифференциальных термопар одновременно и в качестве нагревателей, и в качестве датчиков, позволяющих снимать сигнал. монитор блок питания Рис. 1.6. Система электрических измерений. 1-термобатарея; 2- эквивалентное сопротивление; 3-усилитель Р3003; 4-аналогово-цифровой преобразователь Ф7077/1; 5-монитор; 6-магазин сопротивлений УПИП-60М; 7-компьютер; 8-принтер; 9-магазин сопротивлений МСР-58; 10-стабилизатор напряжения постоянного тока П136М; 11- образцовая катушка сопротивления; 12- реле электрическое слаботочное РЭС60.

Измерительная схема, представленная на рис.1.6., включает мостовую и регистрационную части. Основу комплекса составляет компьютер. используемый в качестве машины оператора, вычислителя, базы данных и блока управления периферийным оборудованием. Сигнал разбаланса снимается с диагонали моста и подается на вход усилителя (3) и далее через АЦП (4)в компьютер (7). Напряжение разбаланса мостовой схемы преобразуется с помощью одипнадцатиразрядного аналого-цифрового преобразователя АЦП Ф7077/1 класса точности 0,25 и подается па вход компьютера. Для усиления малого сигнала разбаланса моста и согласования этого сигнала с пределами измерения АЦП (±10В) предназначен усилитель, в качестве которого в схеме используется компаратор РЗООЗ. Процесс нагрева и охлаждения измерительной ячейки отображается на экране монитора (5). Полученный блок экспериментальных данных выводится на печать (8). Первоначально выставляемый, в последствии остающийся неизменным, баланс моста, а также регулирование тока проводится магазинами сопротивления МСР-58 (9) и УПИП-60М (б). Питание мостовой схемы осуществляется стабилизатором напряжения постоянного тока (10).

Система создания давления Система создания давления (рис. 1.7) собрана по традиционной схеме: грузопоршневой манометр - разделительный сосуд - измерительная ячейка. Давление в системе создается и измеряется грузопоршнсвым манометром МП-2500 класса 0,05, соединенным с разделительным сосудом.

Разделительный сосуд сообщается с помощью вентилей с системой заполнения, состоящей из емкости, куда заливается исследуемая жидкость, и вакуумного насоса 2НВР-5ДМ

В верхней части емкости расположены два патрубка для подсоединения к баллону с инертным газом и вакуумному насосу.

Вся соединительная арматура системы высокого давления выполнена из нержавеющей трубки диаметром 4,2x1,5 мм. Рис, 1.7. Система создания давления. 1-грузопоршневой манометр; 2-разделительный сосуд; 3,3 -вентили; 4-вакуумный насос; 5-мерная емкость; 6,6 -вентили, 7-баллон с инертным газом; 8-датчики, 9-вольтметр, 10-измсрительная ячейка.

Разделительный сосуд - сосуд высокого давления изготовлен из титанового сплава ВТ-б. Внутри сосуда находится батарея из четырех сильфонов, служащая для разделения среды передающей давление от исследуемой жидкости. Разжатие сильфонов перед подачей давления производится вручную с помощью специального штока, который ввинчивается в верхнюю часть сильфонной батареи. Для контроля перемещения сильфонов при помощи дифференциально-трансформаторного преобразователя (ДТП) внутри сильфонов размещается стальной хромированный сердечник. ДТП состоит из двух секций первичной обмотки (200 витков провода ПЭЛ-0,12), двух секций вторичной обмотки (800 витков провода ПЭЛ-0,12), включенных встречно, и подвижного сердечника. Каркасом для обмоток служат текстолитовые катушки, К первичной обмотке ДТП подключен генератор синусоидальных сигналов ГЗ-118, а к вторичной обмотке через усилитель подсоединен милливольтметр, позволяющий визуально контролировать перемещение сильфонов в разделительном сосуде.

Отказ от термопресса, предназначенного для разжатия сильфонов, позволяет уменьшить объем жидкости, необходимой для проведения эксперимента при давлениях до 147МПа, до 100 мл. Расчетная формула Сущность методики измерения заключается в косвенном определении теплоемкости и температуропроводігости по величине теплового потока, который исходит от ячейки и действует на термоэлектрическую батарею, расположенную в микрокалориметрическом элементе

Расчет погрешности измерения теплоемкости

Измерительная ячейка тщательно промывается, взвешивается на аналитических весах ВЛА-200М, подсоединяется к системе создания давления и помещается в специальный термостатирующий блок. Заполнение измерительной ячейки осуществляется под вакуумом. После заполнения измерительная ячейка выдерживается в течение 30 минут под давлением. Необходимое давление создается и поддерживается прессом манометра МП-2500. Ячейка закрывается, охлаждается и вновь взвешивается на аналитических весах. Полость микровентиля перед взвешиванием промывается и вакуумируется.

Подготовленная к эксперименту измерительная ячейка устанавливается в патроне микрокалориметрического элемента, расположенного в медном блоке калориметра.

Измерения проводятся после достижения стационарного режима. Время выхода на стационарный режим зависит от температуры эксперимента и колеблется от 2,5 до 4 часов. После включения компьютера и загрузки программного обеспечения производится одноразовая балансировка моста, которая остается неизменной на протяжении всей серии опытов. Далее обслуживающая программа запускается на выполнение. Порядок работы программы и обработки результатов измерений представлен в блок-схеме (рис. 1.8).

На первом этапе в активном режиме с помощью управляющей программы формируются установочные параметры измерения: время задержки, включения и отключения нагрева, время пошагового опроса АЦП. Рабочий цикл измерения начинается тщательным контролем экспериментального нуля. Если дрейф нуля не превышает 1-2 делений шкалы усилителя на пределе ImV в течение 40 минут, запускается управляющая программа. Процесс измерения состоит из следующих последовательно протекающих операций: нагрева и охлаждения измерительной ячейки с одновременным измерением сигнала дифференциальных термопар.

Производится циклический опрос АЦП следящего типа, который преобразует усиленный сигнал рассогласования с мостовой схемы. Каждое значение является средним из 15 снимаемых величин в данный момент времени. В ходе опыта происходит накопление массива экспериментальных точек, которые записываются в файл данных.

После выполнения измерения программа переходит к обработке результатов. В программе предусматривается вычисление площади термограммы, соответствующей тепловому потоку от ячейки. В процессе измерения и обработки информация отображается на экране монитора в удобной для оператора форме.

Результаты измерения в текстовой и графической форме выводятся на принтер. Предусмотрена возможность обработки уже имеющихся файлов данных.

На рис.1.9. и рис.1.10. представлены экспериментальные термограммы E j{f) для различных веществ при 7 =298К и дистиллированной воды при температурах 298, 323 и 348К соответственно.

Вид экспериментальных термограмм (кривые нагрева и охлаждения) при дифференциальной [54] и одноканапьной схеме подключения имеет различную форму. В качестве примера на рис, 1.11. приведены термограммы я-гексана при 7 =298К и /,=98МПа. Обработка термограмм и дальнейший расчет на их основе теплоемкости под давлением ведется по формулам [54] и (1.6). Сравнение результатов измерений Ср //-гсксана, представленное на рис. 1.12., показывает, что использование дифференциальной схемы и одноканалыюй схемы измерения дает аналогичные результаты. При этом высвобождается один микрокалориметрический элемент, который при соответствующем изменении мостовой схемы можно использовать для проведения параллельных опытов с другой ячейкой при 7=idem [58],

Обработка результатов экспериментов при косвенных измерениях с многократными наблюдениями проведена по методике рекомендуемой ВНИИМ им. Д.И. Менделеева и представленной в ГСССД [67].

Оценку погрешности косвенных измерений можно провести методом линеаризации и приведения в зависимости от выполнения неравенства 1() —. 0.15) ,=1 Щ где Ri - остаточный член разложения исходной функции в ряд Тейлора; СЛ Л А rjj = — коэффициент влияния, вычисляемый в точке At...Am. Si - оценка дисперсии случайной величины. При соблюдении неравенства (1.15) обработка результатов измерения проводится методом линеаризации и среднеквадратическое отклонение результата измерения оценивается по формуле s = Ji(n,)2- (Мб)

При несоблюдении условия (1.15) расчет погрешности эксперимента проводится методом приведения, а среднеквадратическое отклонение результата измерения оценивается по формуле п.(п-1) гдед", - i-ый результат наблюдения; А - среднеарифметическая величина результата измерений; п - число результатов измерений. (1.17) Доверительные границы случайной погрешности результата измерений вычисляются по формуле Єa-S , (1.18) где ta - квантиль распределения Стьюдента при числе степеней свободы /=п-1 и при доверительной вероятности Р=0.95. При этом полагаем, что результаты наших измерений соответствуют нормальному распределению.

Границы не исключенной систематической погрешности измерений находились по формуле e = k\tef, (1.19) где =1,1 - коэффициент, соответствующий выбранной доверительной вероятности Р=0,95; ві - граница і - ой не исключенной систематической погрешности. Границы погрешности результата измерения зависят от соотношения случайных и не исключенных систематических погрешностей. в При — 0.8 граница погрешности результата измерения приравнивается п границе случайной погрешности, т.е. Д=є. Если — 8, то граница Q погрешности &=$. В случае 0.8 — 8, границу погрешности измерения вычисляют по формуле A=k-Sz , (1.20) где Sr - оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения; к - коэффициент.

Температуропроводность водных растворов солей щелочных металлов

Для учета эффекта влияния давления на теплоемкость водных растворов проведено обобщение полученных данных по относительному изменению теплоемкости (Ср/Сро) водных растворов солей щелочных металлов от давления, температуры и мольной концентрации в виде коэффициенты представленные в табл.2.6; У -давление, МПа; С - мольная концентрация, моль/литр; Ср - теплоемкость раствора под давлением; Сро - теплоемкость раствора при атмосферном давлении.

Зависимость (2.2) описывает все водные растворы в исследованном интервале изменения температур, давлений и концентраций с погрешностью не превышающей ±1,91%.

Теплоемкость бромзачегцеииых углеводородов Опубликованные в литературе данные по теплоемкости бромзамещенных предельных углеводородов показывают, что они немногочисленны [87-93], охватывают в основном низкотемпературную область при атмосферном давлении, не превышающую температуру 290К для /-СпН211+іВг с и=1-И1. Исключение составляет работа [88], где методом смешения получены опытные данные по средним значениям теплоемкости /-бромпропана в температурном интервале 284 320К и 286-ь340К и в промежутках температур 284-гЗЗОК и 289-г373К для /-бромбутапа. В работе [93] при помощи калориметра Тиана-Кальве измерена теплоемкость /-бромоктана в интервале температур от 295К до 360К. Совершенно отсутствуют сведения по теплоемкости при давлениях выше 0,098МЛа и уравнения для расчета Ср =/(/?, 7).

Результаты измерений теплоемкости C}f=j{P,l) представлены в виде графиков на рис.2.15-2.20 и в таблице П2.

Для оценки влияния на теплоемкость замещения атома водорода в молекуле предельных углеводородов атомом брома определена теплоемкость //-гексана при давлениях от 0,098 МПа до 147 МПа и температурах от 298К до 348К.

Для исследования использован н-гексан марки «чда», с содержанием основного продукта после перегонки и осушки 99,9%, и значениями показателя преломления ио20=1,3749 и плотности р/= 659,1 кг/м\ Результаты проведенных измерений представлены в таблице 2.7.

Сравнение экспериментальных значений теплоемкости и -гексана при Г=298К по данным различных авторов 1 - автор [65], 2 - [98], 3 - [97] , 4 - [96] Для н-гексана известны данные по Ср = /(Р,Т) Кравчуна [94], Гусейнова и Мирзалиева [95], полученные методами периодического нагрева и монотонного разогрева при давлениях до ЗОМПа [94] и 25МПа [95] в широком интервале температур. В работах Зарипова [96] и Czarnota [97] интервал по давлениям расширен соответственно до 147МПа и 863МПа, но ограничен температурой 298К.

где проведено сопоставление полученных нами данных Ср = f (Р) н-гексана при температуре 298К с литературными источниками следует, что зависимость изменения теплоемкости Ср от давления согласуется с данными [96,97] в пределах ошибки эксперимента. Представленные на рис.2.2. данные Герасимова [98], полученные методом проточного калориметра при давлениях до бОМПа, отклоняются от наших данных до 5%. Наблюдаемые расхождения можно отнести к неточности определения поправки влияния давления на теплоемкость, рассчитанной по уравнению состояния.

Проведенные экспериментальные исследования Ср =/(/\7) позволяют сделать некоторые общие выводы, касающиеся температурной и барической зависимостей теплоемкости Ср бромзамещенных и предельных углеводородов. При оценке характера изменения Ср от параметров состояния использованы результаты измерений и-гептана в интервале изменения температур от298К до 363К при давлениях до 147МПа, приведенные в [54].

В гомологическом ряду бромзамещенных углеводородов наименьшей теплоемкостью Ср отличаются низшие представители ряда. Теплоемкость возрастает с повышением температуры и уменьшается с увеличением давления. Рассматриваемому классу соединений присуща закономерность увеличения теплоемкости с ростом числа атомов углерода п в молекуле 1-CnH2n+iBr. Из рис.2.22 следует, что зависимость Ср =f(n) для исследованных жидкостей носит линейный характер. Анализ полученных нами результатов показал, что интенсивность изменения теплоемкости от температуры для бромзамещенных углеводородов ниже, чем для предельных р углеводородов. С повышением температуры и давления различия в значениях производных /лт уменьшаются.

Из данных, приведенных в табл.2.8., следует, что значения теплоемкости Ср бромзамещенных углеводородов при равенстве числа атомов углерода в молекуле уменьшаются при сравнении с предельными углеводородами. Так, при температуре 298К и давлении 0,098МПа величина Ср /-бромгексана на 77% меньше теплоемкости //-гексана. Эффект от замещения понижается с повышением температуры и давления и при удлинении углеводородной цепи молекул.

Галогенпроизводные относятся к полярным соединениям, их дипольные моменты лежат в пределах 1,90-И,95ф [99]. С ростом молекулярной массы снижается концентрация диполей и ослабевает влияние ориеитациопного эффекта в межмолекулярном взаимодействии, что приводит к сближению свойств рассматриваемых соединений.

Методы расчета теплоемкости и температуропроводности основанные на модельных представлениях и методах подобия

Рассмотрение опубликованных в литературе экспериментальных данных по температуропроводности бромзамещенных предельных углеводородов показывает, что они практически отсутствуют. Температуропроводность и-гексапа экспериментально исследована методом нагретой нити H.Watanabe [103] при атмосферном давлении в интервале температур 7= 253+334К.

Результаты экспериментального исследования коэффициента температуропроводности a=J{P,T) л-гексана и бромзамещенных предельных углеводородов представлены в виде графиков на рис,2.32 - 2.39 и в таблице П4.

Сравнение экспериментальных и расчетных данных по коэффициенту температуропроводности н-гексана при различных давлениях приведено в таблице 2,12. Расчетные значения температуропроводности при высоких давлениях получены по соотношению а = X {рСР )-1, используя данные по молекулярной теплопроводности [104].

Результаты наших измерений температуропроводности //-гексана совпадают в пределах погрешности эксперимента с расчетными значениями а во всем исследованном интервале параметров состояния. Как видно из рис.2.32-2.37 температуропроводность исследованных углеводородов имеет тенденцию к увеличению с ростом давления, и уменьшается с увеличением температуры. Для У-бромбутана отмечено сближение значений а с ростом давления (/ 100МПа) во всем исследованном интервале температур. Для /-бромгексана и У-бромгептана во всем интервале давлений изотермы температуропроводности имеют близкий к линейному характер изменения.

Бромзамещенныс углеводороды можно рассматривать как продукты замещения в углеводородной цепи предельных углеводородов атома водорода атомом брома. Из сравнения полученных нами экспериментальных данных a=J(PtT) можно сделать следующие выводы. При атмосферном давлении величина температуропроводности предельных углеводородов гораздо выше, чем у соответствующих бромзамещенных. Различия в значениях a=f\D уменьшаются с увеличением температуры. Температуропроводность бромгексана при температурах 7=298К и 323К уменьшается по сравнению с //-гексаном соответственно на 12% и 6%.

Характер изменения a J[P) бромзамещенных углеводородов такой же, как и у предельных углеводородов. Однако с повышением давления во всем интервале исследованных температур различие в значениях а н-гексапа и бромгексана возрастает и при Р=147МПа достигает 23%.

Относительное изменение температуропроводности a/ai)=J{P,T) для / бромгексана и //-гексана приведено на рис.2.40. Из рисунка следует, что давление оказывает значительно меньшее влияние на температуропроводность бромгексана по сравнению с //-гексаном.

Для оценки влияния длины углеводородной цепи молекул на величину температуропроводности бромзамещенных углеводородов на рис.2.39. приведены зависимости а от числа атомов углерода в молекуле п при различных температурах

Похожие диссертации на Теплоемкость и температуропроводность жидкостей и водных растворов солей щелочных металлов при температурах от 298 до 348 К и давлениях до 147 МПа