автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Теплофизические свойства органических жидкостей в широком диапазоне температур, не искаженные радиационным теплопереносом

РГ5 ОД 7 - А8Г 2000

На правах рукописи

ГАБИТОВ ФАРИЗАН РАКИБОВИЧ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР, НЕ ИСКАЖЕННЫЕ РАДИАЦИОННЫМ ТЕПЛОПЕРЕНОСОМ.

Специальность 05.14.05 - теоретические основы теплотехники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

Казань -2000.

На правах рукописи

ГАБИТОВ ФАРИЗАН РАКИБОВИЧ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР, НЕ ИСКАЖЕННЫЕ РАДИАЦИОННЫМ ТЕПЛОПЕРЕНОСОМ.

Специальность 05.14.05 - теоретические основы теплотехники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

Казань -2000.

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Тарзиманов A.A.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гарифуллин Ф. А. доктор технических наук, профессор Спирин Г.Г. доктор физико-математических наук, профессор Тимеркаев Б.А.

Ведущая организация:

Московский энергетический институт (технический университет), г. Москва.

Защита диссертации состоится 23 июня 2000 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 063.37.02 в Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68 (зал заседаний Ученого совета КГТУ, А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке технологического университета.

Автореферат разослан ^ мая 2000 г.

Учёный секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

ГРСК- О

Актуальность проблемы. Диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному изучению теплофизических свойств органических жидкостей, на значения которых при измерении влияет радиационный теплоперенос ( А,, а, % ).

Необходимость исследования теплофизических свойств (ТФС) вызвана:

» во-первых, обеспечением науки и техники достоверной справочной информацией о свойствах технически важных жидкостей. Имеющиеся в настоящее время справочные значения ТФС, в частности приведенные в справочниках по теплопроводности жидкостей и газов, базируются, в основном, на экспериментальном материале, полученном традиционными методами измерения. Результаты, полученные традиционными методами (метод плоского слоя, метод коаксиальных цилиндров, метод нагретой нити), искажены радиационным теплопереносом, т.е. являются эффективными значениями ТФС. Эти значения могут отклоняться от истинных молекулярных более, чем на 20%, так как большинство органических жидкостей при толщине исследуемого вещества, равном 0,5^-0,7мм, которое имеет место в условиях традиционного эксперимента, являются полупрозрачными средами.

• во-вторых, возможностью автоматизации технологических процессов и контроля качества выпускаемой продукции, что достигается измерением ТФС сырья на входе в аппарат химического производства или товарного продукта, выходящего из реактора.

• в третьих, с научной точки зрения, изучение ТФС жидкостей является одной из важнейших задач современной физики, поскольку вопрос о природе теплового движения непосредственно связан с фундаментальными проблемами жидкого состояния вещества, которые в настоящее время нельзя считать решенными.

Когда нет завершенной теории, особое значение приобретают экспериментальные исследования, которые обеспечивают недостающей информацией.

По сведениям международной комиссии по термодинамике и термохимии, ежегодно появляется потребность в данных о свойствах 10-15 тысяч веществ и материалов, очевидно, что только создание высокопроизводительных прецизионных методов комплексного измерения свойств может решить эту проблему. Одним из таких методов является реализованный нами метод импульсно нагреваемого малоинерционного зонда в стадии иррегулярного теплового режима в автоматизированном варианте.

Принципиальной особенностью этого метода является то, что за время измерения тепловая волна от зонда проникает в среду на очень маленькую глубину. Если эта глубина меньше длины свободного пробега фотона, то зондируется прозрачная среда и получаемые значения ТФС можно отождествить с молекулярными.

Наряду с разработкой методов измерения, отвечающих современным требованиям науки и техники, необходимо развивать исследования, приводящие к созданию обобщающих методов расчета и прогнозирования ТФС.

Настоящая работа выполнена в соответствии с координационными планами НИР АН СССР и НИР РАН по комплексной проблеме «Теплофизика и теплоэнергетика» 1986-2000 (п.1.9.1.1.2.1.).

Цель работы.

> Разработать способ измерения температуропроводности жидкостей, не искаженной радиационным теплопереносом.

> Разработать теоретические основы комплексного измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке.

> Создать экспериментальные установки для комплексного измерения теплофизических свойств жидкостей методом импульсно нагреваемого зонда при давлениях до 50 МПа и температурах до 650 К.

> Разработать и создать автоматизированные системы измерения теплофизических свойств веществ на базе персонального компьютера.

> Получение экспериментальных данных по комплексу теплофизических свойств представителей различных классов органических соединений, не искаженных радиационным теплопереносом.

> Оценка величины радиационной составляющей в значениях теплофизических свойств органических жидкостей, исследованных ранее традиционными методами, для разработки методики расчета по эффективным значениям свойств их молекулярных значений.

> Провести обобщенный анализ экспериментальных данных с целью получения единых уравнений, описывающих и прогнозирующих ТФС представителей различных классов органических соединений.

> Получение экспериментальных данных по ТФС органических жидкостей в потоке.

Научная новизна. К наиболее существенным научным результатам можно отнести следующее:

□ Разработан способ измерения температуропроводности,жидкостей, не искаженной радиационным теплопереносом на базе метода импульсно нагреваемого зонда. Способ защищен патентом на изобретение.

□ Разработаны теоретические основы комплексного измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке.

□ Впервые метод импульсно нагреваемого зонда реализован в автоматизированном варианте на основе импульсной и вычислительной техники, позволяющий измерять комплекс ТФС. Автоматизированные устройства защищены двумя патентами на изобретение.

□ Разработана математическая модель теплообмена между потоком вязкой несжимаемой жидкости и импульсно нагреваемой пластиной, позволяющая определить характеристики температурного пограничного слоя, внутри которого тепло передается практически только кондук-тивным механизмом.

□ Измерена теплопроводность 29, температуропроводность 7 и тепловая активность 2 жидкостей, относящихся к 10 классам органических соединений, при температурах до 650К и давлениях до 50 МПа. Теплопроводность 19 и температуропроводность 5 из этих жидкостей измерены впервые. Полученные значения теплофизических свойств не искажены радиационным переносом энергии.

□ Предложена методика оценки радиационной составляющей теплопроводности различных веществ и корректировки значений А,Эф, полученных традиционными методами измерения.

□ На основе закона соответственных состояний получены единые уравнения, описывающие и прогнозирующие ТФС представителей различных классов органических соединений в широком диапазоне параметров состояния.

□ Измерены теплофизические свойства жидкостей в потоке. В соответствии с этим на защиту выносятся:

Результаты теоретического и экспериментального исследования теплофизических свойств органических жидкостей в потоке. Математическая модель теплообмена между потоком вязкой несжимаемой жидкости и импульсно нагреваемой пластиной. Теоретические основы измерения теплопроводности, температуропроводности, кинематической вязкости жидкостей в потоке в течение одного импульса нагрева малоинерционного зонда.

Автоматизированные экспериментальные установки, позволяющие измерять в течение одного импульса нагрева комплекс теплофизических свойств жидкостей, не искаженных радиационным теплопереносом. Способ

измерения температуропроводности методом импульсно нагреваемого зонда.

Результаты измерения теплофизических свойств представителей 10 классов органических соединений в широком диапазоне параметров состояния, представленные в виде таблиц экспериментальных данных и обобщающих зависимостей.

Результаты теоретического и экспериментального исследования влияния радиационного теплопереноса на значения теплофизических свойств органических жидкостей. Методика оценки поправки на излучение для корректировки эффективных значений теплофизических свойств жидкостей, измеренных традиционными методами исследования.

Практическая ценность Данные по теплофизическим свойствам представителей 10 классов органических соединений, не искаженные радиационным теплопереносом, представляют практическую ценность для обеспечения научно-исследовательских и проектных организаций и предприятий достоверными данными о свойствах технически важных веществ.

Разработанные теоретические основы измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке, выраженные в виде критериальных зависимостей, представляют практическую ценность для разработок, проводимых в рамках создания систем автоматизации производственных процессов.

Реализация результатов работы. Полученные нами молекулярные значения теплопроводности толуола, н-октана и н-гексадекана вошли в справочники:

1. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов./ Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов A.A., Тоцкий Е.Е. М. Энергоатомиздат, 1990. 350 с.

2. Handbook of Thermal Conductivity of Liquids and Gases./ Vargaftik N.B., Filippov L.P., Tarzimanov A.A., Totskii E.E. CRC Press. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo. 1994. 358 p.

Результаты работы введены в информационную базу данных системы АССИСТЕНТ, функционирующей во Всероссийском научно-исследовательском центре стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ (ВНИЦСМВ) ГОССТАНДАРТА России, с целью обеспечения научно-исследовательских и проектных организаций и предприятий достоверными данными о ТФС веществ (Москва). Апробация работы. Основные положения и результаты доложены и обсуждены на-.

♦ 12, 13, 15 European conference on thermophysical properties (Viena, Austria, 1990; Lisbon, Portugal, 1993; Wurzburg, Germany, 1999);

♦ 11, 12, 13 Symposium on Thermophysical Properties (Boulder, Colorado, USA, 1991, 1994, 1997);

♦ 1ой и 2ой Международной теплофизической школе (Тамбов, 1990, 1995);

♦ 5ой Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Казань, 1999);

♦ 9ой теплофизической конференции СНГ (Махачкала, 1992);

♦ 8ой Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ (Новосибирск, 1988);

♦ 2ой, Зеи Всесоюзной студенческой научной конференции "Интенсификация тепло- и массообмена в химической технологии" (Казань, 1984, 1989);

♦ итоговых научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского государственного технологического университета в 1979-2000 г.г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 49 печатных работ в отечественной и зарубежной литературе. Получено 2 патента на изобретение. Основные работы приведены в конце автореферата.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из

введения, 7 глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложения. Полный объём диссертации 325 страниц, основного текста - 253 страницы машинописного текста, 68 рисунков, 21 таблица, 9 страниц приложения. Список литературы включает 173 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность и практическая значимость работы, кратко характеризуются основные задачи и содержание диссертации.

Первая глава посвящена теоретическому обоснованию измерения теплофизических свойств веществ методом импульсно нагреваемого зонда.

Метод импульсно нагреваемого зонда базируется на использовании уравнения теплопроводности в виде

(9T/ör)-aV2T' = 0.

Постановка задачи для идеальной модели плоского источника теплг при т > 0 следующая:

^ = о:

г* ах2

При следующих краевых условиях, в силу симметрии температурного поля относительно оси х: при х = 0, Т' = 0; при X -> <х>, Т' -> 0 ; при X = О -Х{дТ'/дх) = я5, где Т' = Т - Т0 -

Решая (1) относительно температуры пластины для двух моментов времени, получается зависимость для определения тепловой активности % жид кости, в которую погружен плоский источник тепла (Г. Карслоу и Д. Егер Теплопроводность твердых тел. М. 1964):

Постановка задачи для идеальной модели линейного источника те пла в силу симметрии температурного поля при т > 0 следующая:

дТ ас

Гд2Т 1 ат' + -

(з:

У

^дг2 г дг

При следующих краевых условиях: при т = О , Т' = 0; при Г -> оо Т' -> 0 ; при Г = Го, -2лг0Х.(ЗТ75г) = .

Решая (3) относительно температуры линейного источника тепл: (Г. Карслоу и Д. Егер)

Т = (Я|_/4яА.)- 1п(4ат/г02с)

для двух моментов времени, с достаточной степенью точности, получаете: зависимость для определения теплопроводности А, жидкости, в которун погружен источник тепла:

^ шЫ-ч) 4я Т'г -

Измерениям можно придать комплексный характер, если использо вать плоский источник тепла ограниченной ширины. Постановка задач] для идеальной модели плоского источника тепла бесконечной длиш -оо<у<оо, ограниченной ширины -В/2<х<В/2 при т>0 еле дующая:

эт

— = а дх

( д2Т Э2ТЛ {дк2 дг2

При следующих краевых условиях, с учетом симметричности температурного поля относительно осей х и 2: при г - 0, Т' = 0; при X —> оо, Т' -> 0; при г оо, Т -» 0; при х > (В/2), -\(сГГ/дх) = Я(_; при т. = 0,

-х(атуаг)=ч8.

При х —> 0 решение уравнения (5) асимптотически приближается к решению идеальной модели плоского источника тепла (2). При т -» оо решение уравнения (5) асимптотически приближается к решению идеальной модели линейного источника тепла (4) (Дроздов С.А., Салохин В.Ф. ИФЖ. 1972. №6).

Если одна из плоскостей плоского источника тепла ограниченной ширины контактирует со средой, имеющей свойства А.',а', а другая - со средой - А.",а", то при т -> 0 и х -» °о получаются соответственно:

Яь Цтг/т,) Х >/л(Т2- Т.,') 2Х п Тг-Н

Приведённые в первой главе модели справедливы для идеальных источников тепла. Хотя применяемые в качестве источников тепла зонды практически соответствуют моделям, все же приходится вносить некоторые поправки на отклонение от идеальности. Рассматриваются следующие поправки: на влияние тепловой инерционности зондов, на влияние конечности характерных размеров, на излучение с поверхности зондов. Сумма всех вводимых поправок в случае измерения А. органических жидкостей линейным зондом 0 5 мкм в наших опытах не превышала 1-2%. А при измерении X и А, плоскими зондами сумма поправок не превышала 4-6%. В случае же измерения а по компенсационной схеме (рис. 1) отпадала необходимость во введении поправок.

Вторая глава посвящена реализации приведенных выше моделей для измерения ТФС.

Для практического воплощения моделей необходимо: создать зонд с определенной геометрией и размерами, нагреть его с помощью устройства, генерирующего прямоугольный импульс напряжения, измерить изменение его температуры во времени.

Для измерения ТФС использовались плоские и линейные зонды. Плоские зонды были двух видов: свободные и напыленные. Свободные плоские зонды изготавливались из платиновой фольги толщиной 0,9 мкм, шириной 21, 79 и 350 мкм и длиной около 30 мм и использовались нами для измерения х и А, органических жидкостей по модели (5). Погрешность и зондом оценивается в 3%.

Напыленный на

лавсановую подложку

алюминий толщиной 200А (ширина напыленной

дорожки составляла 0,1 или 1 мм, а длина 100 мм) использовался в качестве плоского зонда. Погрешность измерения х и ^ органических жидкостей этим зондом по зависимостям (6) и (7) оценивается в 3%. Кроме исследования жидких сред напыленные зонды

использовались нами для измерения х и ^ газов (воздух), твердых тел (кварцевое стекло, лавсан).

Если известна температуропроводность плёнки (газообразной, жидкой или твердой), с которой контактирует зонд, то можно измерить её толщину. Для этого используется уравнение, полученное Спириным для эффективной глубины проникновения температурного поля в среду

£эф = (¿¡/-Ул)Уат . Погрешность измерения толщины пленок, по нашей

оценке, составляет 4-5%; она, в основном, зависит от надежности данных по температуропроводности.

В качестве линейного источника тепла используется платиновая проволока 0 5 мкм длиной 30-80 мм. Этими зондами измерены А, и а органических жидкостей. Погрешность измерения к - (1-1,2%), а а - 3%.

Погрешность результатов измерений определялась в соответствии с ГОСТ8.207-76.

На рис.1 приведена одна из схем измерения с автоматизированным устройством управления измерением, сбора информации и обработки результатов. Использование метода импульсно нагреваемого зонда с указанным устройством позволяет получить: высокоскоростной прецензионный метод измерения ТФС в течение одного импульса нагрева зонда; значения ТФС в ходе динамических процессов (химические реакции,

омерения этих свойств свободным плоским

Рис.1. Функциональная схема электрических измерений.

поток и др.); возможность одновременного (в течение одного импульса нагрева) измерения X, % , V; возможность проведения измерения без термостатирования или поддержания постоянства давления исследуемой жидкости.

Сопротивление зонда включено в мостовую схему (рис. 1). Питание мостовой схемы - от кислотного аккумулятора постоянного тока. Импульсное напряжение заданной длительности формировалось оптронно-транзисторным ключом К1. Оптрон развязывает задающие цепи от мостовой схемы. Резисторы Г?6 - малоиндукционные магазины

сопротивлений Р4830/1. Длительность импульса (3-10"3-н30 с) задаётся с клавиатуры персонального компьютера ПК (рис.1). Она формируется программно собственным кварцевым генератором компьютера и через блок согласования БС подаётся сигнал на открытие и после истечения необходимого времени - на закрытие оптронного ключа К1. Напряжение разбаланса мостовой схемы измеряется с помощью аналого-цифрового преобразователя АЦП Ф4223 класса точности 0,25.

Согласование уровней напряжения разбаланса моста и пределов измерения АЦП производится усилителем-нормализатором У. За время импульса в диагонали мостовой схемы возникает сигнал разбаланса, с диагонали моста измеряется 224 значения напряжения разбаланса в течение одного импульса нагрева. В течение второго импульса производится измерение величины тока, протекающего через зонд. Ток измеряется с помощью АЦП и образцовой катушки сопротивления (класс точности 3,002 на 1 Ом), включённой в диагональ мостовой схемы. Переключение ;хемы на измерение напряжения или тока производится с помощью ключа <2. Перед каждой подачей измерительного импульса автоматически изменяется коэффициент усиления усилителя У с помощью нормального шемента НЭ-65 (класс точности 0,005).

Измеренное напряжение разбаланса мостовой схемы пересчитыва-тся в приращение сопротивления зонда, а затем по тарировочной зависи-юсти - в приращение температуры. Предварительно зонд тарировался по бразцовому платиновому сопротивлению ПТС 10. Во время опытов сила реющего тока была 5-10 мА, при этом нагрев зонда не превышал 1-2 К.

Длительность импульса нагрева зонда определялась из условия

прозрачности» исследуемой среды тепловому излучению: ¿эф«£, где

' - средняя длина свободного пробега фотона. Величина I определялась

э к . Значение к рассчитывалось по снятым нами или имеющимся в ли-:ратуре спектрам поглощения исследованных жидкостей. Проведенные ючеты показали, что условие «прозрачности» для исследованных нами

веществ соблюдается при длительности импульса т<0,1 с. Величина поправки на радиационный теплоперенос, вводимая на измеренные нами значения ТФС, не превышала 0,2-0,3%.

Для измерения температуропроводности в одно из плеч мостовой схемы введен компенсационный зонд (подобен Рн), который предназначен выдавать постоянный сигнал сравнения. Это обеспечивается тем, что во всех измерениях Рк находится в одной и той же среде (н-пентадекан), а также тем, что сила тока в обоих плечах моста поддерживается неизменной, т.е. температурные изменения компенсируются дополнительным магазином сопротивлений Р6. Методика измерения а приводится в четвертой главе. После измерения а перевод схемы (рис.1) на измерение )[ и 1 проводят, замкнув накоротко вход и выход компенсационного зонда при значении сопротивления равного нулю.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию теплопроводности жидких органических соединений.

Принцип подбора веществ для их исследования (см. табл.) и определения параметров состояния заключался в следующем. Необходимо было охватить как можно больше рядов органических соединений. Первые члены рядов с числом атомов углерода меньше 2-3 не исследовались, т.к. их жидкое состояние приходится на область комнатных и ниже температур, где радиационный тепловой поток мал. Измеренные при этих температурах ТФС веществ традиционными методами можно в первом приближении отождествить с молекулярным. Особое внимание уделялось измерению ТФС при высоких температурах, вплоть до температур термического разложения, где эффект влияния излучения на результаты измерения традиционными методами максимален. Напротив, особого внимания на измерение ТФС при повышенных давлениях нами не уделялось, поскольку эксперименты показали, что в пределах погрешности измерений эффект влияния давления на ТФС, как для молекулярных, так г эффективных значений свойств был одинаков. Всего исследован; теплопроводность 29 жидкостей, относящихся к 10 классам органически) соединений в диапазоне температур от 273 К до 630 К и давлений от 0, МПа до 50 МПа.

С ростом Т расхождения полученных нами значений о справочных X. увеличиваются до 23% (см.табл.).

Представляет интерес исследование молекулярной теплопроводност ПМС-200 - высокомолекулярной органической жидкости, представля1 щей собой совокупность полимерных цепочек линейной и разветвленно структуры. Во всём исследованном диапазоне температур (298-520К) наш результаты хорошо (расхождения не более 1,5%) согласуются с данным]

Расторгуева и Немзера, полученными методом коаксиальных цилиндров. Это указывает на то, что ПМС-200 относится к сильнопоглащающим жидкостям, что подтверждается также результатами расчётов Хг (менее 1% от А.м при 519 К) с использованием ИК- спектра поглощения.

Исследованные вещества. Таблица Хэ - Xе

ВЕЩЕСТВО Хим.форм Свойство Р, МПа т,к Xе

Н-ГЕКСАН СеНи Х,у 0,1 293 %

H-OKTAH С,Н„ A,,T,v Р* 273-374 -1,2-5-5,2

Н-ДЕКАН СщНгг X Ре 293-374 -1,2+-5,2

н-додекан C12H2S X 0,1-50 323-643 -3,0*-15

н-тридекан СиН» X 0,1-50 294-520 -1,5^-9,7

н-тетоадекан С14Нзо X 0,1-50 323-520 -1,7ч-8,6

н-пентадекан С15Н12 X Ре 520 -6,5

н-гексадекан С«Нм X Ре 325-524 -2,8^-9,0

н-окта декан СцНз» X 0,1-50 320-470 -1.&5-7.1

н-тетоакозан C«Hso X Р<= 273-360 -2,3^-2,6

1-ГЕКСЕН C(Hl2 X 0,1-30 300-422 -5,6^-11

1-OKTEH с,н„ X 0,1-30 324-520 -5,4^-18

1-НОНЕН С9Н11 X 0,1-50 323-597 -2,5^-14

дифенил СиНю X Рс 353-631 -3/U-23

диф.эфир С12Н10 X Ре 325-485 -3,2^-9,4

триэтиламин CeH1sN X Р. 325-485 -1,7-s~7,3

масл.кисл. с«н,о2 X Ре 295-413 -1,4-5-4,1

октил бром. C«H,rBr X Ре 298-443 -0,9*-6,8

гексип.спирт С6НмОН X 0,1-30 297-414 -0,3^-4,1

децил.спирт CtoH¡iOH X Ре 297-414 -1.2-5-3,7

ДАУТЕРМ (26,5%дифэиил+ 73,5% лиф.эфио) X PS 293-576 +0,4^-4,6

ПМС-200 X Ре 298-520 -0,7-5-0,6

БЕНЗОЛ C6HS Х.а 0,1-50 292-598 -2,7-5-5,1

ТОЛУОЛ С7Н, Х,а Ре 293-374 -1,5^-5,7

О-КСИПОЛ С«Н)о Х,а Ре 293-493 -2,3--4,6

м-ксилол CiHte Х,а Ре 293-493 -1,7-5-6,8

п-ксилол С1Н10 Х.а Р* 293-493 -2,3-5-5,9

ЭТИЛБЕНЗ. CjHio Х.а 0,1-30 293-593 -0,1-5-12

изопроп.бенз. CjH-12 Х.а 0,1-30 293-593 -0,U-5,1

Четвертая глава посвящена способу и результатам измерения емпературопроводности жидких ароматических углеводородов.

Способ измерения температуропроводности основан на баланси-овке моста (рис. 1), задания характеристик импульса, измерении измене-

ния значений напряжения на диагонали моста и построении термограммы предварительно для эталонного вещества. При этом согласно модели (3, 4), определяют для некоторого момента времени величину

кэт = (т;1ЭЭ -т;0)Л9фьэ, (8>

где Кэт - расчетная величина для эталонной жидкости, Т{.зэ и - избыточная температура зонда в моменты времени х;ээ и тд, ^9Ф|эз = (Т^зз -Т;о]/1п(х|ЭЗ/то). Затем балансировку моста, задание характеристик импульса, измерение п дискретных значений напряжения, построение термограммы проводят для исследуемого вещества, определяют Т^. -ТЧо, и х\, при условии

кзт=к^(т;.-т;0)/1дФи (9)

где К; - расчетная величина для исследуемого вещества, Т^. - избыточная температура зонда в момент времени 1д<р| = (Т^. )/1п(т,/тц) и рассчитывают значение коэффициента температуропроводности исследуемого вещества по зависимости

Щ =(арэ^ээ)/^ (Ю)

где 3\ и а;ээ- температуропроводность соответственно исследуемого и эталонного веществ.

Измерены температуропроводности бензола, толуола, о-м-п-ксилолов в диапазоне температур 290-500К по линии насыщения Температуропроводность этилбензола и изопропилбензола измерена I диапазоне температур 290-600К и давлений 0,1-30 МПа. Измеренньк значения а и Я ароматических углеводородов взаимосогласованы, т.к исследованы одним и тем же измерительным узлом при одних и тех же Р и Т. Рассчитанные по таким значениям а и X величины други) теплофизических свойств -Xй ^рР так же взаимосогласованы.

Расхождения наших значений а со справочными при высоки; температурах доходят до 10%, это объясняется тем, что в традиционны: методах измерения не учитывается радиационный тепловой поток.

Полученные нами значения ТФС достоверны в пределах погрешно сти измерений. Достоверность наших значений также подтверждается со гласием, в пределах погрешности, с результатами других исследователе? которые получали ТФС, не искаженные радиационным теплопереносом.

Пятая глава отвечает на вопрос, можно ли исправить огромный экспериментальный материал по эффективным значениям ТФС органических жидкостей, накопленный за многие годы исследований, чтобы получить из них молекулярные значения.

Исследован вопрос влияния на каждое из ТФС радиационного теплопереноса в традиционных измерениях. Из известных зависимостей

СРр = Я/а; х = Я/л/а (11,12)

видно, что т.к. теплоёмкость н< и а одинаково искажаются радиационным теплоперено-сом. Если обозначить к, как коэффициент искажающий А. и а радиационным теплопе-реносом, то зависимость (12) запишется в виде:

Из зависимости (13) видно, что коэффициент, искажающий %, выразится, как -*/к .

Из проведенного анализа зависимостей (11-13) можно сделать вывод, что для оценки радиационной составляющей, присутствующей в значениях ТФС, полученных традиционными методами, достаточно определить её влияние на одно из свойств - на наиболее изученное А..

Для оценки радиационной составляющей теплопроводности Хт, присутствующей в А-эф, приводится краткий обзор теоретических решений задач радиационно-кондуктивного теплообмена. Для решения этих задач необходимо располагать сведениями по оптическим свойствам среды и раничных поверхностей. Из всех свойств сложнее оценить коэффициент юглощения вещества. Основную информацию о коэффициентах поглоще-шя веществ получают из экспериментально снятых спектров поглощения. 3 справочной литературе имеются единичные данные по ИК - спектрам юглощения исследованных веществ.

зависит от механизма переноса тепла, то А

♦ Дифенил (Буртон, Зибланд) о Дифенил (настоящая работа) А Триэтиламик (Ридель)

А Тркэтиламин (настоящая работа)

• н-Гексиловый спирт (Васильковская)

О н-Гексиловый спирт (настоящая работа)

Рис. 2. Коррекция X эф органических жидкостей на радиационный перенос энергии.

На спектрометре 1Ж-20 были сняты спектры поглощения к-додекана, 1-нонена, триэтиламина, метилэтилкетона, масляной кислоты, гептилового спирта, ПМС-200 при комнатной температуре и дифенила при 353 К в диапазоне длин волн 2,5-25 мкм. На этот диапазон длин волн при температурах 290 - 360 К приходится 96 % энергии излучения абсолютно черного тела. Также снят спектр поглощения н-пентадекана при температурах 298, 373, 473К.

Как уже отмечалось, наши данные по X расположены систематически ниже результатов прежних измерений. Для объяснения причин расхождений была рассчитана величина радиационной составляющей теплопроводности Хгв диапазоне

Т=300-н600К для некоторых исследованных органических веществ (н-додекана, н-

пентадекана, 1-

нонена, гексилового спирта, дифенила, триэтиламина, бензола). При расчетах Хг применялось селективно-серое приближение с использованием ИК-спектров поглощения. Реальный спектр заменялся моделью прямоугольных серы; полос (60-70 полос), в пределах каждой из которых производился расче Яг по модели Польца с последующим интегрированием по всему спектр) Расчёт по этой модели реализован на персональном компьютере. При это; предполагалось, что спектры поглощения с температурой меняются нес) щественно. Расчеты радиационной составляющей проводились примет тельно к условиям проведения экспериментов (метод коаксиальных цилш дров с величиной зазора Н=0,5-0,7мм). В диссертации приведены значенг радиационной составляющей, полученные расчетным путем и на основани

Алкены (эксл. Н=0,5мм) Алканы {эксп. Н=0,5мм) 'Алканы (расчет Н=0,5мм) 'Алканы (расчет Н=5,0мм) Спирты (эксп. Н=0,405мм) Спирты (расчет Н-0,5мм)

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Рис. 3. Зависимость Я., от количества атомов

углерода тс при Т=418К..

¡периментальных данных. Имеет место удовлетворительное согласие жду ними (в пределах 1-1,5%).

На рис.2, показано, что внесение поправки на радиационный тепло-ренос уменьшает расхождения данных, полученных традиционными мерами, с нашими результатами с 6-23% до 1 -2%.

На рис 3 приведена зависимость радиационной составляющей теп-проводности, присутствующей в справочных данных по X, от числа ато-1В углерода ПЛС в молекуле. Кривые 1 и 3 (соответственно для н-алканов 1-алкенов) построены по опытным данным для толщины исследуемого оя Н=0,5мм, а кривые 2 и 4 (для алканов) -результаты расчетов по моде-[ Польца в селективно-сером приближении, соответственно для Н=0,5мм Н=5,0мм при ё = 0,2. Видно, что имеет место удовлетворительное согла-[е между экспериментальными (кривая 1) и теоретически рассчитанными ривая 2) значениями А,г. Экспериментально полученные значения А,г для жанов и алкенов в пределах погрешности измерений совпадают. Для ал-шов максимальное значение Хг наблюдается для жидкостей с числом

гомов углерода 14-20. Так для С^Нзз оптическая толщина х = кН =2,0. [ри тс <14-20 в ряду алканов %т уменьшается, что свидетельствует о эм, что жидкость становится прозрачной для ИК излучения. Для н-алканов 1-алкенов при изменении числа атомов углерода с 16 до 7 х уменьшается 1,6 до 0,7. При шс >14-20 Яг уменьшается, что свидетельствует о том, то жидкость становится оптически толстой средой, плохо пропускающей [злучение. Так для С24Н50 х =4,2. При больших толщинах (кривая 4) н-лканов значение А.г уменьшается при увеличении гг>с с 7 до 15. При тагом зазоре (Н=5,0мм) величина х изменяется от 7,5 до 16. В ряду спиртов 1ри Н=0,405 мм увеличение т^ от 6 до 10 ведет к уменьшению Хг. При

гакой толщине с увеличением тс от 6 до 10 в ряду спиртов х изменяется зт 2,5 до 3,8. Все это подтверждается характером изменения радиационной функции Польца, которая для £=0,2 имеет максимум при х «2,0.

Расчет Я.г для внесения поправок в результаты традиционных методов измерения очень сложная задача. Для упрощения этой задачи нами предложена следующая методика внесения поправки на радиационный перенос энергии в значения А,эф .

При отсутствии непосредственных экспериментальных данных Ход органических жидкостей её величину при различных температу| можно оценить по имеющимся сведениям об Х-эф , внося соответству щую поправку на радиацию. Анализ проводился применительно к толщу исследуемого слоя Н=0,5мм и степени черноты граничных поверхност е =0,1 (не сильно окисленных металлических поверхностей, что чаще вс( встречается в экспериментальных установках по исследованию А, жид1 стей традиционными методами).

Из зависимости "Кг для селективно-серого приближения температуры видно, что коэффициент пропорциональности при Т3 связ для каждого вещества со значением интегра 1 АС 1

|Э1(х)!х; Хт =~0Оп27*\т{х)ах, (14)

О 3 о

где х - долевой вклад участка длин волн в общий поток излучения.

Анализ экспериментальных и расчётных данных показывает, ч-имеются группы веществ, для каждой из которых значение интеграла погрешностью Хг/Я.ц/| в пределах 1-2%) можно считать постоянным. Ра сматриваемые вещества были условно разбиты на три основные группы: первой группе относятся сильно поглощающие жидкости (ПМС-200, пе] вые два представителя ряда одноатомных спиртов (метанол, этанол) и пе] вые два представителя ряда одноосновных органических кислот (муравы ная и уксусная)). Ко второй труппе относятся интенсивно поглощающи жидкости (представители ряда одноатомных спиртов и одноосновных м слот, исключая первые два). К третьей группе относятся умеренно поглс щающие жидкости (все остальные исследованные органические соедини ния).

Тогда расчётная формула для определения кг примет вид:

А.г ^<т0П2В,Т3, (15

где В; - значение функции для каждой из перечисленных групп.

При обработке экспериментальных, данных методом наименьших щратов для каждой группы веществ получены следующие значения ко-фициентов В:

В^ =0 для первой группы;

В 2 =8,4-10"5 м"' для второй группы;

В3 =11 ,б-10"5 мл для третьей группы.

Располагая опытными данными Я-эФ и рассчитав величину Хг по авнению (15), можно найти значение молекулярной теплопроводности

06)

)авнение рассчитанных и экспериментальных значений Хм для исследо-нных в настоящей работе органических жидкостей (всего 15 веществ), »казало, что расхождения не превышают 2-3%.

Предложенная методика пересчета эффективных значений ТФС в лгинные молекулярные справедлива для рядов алканов с изомерами, алкеев, ароматических угле->дородов, одноосновных шртов, органических (слот, эфиров, аминов, шогенопроизводных и р. в диапазоне темпера-/р 300-600К.

Шестая глава освящена обобщению ак полученных нами, так другими исследовате-ями молекулярных зна-ений ТФС органических сидкостей.

Одной из целей, феследуемой при

»бобщении ТФС, является юлучение зависимостей, юзволяющих 1рогнозировать свойства ?еществ, не доступных зля измерения методом импульсного нагрева. К таким веществам относятся

ОЗган ОГ^тн

ОнЛман О^Ъзжп*

01-Гвсш □ЭУГВЧ □Чяърэолэд угфЭД

ОД^тргэч ОЗМЗТУТГЕНГ^ А 23д*вИТ»МаН

хЗюигот» *2 ^егуп 3 эпттенга*

02ьегуггшган ДЗмэпттчгэн

О^реснЯ^а

С ГЬффгсрааан .^ГЦлфцмпгциож

фТринугэ***

—Дмт^Ш» ♦н-Гвта* ¿нОоэ*

хн-Трдавм

^нГводеен ♦ нОа^рш

■иТорвазд ¿•Ежзсп ■■Тагусп

02 $4 йб (18 ТГГ^ 1

Пс. 4 Эавпамааь ^^ТЛу.

сильно ассоциированные органические жидкости (первые члены ря/ спиртов и органических кислот и др.)- Сильно ассоциированные жидкое обладают высокой электропроводностью, за счёт чего может происход! электрическое шунтирование зонда, что вызовет неправильное определен величины теплового потока, выделяемого с поверхности зон, Электроизоляционных покрытий, стойких к высоким температурам агрессивным средам и обладающих малой толщиной (десятки Ангстре! чтобы минимально исказить модельные задачи (1-7), пока не существует.

Для получения обобщающих зависимостей использован зак соответственных состояний. Теплопроводность жидких органическ соединений на линии насыщения (см. рис. 4) хорошо описывает однопараметрическим законом соответственных состояний

Однако, от этого закона отличаются данные по первым членг рядов углеводородов, представителям класса одноатомных спиртов одноосновных кислот.

Для описания и первых членов рядов углеводородов, представит лей спиртов и кислот используем двухпараметрический закон соответс венного состояния, введя еще один критерий подобия О - фактор аце; тричности по Пицеру. Тогда уравнение, описывающее теплопроводное: органических жидкостей, будет иметь вид:

4^/^=0,5 = [ 1-1,3(т-0,5)+0,5(т-0,5)2 ]4 (1:

Н

где функция Н описывается полиномом четвертой степени от фактор ацентричности

Н = 1,37 - 3,090 + 9,09а2 -11,ЗП3 + 5,1 £14 (И

Отклонение экспериментальных значений X от рассчитанных п уравнению (19) для 57 веществ, относящихся к 14 классам органически соединений, включая и фторуглероды, не превышает 3%.

Для учета зависимости теплопроводности от давления используе1 трехпараметрический закон соответственных состояний

= + (20

где

АЯ- -10г3(1,05- те - 0,00229 л2)- |о,856- 1,38(т - 0,5)+1,9Э(т - О.б)2]- ?

¥ = 6,12 - 27,4а + 48,8а2 - 28.7П3

Отклонение экспериментальных данных от уравнения (20) (до давня 150 МПа) не превышает 3%.

Полученные обобщающие зависимости справедливы для алканов, енов, ароматических углеводородов, простых эфиров, аминов, предель-х. одноосновных кислот, галогенопроизводных, одноатомных спиртов, эруглеродов, нафтенов, изомеров алканов, углеводородов дифенилмета-юго ряда, углеводородов ацетиленового ряда, кремнеорганических теп-лосителей при 0,3< х <0,85 и 0,03<й < 50.

Для описания а и Срр на линии насыщения предложены авнения

0,5

1 - 1,87(т - 0,5) +1,91(т - 0,5)'

С21)

Срр = - = ¡1 + 0,854(т -0,5)- 2,29(т - 0,5)2 ] (22) а а^=05

Отклонение экспериментальных значений температуропроводности юматических углеводородов и алканов от уравнения (21) не превышает

'/о. Отклонение значений Срр от уравнения (22) не превышает суммарной

згрешности значений X и а, измеренных методом импульсно нагревае-ого зонда. Уравнения (21 и 22) справедливы для ароматических глеводородов и алканов при 0,4<т <0,85.Значения ^х=0,5 и Для

ада веществ приведены в диссертации.

По полученным уравнениям (20-22) можно рассчитывать юлекулярные ТФС еще не исследованных веществ.

Седьмая глава посвящена разработке теоретических снов измерения ТФС в потоке шдкости.

Для этого создана мате-(атическая модель теплообмена лежду потоком вязкой несжигаемой жидкости и импульсно ¡агреваемой пластиной ограниченной ширины. Решение выполнено для расчетной области, представленной на рис.5 в следующей постановке:

SU ,,3U W5U 1дР

— + U—+V— =---+ v

дх дх ду р дх

oV ..dv .,SV 1 дР

— + U— + V— =---+ V

дх дх ду р ду

д2и д2ил

ду

дсм a2vN

удх f 2

дх4

аи дУ

дх ду

дт „дт „ат'

-4 и-+ V-=

дх дх ду

0

гд2т

д2тл

дх4

ду-

Из уравнений (23) и (24) можно исключить давление, вводя фун ции тока \|/ и вихря С,: С, = ди/дх - ЭУ/Эу; дцг/ду = II; Эц//Эх = -V .

Рассмотрим случай, когда поле скоростей существенно влияет I распределение температуры вблизи поверхности пластины, а обрат» влияние температуры на скоростное поле незначительно. Это можно обо новать малой величиной перегрева пластины (1-2 К) относительно наб тающего потока и незначительным температурным изменением вязкост исследуемых органических жидкостей. В связи с этим допущением заш шем уравнения (23)-(26) в безразмерном виде:

дх Г] Re s

дТ -ат' х-,дТ

—+■ и—х-+V—— дх дх ду

J_v2f', Ре

(27)

(28) (29)

где

О = и/и*; V = v/u*; х = x¡L*; у = y/t.*; £ = s/(u*A-*}

х = t/(l*/U* ); Ре = Re- Pr = U* L7a; a=WCpP; Т' = (Т - Т0)/Т0 .

Граничные условия для системы уравнений (27)-(29) имеют вид: на

АВ Г' = О, ч» = з(у - у3/з)/2, £ = Зу; на EF у = а, (д2ц/ду2 )= -С,, - (эТ'/ду)= Ki; на ВС и AD Зу/5у = 0, (д2у/ду2)=-£, аТ'/эу-О; на CD дц/дх = 0, д^/дк = 0, дТ'/дх = 0. Начальные условия на EF бу-

определяться следующим образом: при т < 0; q = О, при X > 0; q = ist. В граничных условиях а - некоторое постоянное значение, опреде-мое в зависимости от расхода жидкости в сечении, Ki = (qj_ )/(A.Tq )

i Ki = (qsL* ]/(ATq ).

В ходе численного решения задачи (27-29) получаем контуры изо-iM, контуры линий тока и поля скоростей. Решения проводились при =3^-2000, Рг=4,5+45 (н-пентан-н1-гексадекан), Ki=0,000U(),001. При >0,001 нарушается принятое при выводе модели условие о не влиянии 1Я температур на поле скоростей. На рис.6 приведены контуры изотерм, ^считанные для октана при Re=3 в разные моменты времени после пода-импульса нагрева на пластину. Крайнюю изотерму с хорошим прибли-нием можно принять за границу температурного пограничного слоя.

На рис. 7. приведены экспериментальные термограммы, снятые для жтана плоским свободным зон-м. Как видно, до некоторого' мо-

нта времени тк термограммы, ятые для неподвижной жидкости

для движущейся, совпадают. Т.е.

этого момента термограмму >жно использовать для определе-[я тепловой активности или теп-'проводности. С увеличением орости потока отклонение термо-аммы, снятой в движущейся жид->сти, от покоящейся жидкости юисходит раньше.

Эксперименты по измерено ТФС жидкостей в потоке продались с использованием плохих свободных зондов из платино-)й фольги толщиной 0,9мкм, ши-лной 22 и 79 мкм, длиной 15-30 м и линейных зондов из платино-ш проволоки 05мкм, длиной 15-Э мм. Эксперименты проводились ри Ке=Зч-18000 и

ä=0,0001-0,001.

Рассчитанные по модели (27-29) термограммы совпадают с экспе-иментальными в пределах суммарной погрешности (4-5%).

Рис. 6. Контуры изотерм в расчетной области при обтекании пластины и-октаном при Ие=3 в различные моменты времени: а-т =0.01; в-т = 0.1; с - х = 1.0; д- х = 10.

На рис.8 приведены значения времени , до которого термогр; мы в движущейся жидкости и в неподвижной - совпадают. Из рис. 8 вид удовлетворительное согласие между рассчитанными по модели (сплош) линия) и экспериментально (плоскими зондами) определенными (зачерн ные точки) значениями тк. На этом же графике приведены результа эксперимента с линейным зондом для топлива Т-1, н-гексана и н-окта Здесь же приведены экспериментальные точки, полученные Кравчунс Тлеубаевым методом периодического нагрева линейным зондом для пентана и изооктана. Наблюдается удовлетворительное согласие наше эксперимента с экспериментом Кравчуна, Тле-убаева.

Из рис. 7. видно, что теплообмен между импульсно нагреваемой пластиной ограниченной ширины и потоком вязкой несжимаемой жидкости можно разбить на три этапа. В начальный момент времени температура пластины меняется как для асимптотического приближения идеального плоского источника тепла (рис. 7 линия 1). Этому моменту врем< ни соответствуют контуры изотерм, приведенные на рис.ба. Видно, что этот момент времени контуры изотерм расположены параллельно повер; ности нагрева.

При больших значениях времени имеет место асимптотическс приближение линейного источника тепла (рис.7 линия 2). Как видно из рт 6в контуры изотерм искривляются. И в пределе при т -> да контуры изс терм стремятся принять форму концентрических окружностей. Для первог и второго этапов нагрева зонда характерно, что контуры изотерм симмет ричны относительно вертикальной плоскости, проведенной через середин пластины, т. е. поток не искажает температурное поле. В первой и во вте

Рис. 7. Экспериментальные термограммы для н-октана (при В=79 мкм). Приближения идеального источника тепла: 1— плоского, 2-линейного.

I стадиях нагрева тепло передается практически только кондуктивным санизмом. В этих стадиях нагрева зонда диффузная составляющая урав-[ия энергии (29) существенно преобладает над конвективной. Часть тем-»атурного пограничного слоя, непосредственно прилегающая к зонду, в -орой кондуктивный механизм передачи тепла существенно преобладает ( конвективным, можно охарактеризовать как «диффузный» температур-й пограничный слой.

Третья стадия теплообмена характеризуется тем, что температура ютины перестает расти (рис. 7 линия 3). Этой стадии соответствуют кон->ы изотерм, приведенные на 6с, 6д. Как видно, толщина шературного пограничного >я на этом этапе перестает рас-На третьей стадии теплооб-иа конвективный механизм зедачи тепла преобладает над ядуктивным.

В начальной стадии на-;ва имеет место асимптотиче-эе приближение идеального оского источника тепла. Для дтверждения того, что в этой здии справедливо использова-е зависимости (2) для опреде-ния тепловой активности про-дем обобщенный анализ. На нове теории размерности, со-асно Пи теоремы получаем менение температуры зонда во емени в критериальном виде

Т' = С0 № Ро1'2, (30)

е коэффициент С0=яГ°"5-»лучен обобщением эксперимента и результатов расчета по модели (27-')• Полученное выражение (30) полностью соответствует уравнению (2).

Аналогично для второго этапа нагрева зонда получаем выражение, ютветствующее уравнению (4) для асимптотического приближения личного источника тепла:

Т' = С, КПпРо, (31)

;е коэффициент См= 1/4л -получен обобщением эксперимента и :зультатов расчета по модели (27-29). С использованием Пи теоремы

о Т-1 (лин)

о н-гексан (лин)

д н-октан (лин)

х изоокган (Кравчук...)

♦ н-октан (пл.22мкм)

10 100 1000

Рис. 8. Зависимость Тс от Ке^Рг0,33

определена верхняя временная граница применимости зависимости (31 условия, что поток искажает измеряемую величину А. не более, чем на 1

Ро<С„ (Ке&2утРе \

где С11=120.

Для третьего этапа теплообмена получили следующие выражен аналитическом и критериальном виде

Ч-и^-В 3 Яев

2

где Сз= 0,000716. Граница применимости (33) определяется выражение

Ро>С4 (Яевв)"1йРе"1,

где С 4 =140.

Из уравнений (33) следует, что этот этап теплообмена можно пользовать для измерения кинематической вязкости жидкостей. Погр ность измерения V оценивается в 6-10%. Погрешность измерения те1 вой активности и теплопроводности жидкостей в потоке плоским зон ограниченной ширины оцениваются в 3-4%. Погрешность измерения 1 а жидкостей в потоке линейным зондом оценивается соответственно в и 3-4%, о чем свидетельствуют результаты измерения этих свойств на г мере н-октана, н-гексана и топлива Т-1.

В результате нами получены теоретические основы одновреме! го (в течение одного импульса нагрева) измерения тепловой активно теплопроводности и вязкости жидкостей в потоке.

Как можно использовать непосредственное измерение ТФС в х технологического процесса? Качество выпускаемой продукции зачас зависит от состава входящего в аппарат сырья. Тепломассообменный г цесс в аппарате часто описывается критериальными зависимостями, кс рые могут использоваться в системах автоматического поддержания 01 мального технологического режима Для вычисления величины критер необходимо определение теплофизических свойств конкретной см< входящей в данный момент в аппарат.

В приложении приведены акт внедрения и использования рез} татов работы, программа, схема.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработан способ измерения температуропроводности методом пульсно нагреваемого зонда, защищенный патентом на изобретение.

2. Разработаны теоретические основы совместного (в течение одного пульса нагрева зонда 1-5 с.) измерения тепловой активности, теплог

водности и вязкости жидкостей в потоке методом импульсно нагреваемого зонда.

Разработанная математическая модель теплообмена между потоком вязкой несжимаемой жидкости и импульсно нагреваемой пластиной позволила определить характеристики температурного пограничного слоя, внутри которого измеряются неискаженные потоком теплофизи-ческие свойства.

Впервые метод импульсно нагреваемого зонда реализован в автоматизированном варианте на основе импульсной и вычислительной техники, позволяющий измерять комплекс ТФС в течение одного импульса нагрева. Автоматизированные устройства защищены двумя патентами на изобретение.

Проведено исследование теплопроводности 29, температуропроводности 7 и тепловой активности 2 жидкостей, относящихся к 10 классам органических соединений, при температурах до 650 К и давлениях до 50 МПа. Теплопроводность 19 и температуропроводность 5 из этих жидкостей измерены впервые. Полученные значения теплофизических свойств не искажены радиационным переносом энергии. Измерены ИК-спектры поглощения 9 веществ, с помощью которых в селективно-сером приближении рассчитана величина радиационной составляющей теплопроводности в результатах работ, выполненных ранее с помощью традиционных методов измерения. Расчёты объясняют причины расхождений (до 10-20%) наших данных с результатами прежних измерений.

Предложена методика оценки радиационной составляющей ТФС различных веществ для корректировки эффективных значений этих свойств, полученных традиционными методами измерения. Используя закон соответственных состояний подучены единые уравнения, описывающие и прогнозирующие ТФС представителей 14 рядов жидких органических веществ (апканы, алкены, ароматические углеводороды, простые эфиры, амины, предельные одноосновные кислоты, галогенопроизводные, одноатомные спирты, фторуглероды, нафтены, изомеры алканов, углеводороды дифенилметанового ряда, углеводороды ацетиленового ряда, кремнеорганические теплоносители) в широком диапазоне температур и давлений.

Измерены теплофизические свойства органических жидко-

стей в потоке.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

X, а, Ср, х> р, V -коэффициенты: теплопроводности, температурой водности, изобарной теплоёмкости, тепловой активности, плотности и нематической вязкости вещества; Т,Р -температура и давление;

избыточная температура; Т' -безразмерная избыточная температура; время; X, у,2, г-координаты; fg -радиус цилиндра; ч -плотность теплов потока; <р -угловой размер; тс-число молекул углерода, сг0 -постоян

Стефана-Больцмана; п -показатель преломления; к -интегральный ко фициент поглощения; ё - интегральная полусферическая степень черн< поверхностей; х- интегральная оптическая толщина; £ эф -эффекгив глубина проникновения температурного поля в среду; х = Т/ТКр ; фактор ацентричности; U,V -составляющие скорости; vj/,^-функции ток вихря, Re, Ре, Pr, Ki, Fo -числа Рейнольдса, Пекле, Прандтля, Кирпич« Фурье; L -характерный размер; В -ширина плоского 30t ä = (P-Ps)/Pkp.

индексы.

Нижние: S,L - с поверхности, с линии; 0 - начальный; эт(ээ),и - этал ное, исследуемое; эф,г ,м - эффективное, радиационное, молекулярное. Верхние: А-безразмерная; э -экспериментальное; р-рассчитанное; справочная.

Содержание диссертации опубликовано в следующих основных ра тах:

В патентах и изобретениях:

1. A.C. № И57428 СССР, МКИ4 G01N25/18. Устройство и способ для тематического определения коэффициента теплопроводности жид стей и газов. / Булатова Т.Г., Тарзиманов A.A., Акимов В.Н., Габи Ф.Р., - Опубл. 22.01.85, Б.И., 1985, № 19.-6с.

2. Патент на А.С.№2139528.РФ,МКИ4С0Ш25/18.Устройство и способ, измерения теплофизических свойств жидкостей и газов./ Габитов Ф Юзмухаметов Ф.Д., Тарзиманов A.A., Зайнуллин И.М., Саттаров \ (РФ).-№98100282; Заявлено 05.01.98; Опубл.Ю.Ю.99, Бюл. № 28.-7с.

В статьях:

3. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р. Шарафутдинов P.A., Применение ме да импульсного нагрева тонкой проволоки для измерения теплопров

ности жидкостей и газов.//В сб.: Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. Сб. Казань: КХТИ. 1985. С.14-17. Тарзиманов A.A., Шарафутдинов P.A., Габитов Ф.Р. Измерение молекулярной теплопроводности жидких алканов при давлениях до 50 МПа и температурах до 600 К.//В сб.: Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. Сб. Казань: КХТИ. 1988. С.86-89. Тарзиманов A.A., Шарафутдинов P.A., Габитов Ф.Р. Реализация метода импульсного нагрева для измерения молекулярной теплопроводности жидкостей и сжатых газов.// Метрология. 1989. № 1. С. 29-34. Тарзиманов A.A., Шарафутдинов P.A., Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Теплопроводность жидких н-алканов и 1 -алкенов, не искаженная радиационным переносом энергии. 1. Результаты экспериментального исследования. // Инж.- физ. журнал. 1990. Т.59. №4. С.662-667. Тарзиманов A.A., Шарафутдинов P.A., Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Теплопроводность жидких н-алканов и 1-алкенов, не искаженная радиационным переносом энергии. 2 Обобщение экспериментальных данных в широкой области параметров состояния. Инж,- физ. журнал. 1990. Т.59. №5. С.827-831.

Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Применение метода кратковременно нагреваемой проволоки для измерения температуропроводности жидкостей и газов. // В сб.: Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. Сб. Казань. 1991. С. 3-7. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Измерение молекулярной теплопроводности органических жидкостей методом импульсного нагрева проволоки с использованием ЭВМ,// В сб.: Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. Сб. Казань. 1992. С.43-48. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н., Юзмухаметов Ф.Д. Применение метода импульсного нагрева для различных теплофизиче-ских исследований.// Инж.- физ. журнал. 1992. Т.63. № 4. С.436-441. Tarzimanov А.А, Gabitov F.R., Yuzmuchametov F.D., Sharafutdinov R.A. On Estimation of the Radiant component at measurement of Liquid Thermal Conductivities at High Temperatures. // High Temperatures- High Pressures. 1993. V.25. P.67-70.

Тарзиманов A.A., Шарафутдинов P.A., Габитов Ф.Р. Радиационная составляющая теплопроводности н-алканов и 1-алкенов при различных температурах и давлениях.// Теплофизика высоких температур. 1994. Т.32. №5. С. 666-670.

Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Исследование молекулярной теплопроводности высокотемпературных органических теплоносителей методом импульсного нагрева./ Каз. Гос. Технологический ун-т. -Казань, 1994,- 6с.- Деп. В ВИНИТИ 17.06.94, №11520-В94.

14. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Измерение мол« лярной теплопроводности жидкостей, относящихся к различным kj сам органических соединений.// В сб.: Тепло-и массообмен в хим* ской технологии. Межвуз. Сб. Казань. -1995. -С.14-19.

15. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Теплопроводно высокотемпературных теплоносителей, не искаженная радиациош переносом энергии. // Теплофизика высоких температур.-1997. Т. №5. -С. 839-844.

16. Габитов Ф.Р. Математическая модель теплообмена между импуль нагреваемой пластиной и потоком вязкой несжимаемой жидкост] Каз. Гос. Технологический ун-т. -Казань, 1998.-ЗЗс,- Деп. В ВИНИ 1.07.98, В98.

17. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Теплопроводно различных органических жидкостей при высоких температурах Теплофизика высоких температур. -1998. Т. 36. № 3. -С. 517-í Tarzimanov A.A., Gabitov F.R. and Ponikarova I.N. Thermal Condukti of Various Organic Liquids at High Temperatures.// High Temperatun 1998. V. 36. №.3. -P.495-496.

18. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Теплопроводнс различных органических жидкостей при высоких температурах // Ж нал прикладной химии,- 1999. Т.72. Вып. 2. -С. 325-327.

19. Габитов Ф.Р. Применение метода импульсного нагрева для измере теплофизических свойств жидкостей в потоке.// Вестник Казанск технологического университета. -1999. № 1. -С.47-54.

20. Юзмухаметов Ф.Д., Габитов Ф.Р. Тепло-и температуропроводнс жидких ароматических углеводородов в интервале температур 293-К. / Каз. Гос. Технологический ун-т. -Казань, 2000.-4 с. Деп. в ВШ ТИ 19.01.2000, 111-В00.

В тезисах докладов:

21. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Шарафутдинов P.A., Юзмухаме Ф.Д. Молекулярная теплопроводность органических жидкостей. //В : Тез. докладов 8 Всесоюзной конференции по теплофизическим cboí вам веществ. Новосибирск. 20-22 сент. 1988 г. 4.1. С. 108.

22. Tarzimanov A.A., Gabitov F.R., Sharafutdinov R.A., Yuzmuchametov I On estimation of the radian component at measurement of liquid ther Conductivities at high temperatures.// Abstracts, 12 European, Conféré on Thermophysical properties, 1990. Viena, Austria. Tez. 7.25.

23. Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Исследование молекулярной тег проводности жидких углеводородов с использованием микро-ЭВМ автоматизации сбора и обработки первичных данных. //В кн.: Тез] доклада' 10 теплофизической школы: «Теплофизика релаксирукн. систем». Тамбов. 1990. С. 98.

Tarzimanov A.A., Gabitov F.R., Yuzmuchametov F.D. Thermal conductivity of Liquid Hydrocarbons on High Temperatures.// Abstracts. 11 Symposium on Thermophysical Properties. June, 1991. Boulder Colorado. USA. Габитов Ф.Р., Тарзиманов A.A. Возможности метода кратковременно нагреваемого зонда с использованием ЭВМ для выполнения различных геплофизических исследований. //В кн.: Тезисы докладов 9 теплофизи-ческая конференция СНГ. 24-28 июня 1992. Махачкала. С.116. Tarzimanov А.А, Gabitov F.R., Ponikarova I.N., Yuzmuchametov F.D. The using of impulse technique for complex measuring of thermophysical properties.// Abstracts, 13 European, Conference on Thermophysical properties. 29 August - 3 September. 1993. Lisbon, Portugal. P. 33. Tarzimanov A.A, Gabitov F.R., Yuzmuchametov F.D., Sharafutdinov R.A. Dependence of Radiate Contribution of Thermal Conductivity of Liquid N-Alcanes and 1-Alcenes on the high pressures.// Abstracts. 12 Symposium on Thermophysical Properties. June 19-24, 1994. Boulder. Colorado. USA. Габитов Ф.Р., Загеров A.P., Юзмухаметов Ф.Д. Теплопроводность органических веществ в области фазового перехода жидкость - твердое тело. //В кн.: Тезисы доклада на второй международной теплофизической школе: Сентябрь 1995. Тамбов. С. 225.

Tarzimanov А.А, Gabitov F.R., Yuzmuchametov F.D., Zagerov A.R. The influence of dissolved gases on thermophysical properties of Luquid at high pressures.// Final program and abstracts Int. Conf. On Supercritical Fluid Extraction Sept. 11-15. 1995. Makhachkala, Russia. P. 60. Tarzimanov A.A, Gabitov F.R., Ponikarova I.N., Yuzmuchametov F.D. Thermal Conductivity of Different Organic Liquids at Temperatures up to 500-600 K. // Thirteenth Symposium on Thermophysical Properties. June 22-27. 1997. Bolder. Colorado. USA. Complied and Edited by W.M. Haynes, B.A. Stevenson. P. 347

Габитов Ф.Р. Методы измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке. //В кн.: 5 Международная научная конференция «Методы кибернетики химико-технологических процессов» Июнь, 1999, Казань. С. 218-219.

Gabitov F.R., Tarzimanov А.А., Zaynullin I.M. About the possibility of the using of the impulse heated technique for the measurement of the thermal physical properties in the stream. // Abstract 15th European conference on thermophysical properties. Wurzburg, Germany. 1999. P.33.

з m

Соискатель

1 /

Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория КГТУ 420015, Казань, К.Маркса, 68.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНО НАГРЕВАЕМОГО ЗОНДА.

§ 1.1 .Теоретическое обоснование метода импульсно 21 нагреваемого зонда.

§1.2. Идеализированная модель плоского источника тепла.

§1.3. Идеализированная модель линейного источника тепла.

§ 1.4.Модель плоского источника тепла ограниченной ширины.

§1.5. Отклонение моделей от идеальности.

§1.5.1. Влияние собственной теплоемкости источников 37 тепла.

§1.5.2. Влияние внешней стенки.

§ 1.5.3. Концевые эффекты.

§1.5.4. Влияние температурной зависимости теплофизических свойств.

§1.5.5. Влияние естественной конвекции.

§1.5.6 .Влияние радиационного переноса тепла.

Глава 2. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ПЛОСКОГО И 61 ЛИНЕЙНОГО ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

§2.1. Реальные модели плоского и линейного источников 62 тепла.

§2.1.1. Плоский источник тепла.

§2.1.2. Совместное измерение тепловой активности и 71 теплопроводности.

§2.1.3. Измерение толщины пленок.

§2.2. Линейный источник тепла.

§2.3. Измерение теплофизических свойств веществ.

§2.3.1 .Измерение теплопроводности.

§2.3.2. Автоматизация процессов измерения 87 теплофизических свойств. Измерение теплофизических свойств при не постоянстве температуры исследуемой жидкости.

§2.4. Погрешность измерения теплофизических свойств 97 жидкостей.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ.

§ 3 Л. Состояние вопроса. Характеристика объектов исследования.

§3.2. Проверка работоспособности установки.

§3.3. Результаты исследования молекулярной теплопроводности органических жидкостей.

Глава 4. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ.

§4.1. Состояние вопроса.

§4.2. Методика измерения температуропроводности.

§4.3. Результаты исследования температуропроводности органических жидкостей.

Глава 5. РАДИАЦИОННЫЙ ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ И ЕГО

ВЛИЯНИЕ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЦИОНАРНЫМИ МЕТОДАМИ.

§5.1. Расчетно-теоретическая оценка радиационной составляющей теплопроводности.

§5.1.1. Краткий обзор теоретических решений задач радиационно-кондуктивного теплообмена.

§5.1.2. Характеристики оптических свойств среды и граничных поверхностей.

§5.2. Сравнение теоретически рассчитанных значений радиационных составляющих 1 и а с экспериментальными данными.

§5.3. Расчет молекулярных значений теплофизических свойств органических жидкостей по имеющимся эффективным значениям.

Глава 6. ОБОБЩЕНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ.

§6.1. Анализ основных методов, используемых для обобщения 204 ТФС.

§6.2. Обобщение данных по теплопроводности органических 212 жидкостей с использованием теории соответственного состояния.

§6.3. Обобщение и прогнозирование комплекса 224 теплофизических свойств.

Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕИ В ПОТОКЕ.

§7.1. Методы измерения теплофизических свойств жидкостей 228 в потоке.

§7.2. Теоретические основы измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке методом импульсно нагреваемого зонда.

§7.2.1. Анализ существующих математических моделей 236 теплообмена между импульсно нагреваемым источником тепла и потоком жидкости.

§7.2.2. Математическая модель теплообмена между импульсно нагреваемой пластиной и потоком вязкой несжимаемой жидкости.

§7.2.2.1. Постановка задачи.

§7.2.2.2. Геометрия расчетной области.

§7.2.2.3. Исходные уравнения.

§7.2.2.4. Уравнения в безразмерном виде

§7.2.2.5. Постановка краевых условий.

§7.2.2.6. Уравнение энергии.

§7.2.2.7. Граничные и начальные условия.

§7.2.3. Влияние упрощения модели на точность решения 251 задачи.

§7.2.3.1. Влияние температурного изменения вязкости 252 на теплообмен.

§7.2.3.2. Влияние температурного изменения коэффициента температуропроводности на теплообмен.

§7.2.3.3. Влияние температурного изменения плотности на теплообмен.

§7.2.4. Результаты решения математической модели.

§7.2.4.1. Численное решение системы уравнений.

§7.2.4.2. Обсуждение результатов расчета.

§7.3. Экспериментальное исследование теплофизических 265 свойств жидкостей в потоке.

§7.3.1. Описание экспериментальной установки.

§7.3.2. Сравнение теоретического решения и результатов 268 эксперимента.

§7.4. Одновременное измерение тепловой активности, 271 теплопроводности и вязкости жидкостей.

§7.4.1 .Модель идеального плоского источника тепла для

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. 1,а,Ср,х,р5У- коэффициент теплопроводности, коэффициент температуропроводности, изобарная теплоёмкость, коэффициент тепловой активности, плотности и коэффициент кинематической вязкости вещества; Т, Р- температура и давление;

Т'-избыточная температура (в главе 7- безразмерная избыточная температура);

АТ -избыточная температура в главе 7. 5Т - температурная поправка; X - время;

X, у, г, Г -координаты;

Гд -радиус цилиндра;

С| - плотность теплового потока; ф - угловой размер;

Шс - число молекул углерода, т0 - постоянная Стефана-Больцмана;

П - показатель преломления; = Т/Ткр;

У, V - составляющие скорости;

V) С " функции тока и вихря,

Ке,Ре,Рг,КьРо - числа Рейнольдса, Пекле, Прандтля, Кирпичёва, Фурье;

1 - характерный размер; В - ширина плоского зонда.

ИНДЕКСЫ.

Нижние:

Б, - с поверхности, с линии;

0 - начальный;

ЭТ(ЭЭ),И - эталонное, исследуемое;

Эф,Г,м - эффективное, радиационное, молекулярное; кр - критические параметры.

Верхние:

1 -безразмерная;

Э - экспериментальное; р - рассчитанное; С-справочная.

Диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному изучению теплофизических свойств ТФС органических жидкостей. Эти вещества широко используются во многих отраслях народного хозяйства для технических и бытовых целей.

Исследование ТФС необходимо:

Во-первых, для обеспечения науки и техники достоверной справочной информацией о свойствах технически важных жидкостей, повышения общего уровня решения инженерных задач и качества проектирования. В настоящее время возросли потребности промышленности и науки к объему и точности данных о теплофизических свойствах этих веществ. Общепризнана практическая значимость изучения теплофизических свойств (ТФС) жидкостей: без наличия данных о коэффициенте теплопроводности X, коэффициенте температуропроводности а, теплоемкости С и коэффициенте тепловой активности X невозможен ни один расчет, связанный с проектированием теплообменного оборудования. Достоверность данных о ТФС играет существенную, в ряде случаев, решающую роль при проведении фундаментальных исследований, оптимизации технологических процессов и автоматизированного проектирования конструкций аппаратов и теплообменного оборудования. Использование точных справочных данных о ТФС способствует снижению затрат топлива, металла, электроэнергии, капитальных затрат.

Во-вторых, непосредственно измеряя ТФС выпускаемой продукции на выходе из аппаратов химического производства, можно контролировать качество продукции и, изменяя параметры процесса, улучшать его.

С научной точки зрения, изучение ТФС жидкостей является одной из важнейших задач современной физики, поскольку вопрос о природе теплового движения непосредственно связан с фундаментальными проблемами жидкого состояния вещества, которые в настоящее время нельзя считать решенными.

Когда нет завершенной теории, особое значение приобретают экспериментальные исследования, которые обеспечивают недостающей информацией. Неудивительно поэтому, что в настоящее время основным источником информации о ТФС веществ и материалов в жидком состоянии является эксперимент. Однако, учитывая, что количество применяющихся в технике веществ возрастает лавинообразно (по данным Международной комиссии по термодинамике и термохимии ежегодно появляется потребность в данных о свойствах 10-15 тысяч веществ и материалов), очевидно, даже создание высокопроизводительных прецизионных методов комплексного измерения свойств не могут полностью решить эту проблему. Поэтому, на ряду с разработкой таких методов измерения необходимо развивать исследования, приводящие к созданию обобщающих методов расчета и прогнозирования ТФС.

Имеющиеся в настоящее время справочные значения ТФС [1,2] органических жидкостей, базируются на экспериментальном материале, полученном традиционными методами. Традиционные методы измерения (метод плоского слоя, метод коаксиальных цилиндров, метод нагретой нити) дают эффективные значения ТФС, т.е. искажены радиационным теплопереносом. Эти значения могут отличаться от истинных молекулярных до 20% и более. Органические жидкости, в большинстве своем, при тех толщинах исследуемой среды, которые имеют место в традиционных методах (0,5+0,7 мм), являются полупрозрачными средами. Расчетное определение поправки на радиационный теплоперенос в таких средах сопряжено с решением сложных интегро-дифференциальных уравнений. Для решения таких уравнений требуются дополнительные экспериментальные исследования по определению радиационных характеристик как исследуемой среды, так и ограничивающих среду поверхностей. К настоящему времени еще не разработаны методы решения таких уравнений, а упрощенные численные методы расчета радиационного теплопереноса недостаточно точны. Таким образом, для получения значений теплофизических свойств, не искаженных радиационным теплопереносом, необходимо реализовать методы непосредственного измерения молекулярных значений ТФС.

Реализация одного из таких методов - метода импульсно нагреваемого малоинерционного зонда на основе иррегулярного теплового режима [3, 4] - стала возможной в последние 20 лет в связи с разработкой прецензионной импульсной и вычислительной техники. Для этого метода в литературе встречаются разные названия: метод нагреваемой проволоки (the transient hot-wire method) [2, 10], непрерывного линейного (цилиндрического, плоского) источника [3], метод линейного источника [7], кратковременных измерений в стадии иррегулярного теплового режима [9], метод импульсно нагреваемого малоинерционного зонда и др. В дальнейшем мы будем применять термин метод импульсно нагреваемого малоинерционного зонда в стадии иррегулярного теплового режима или, сокращенно, метод импульсно нагреваемого зонда. Принципиальной особенностью этого метода является то, что тепловая волна проникает от зонда в среду за время измерения на очень маленькую глубину. И если эта глубина меньше длины свободного пробега фотона, то тепловая волна зондирует практически прозрачную среду. А учитывая, что в качестве зондов используются источники тепла с малой площадью излучающей поверхности (например, платиновая проволока радиусом 2,5 мкм), то доля теплового потока излучением по сравнению с молекулярным (даже при Т = 600К составляет 0,3%) пренебрежимо мала. Получаемые этим методом значения ТФС можно отождествить с молекулярным.

Данная работа посвящена исследованию ТФС, на значения которых оказывает влияние радиационный теплоперенос. К этим свойствам относятся теплопроводность, температуропроводность, тепловая активность.

Метод импульсно нагреваемого зонда отвечает новым возросшим требованиям, предъявляемым к теплофизическому эксперименту, и в сочетании с компьютерным сбором и обработкой информации обеспечивает:

• высокоскоростные измерения ТФС в течение одного импульса нагрева зонда, большую производительность и прецензионность;

• проведение измерения в условиях, недоступных для традиционных методов (динамические процессы, химические реакции и др.);

• комплексность исследования - возможность одновременного измерения

• миниатюризацию измерительных ячеек и установок, что позволяет измерять ТФС предельно малых (до 1 см ) объёмов жидкости;

• при использовании данного метода с указанным устройством отсутствует необходимость в термостатировании или поддержании постоянства давления исследуемого вещества.

В последние годы методом импульсно нагреваемого зонда и методом периодического нагрева исследованы молекулярные значения ряда органических жидкостей [2]. Необходимо отметить, что метод периодического нагрева [3, 5] также позволяет измерять молекулярные значения ТФС. Нами расширен перечень исследованных веществ, охватывающий представителей различных гомологических рядов, имеющих в своём составе различные функциональные группы. Молекулярные значения ТФС для многих жидкостей нами измерены впервые. Расширен диапазон параметров состояния исследованных ранее другими авторами жидких углеводородов.

Принцип выбора веществ и параметров исследования заключался в следующем. Предварительные исследования показали, что при комнатных температурах и ниже эффект влияния радиационного переноса не превышает погрешности измерения ТФС, заявленных в традиционных методах (1-3%). У первых членов рядов органических соединений с числом атомов углерода в молекуле ГПС <3-4 критическая температура близка к комнатной. В связи с чем, жидкое состояние этих веществ находится в области комнатных температур и ниже. Следовательно, эффективные значения ТФС этих веществ, измеренные традиционными методами, можно в первом приближении отождествить с молекулярными. Следовательно, отпадала необходимость измерения молекулярных значений ТФС первых членов рядов органических соединений. Большое значение приобретало измерение ТФС при высоких температурах, т.к. было показано в работе [6] и подтверждено нашими исследованиями, что эффект влияния радиационного теплопереноса в традиционных исследованиях пропорционален Т3. На основе проведенного анализа, имеющегося в литературе, и полученного нами материала сделан вывод, что зависимость эффективной и молекулярной теплопроводности ряда углеводородов от давления в пределах 1-3% одинакова. В связи с чем особого внимания на измерение ТФС при повышенных давлениях нами не уделялось.

Настоящая работа предпринята с целью:

1. разработки способа измерения молекулярных значений температуропроводности веществ на основе метода импульсно нагреваемого зонда в стадии иррегулярного теплового режима;

2. разработки устройств для комплексного измерения ТФС в автоматизированном варианте с использованием персонального компьютера для управления экспериментом, сбора и обработки информации;

3. создания экспериментальных установок, работающих по методу импульсного нагрева и позволяющих измерять ТФС веществ при давлениях до 50 МПа и температурах до 1000 К;

4. получения экспериментальных данных по комплексу теплофизических свойств жидких углеводородов не искаженных радиационным теплопереносом;

5. разработки методики расчета молекулярных значений ТФС органических жидкостей по имеющимся эффективным значениям;

6. обобщения экспериментальных данных по молекулярным значениям ТФС с использованием теории подобия;

7. разработки теоретических основ измерения ТФС жидкостей в потоке;

8. получения экспериментальных данных по комплексу теплофизических свойств жидких углеводородов в потоке.

Диссертация состоит из введения, 7 глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработан способ измерения температуропроводности методом импульсно нагреваемого малоинерционного зонда, защищенный патентом на изобретение.

2. Разработаны теоретические основы совместного (в течение одного импульса нагрева зонда 1-5 с.) измерения тепловой активности, теплопроводности и вязкости жидкостей в потоке методом импульсно нагреваемого зонда.

3. Разработаны теоретические основы измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке, как базис для создания систем автоматики химического производства.

4. Разработанная математическая модель теплообмена между потоком вязкой несжимаемой жидкости и импульсно нагреваемой пластиной позволила определить характеристики температурного пограничного слоя, внутри которого измеряются не искаженные потоком теплофизические свойства.

5. Созданы четыре экспериментальных установки по методу импульсного нагрева малоинерционного зонда для исследования тепловой активности, теплопроводности, температуропроводности и кинематической вязкости жидкостей при температурах до 1000К и давлениях до 50 МПа, не искаженные радиационным переносом энергии.

6. Впервые метод импульсно нагреваемого зонда реализован в автоматизированном варианте на основе импульсной и вычислительной техники, позволяющий измерять комплекс ТФС. Автоматизированные устройства защищены двумя патентами на изобретение.

7. Проведено исследование теплопроводности 29, температуропроводности 7 и тепловой активности 2 жидкостей, относящихся к 10 классам органических соединений, в области температур до 650К и давлений до 50 МПа. Теплопроводность 19 и температуропроводность 5 из этих жидкостей измерены впервые. Полученные значения теплофизических свойств не искажены радиационным переносом энергии.

8. Теоретический анализ известных термодинамических соотношений и статистический анализ результатов экспериментальных измерений теплофизических свойств показал, что X и а одинаково искажаются радиационным теплоцереносом. Тепловая активность искажается радиационным теплопереносом, как корень квадратный от величины искажения X или а.

9. Измерены ИК-спектры поглощения 9 веществ, с помощью которых в селективно-сером приближении рассчитаны величины радиационных составляющих теплофизических свойств в результатах работ, выполненных ранее с помощью традиционных методов измерения. Расчёты объясняют, что расхождения до 10-20% наших данных с результатами прежних измерений объясняются не учётом в последних радиационного переноса тепла.

10.Расчёты и экспериментальные исследования влияния числа атомов углерода в молекуле углеводородов на величину радиационной составляющей теплофизических свойств, полученных традиционными методами, показали, что максимальное значение Хг для алканов и алкенов достигается при 13<ШС<20. Влиянием радиационного переноса для алканов и алкенов можно пренебречь при гт1С<5 или ГПС>30, когда среда в одном случае приближается к оптически тонкой, а во втором - к оптически толстой. Эти выводы справедливы для толщины слоя вещества Н= 0,5мм, в основном, используемой в традиционных методах измерения.

11. Установлено, что влияние давления (до 50 МПа) на молекулярные и эффективные значения ТФС органических жидкостей в пределах погрешности измерений одинаково.

291

12.Предложена методика оценки радиационной составляющей теплопроводности различных веществ для корректировки значений А,эф, полученных традиционными методами измерения.

13.С использованием закона соответственных состояний получены единые уравнения, описывающие и прогнозирующие ТФС представителей 14 рядов жидких органических веществ (алканы, алкены, ароматические углеводороды, простые эфиры, амины, предельные одноосновные кислоты, галогенопроизводные, одноатомные спирты, фторуглероды, нафтены, изомеры алканов, углеводороды дифенилметанового ряда, углеводороды ацетиленового ряда, кремнеорганические теплоносители) в широком диапазоне температур и давлений.

14.Впервые измерены теплофизические свойства ряда органических жидкостей в потоке.

1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.

2. Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов A.A., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. М. Энергоатомиздат, 1990. 350 с.

3. Г. Карслоу и Д. Егер. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 488с.

4. Ильин Б.И., Салохин В.Ф., Спирин Г.Г. Экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности слабопоглащающих жидкостей в слоях, прозрачных для ИК излучения /7 ИФЖ. 1976. Т. 30. № 6, с. 972-978.

5. Филиппов Л.П. Измерения теплофизических свойств веществ М. Энергоатомиздат. 1984. 160 с.

6. Кравчун С.Н., Филиппов Л.П. О радиационном переносе тепла в углеводородах. // Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. сб. Казань: КХТИ. 1981. С.68-72.

7. Горшков Ю.А., Уманский A.C. Измерение теплопроводности газов. М. Энергоиздат. 1982. 224 с.

8. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. -Л. Энергия, 1973. 143 с.

9. Спирин Г.Г. Методические особенности кратковременных измерений в стадии иррегулярного теплового режима.// ИФЖ. 1980. Т.38. №3.

10. Fleter R.D. Measurement and Analysis of the Thermal Conductivity of 39 Gaseous Systems. Ph. D. Thesis, Brown University. 1981. 217 p.

11. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р. Шарафутдинов P.А., Применение метода импульсного нагрева тонкой проволоки для измерения теплопроводности жидкостей и газов.//Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. сб. Казань: КХТИ. 1985. С.14-17.

12. Тарзиманов А.А., Шарафутдинов Р.А., Габитов Ф.Р. Реализация метода импульсного нагрева для измерения молекулярной теплопроводности жидкостей и сжатых газов.// Метрология. 1989. № 1. С. 29-34.

13. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. Наука. 1968. 720 с.

14. Габитов Ф.Р. Применение метода импульсного нагрева для измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке.// Вестник Казанского технологического университета. 1999. № 1. С.47-54.

15. Эккерт Э.Р. и Дрейк P.M. Теория тепло и массообмена. М.: Госэнергоиздат, 1961. 680 с.

16. Дроздов С.А., Салохии В.Ф. Импульсный разогрев пластины конечной ширины на границе раздела двух сред.// ИФЖ. 1972. Т.22. №6. 1118-1120с.

17. Габитов Ф.Р. Математическая модель теплообмена между импульсно нагреваемой пластиной и потоком вязкой несжимаемой жидкости. Деп. ВИНИТИ, М. 1998. В98. 33 с.

18. Дроздов С.А., Салохин В.Ф., Спирин Г.Г. О влиянии собственной теплоемкости термоприемника в процессе импульсных измерений.// ТВТ. 1972. №6.

19. Hedly Y.Y., de Grot Y.Y. and Kestin Y. Thermal conductivity of Gases.// Physic. 1976. № 82. P.392.

20. De Grot Y.Y., Kestin Y., Sookiazian H. instrument to measure the Thermal conductivity of Gases /V Physica. 1974. № 75. P.454-482.

21. Wakeham W.A. Fluid Thermal conductivity measurements by the Transient Hot-Were Technique.// Symposium of Transport properties of Fluids Mixtures: Their measurements, estimation, correlation and use, 10-11 April, 1979.

22. Horrocks J.K., mc Laughlin E. Non- steady- state measurements of the thermal conductivities of liquid polyphenyls.// Proceedings of the Royal Society. 1963 V.273. №1352. P.259-274.

23. Шарафутдинов P.А. Молекулярная теплопроводность жидких н-алканов и алкенов при температурах до 65ОК и давлениях до 50 МПа. Дис. канд. техн. наук. Казань. 1988. 143с.

24. Спирин Г.Г. Кратковременные измерения в стадии иррегулярного теплового режима и диагностика теплофизических свойств диэлектрических веществ и материалов на их основе: Дис.докт. техн. наук. М. ИВТАН. 1986. 390с.

25. Drake Е., Wechsler A., Little A.D. Proc. 12 Conf. On the Conductivity. 1973. P.401.

26. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Теплопроводность высокотемпературных теплоносителей, не искаженная радиационным переносом энергии. // ТВТ.1997. Т. 35. №5. С. 839-844.

27. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р. Молекулярная теплопроводность паров тяжелой воды при давлениях до ЗОМПа и температурах до 700°С.// ИФЖ. 1989. Т.56.№1 С.92-97.

28. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р. . Молекулярная теплопроводность водяного пара при давлениях до ЗОМПа и температурах до 700°С.// Теплоэнергетика. 1989. №7. С.5-8.

29. Тарзиманов А.А., Шарафутдинов Р.А., Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Теплопроводность жидких н-алканов и 1-алкенов, не искаженная радиационным переносом энергии. 1. Результаты экспериментального исследования. //ИФЖ. 1990. Т.59. №4. С.662-667.

30. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Измерение молекулярной теплопроводности жидкостей, относящихся к различным классам органических соединений.// В межвузовском сб. Тепло-и массообмен в химической технологии. Казань. 1995. С. 14-19.

31. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Теплопроводность различных органических жидкостей при высоких температурах. // ТВТ. 1998. Т. 36. №3. С. 517-519.

32. Tarzimanov А.А., Gabitov F.R. and Ponikarova I.N. Thermal Conduktivity of Various Organic Liquids at High Temperatures.// High Temperature. 1988. V. 36. ЖЗ.Р.495-496.

33. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Применение метода кратковременно нагреваемой проволоки для измерениятемпературопроводности жидкостей и газов.// В межвузовском сб. Тепло-и массообмен в химической технологии. Казань. 1991. С. 3-7.

34. Тарзиманов A.A., Шарафутдинов P.A., Габитов Ф.Р. Радиационная составляющая теплопроводности н-алканов и 1 -алкенов при различных температурах и давлениях.// ТВТ. 1994. Т.32. №5. С. 666670.

35. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р. Расчетно-теоретическая оценка радиационной составляющей теплопроводности водяного пара при высоких давлениях. //ТВТ. 1988. Т. 26. № 6 С. 1086-1089.

36. Сирота A.M., Латунин В.И., Николаева Н.Е. Экспериментальное исследование максимумов теплопроводности воды в критической области. //Теплоэнергетика. 1981. №4. С.72-74.

37. Габитов Ф.Р. Оценка радиационной составляющей теплопроводности паров Н20 и ДгО при высоких параметрах состояния.// Деп. ОНИИТЕХИМ. Черкасы. 1990. 63-XII.

38. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. Теплопроводность различных органических жидкостей при высоких температурах // Журнал прикладной химии. 1999. Т.72. Вып. 2. С. 325-327.

39. Тарзиманов A.A., Габитов Ф.Р. Исследование влияния водяного пара высоких параметров состояния на степень черноты нержавеющейстали. // В межвузовском сб. Тепло-и массообмен в химической технологии. Казань. 1983. С. 48-52.

40. Tarzimanov А.А, Gabitov F.R., Sharafytdinov R.A. On Estimation of Radiation Correction in Determining Thermal Conductivity of Steam. // Proc. 10-th. Int. Conf. Properties Steam. Moscow. Mir Publisher. 1986. V. 1. P. 441-449.

41. Tarzimanov A.A, Gabitov F.R., Yuzmuchametov F.D., Sharafytdinov R.A. On Estimation of the Radiant component at measurement of Liquid Thermal Conductivities at High Temperatures. // High Temperatures- High Pressures. 1993. V.25. P.67-70.

42. Спирин Г.Г., Глазкова Л.Ю., Лаушкина Л.А. Влияние излучения на результаты кратковременных измерений теплопроводности органических жидкостей.// В сб. Экспериментальные и теоретические вопросы прикладных физических исследований. М. МАИ. 1985. С.45-49.

43. Салохин В.Ф., Спирин Г.Г. О влиянии излучения на результаты кратковременных измерений теплопроводности. //ИФЖ. 1978. Т.35. №4. С. 633-637.

44. Menashe J., Wakeham W.A. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1982. V. 25. №5. P. 661-673.

45. Nieto de Castro C.A., Li S.F.Y., Maitland G.C., Wakeham W.A. Thermal conductivity of Toluene in the Temperature Range 39-90 С and Pressures up to 100 MPa // Int. Y. Thermophys. 1984. V. 4. №14. P. 311-327.

46. Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д., Тарзиманов А.А., Зайнуллин И.М., Саттаров И.Р. Устройство и способ для измерения теплофизических свойств жидкостей и газов. Патент на А.С. № 2139528. 1999.// Бюлл. изобр. 1999. №28.

47. Холлэнд. Пленочная микроэлектроника. М. Мир. 1968. С.338.

48. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н., Юзмухаметов Ф.Д. Применение метода импульсного нагрева для различных теплофизических исследований.//ИФЖ. 1992. Т.63. № 4. С.436-441.I

49. Катаев В.М., Попов В.А., Солпин Б.И. Справочник по пластическим массам. Т.2. М., 1975. 350 с.

50. Knibbe H.G., Raal J.D. Simultaneous Measurement of the Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity of Liquids //Int. J. Of Thermophys. 1987. V.8. №2.

51. Спирин Г.Г. Исследование молекулярной теплопроводности органических жидкостей .//ИФЖ. 1980. Т.38. №4. С.656-661.

52. А.С. № 1157428 от 22.01.85 (СССР), МКИ4 G01N25/18. Устройство и способ для автоматического определения коэффициента теплопроводности жидкостей и газов. / Булатова Т.Г., Тарзиманов А.А.,

53. Акимов В.Н., Габитов Ф.Р. (СССР). № ; Заявлено ;Опубл.85, Бюл. № 19 8с.

54. Мухамедзянов Г.Х. Теплопроводность жидких органических соединений. Дис.докт. техн. наук. Казань. КГТУ (КХТИ). 1974. 390с.

55. Nieto de Castro С.A., Calado J.C.G., Wakeham W.A. Thermal Conductivity of Organic Liquids measured by Transient Hot-Were Technique// High. Temp.- High. Pressures.- 1979.- v.l 1, № 5.- p.551-559.

56. Nieto de Castro C.A., Fareteire J.M.N., Calado J.C.G. Absolute Measurements of the Thermal Conductivity of Liquids with Transient HotWire Technique.//Proc. 8. Simp. Thermoph. Prop.-1981.- v.l.-p. 247-253.

57. Kashiwagi H., Oishi M., Tanaka J., Kubata H., Makita T. Thermal Conductivity of Fourteen Liquids in the Temperature Rande 298-313 K.// Int. J. Thermophys. 1982. V.3. №.2. P.101-116.

58. Calado J.C.G., Fareteire J.M.N., Nieto de Castro C.A. and Wakeham W.A. Thermal Conductivity of Five Hydrocarbons Along Saturation Line // Int. J. Thermophys. 1983. V.4. №.3. P. 193-208.

59. Кравчун С.Н. Исследование теплофизических свойств жидкостей методом периодического нагрева. Автореф. дис.канд. техн. наук. М. МГУ. 1983. 18с.

60. Li S.F.Y., Maitland G.C., Wakeham W.A. Thermal Conductivity of N-Hexane and N-Octane at Pressures up to 0,64 Gpa in the Temperature Range 34- 90°C. //Ber. Bunsenges Phys. Chem. 1984. V.88. № 1. p.32-36.

61. Шульга B.M. Компенсационный метод периодического нагрева для измерения тепловых свойств жидкостей в широком интервале температур при давлениях до 1000 МПа. Дис.канд. техн. наук. М. ВНИ Физикотехнических и Радиотехнических Измерений. 1985 179с.

62. Mustafa М., Sage М., Wakeham W.A. Thermal Conductivity of N-Tridecan at Pressures up to 500 MPa in the Temperature Range 35-75°C. Int. J. Thermophys. 1982. V.3. №.3. P.193-208.

63. Тлеубаев А.С. Автоматизированные системы измерений теплофизических систем. Теплопроводность и теплоемкость некоторых фторорганических жидкостей. Автореф. дис.канд. техн. наук. М. МГУ. 1986. 20с.

64. Wada J., Nagasaka J., Nagashima A. Measurements and Correlation of the Thermal Conductivity of Liquid N-Paraffin Hydrocarbans and Their Binary and Ternary Mixtures. // Int. J. Thermophys. 1985. V.6. №.3. P.251-265.

65. Takizawa S., Murata H., Nagasima A. // Bull. Y.S.M.E. 1978. V. 21. № 152. P. 273-278.

66. Tanaka Y., Hase Т., Kubota H., Makita Т., Thermal Conductivity of Benzene and Cyclohexane um des high Pressures. // Ber. Bungenges. Phys. Chem. 1988. V. 92. № 7. P. 770-776.

67. Ramires M.L., Nieto de Castro C.A. // Int. J. Thermophys. 1989. V.10. №.5. P.1005-1011.

68. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р., Юзмухаметов Ф.Д. Исследование теплопроводности органических жидкостей, не искаженной радиационным переносом энергии. // Отчет НИР КХТИ. Х/д № 12-91, Гос.рег. № 01910040288. Казань. 1991. 24 с.

69. Назиев Я.М., Аббасов А. А. Экспериментальная установка для измерения теплопроводности нефтепродуктов и газов при высоких параметрах состояния по методу регулярного режима.// Изв. вузов. Нефть и газ. 1968. № 3. С. 65-69.

70. Аббас-заде А.К., Гусейнов. Теплопроводность предельных углеводородов при высоких температурах и давлениях.// Химия и технология топлив и масел. 1966. № 2. С.54-57.

71. Гусейнов К. Д. Теплопроводность предельных углеводородов в зависимости от температуры и давления. Автореф. дис.канд. техн. наук. Баку. АПИ. 1967. 20с.

72. Мустафаев P.A. Теплофизические свойства углеводородов при высоких параметрах состояния. М. Энергия. 1980. 296 с.

73. Богатов Г.Ф. Теплопроводность жидких парафиновых углеводородов. Автореф. дис.канд. техн. наук. Казань. КХТИ. 1969. 20с.

74. Габулов Д.М. Теплопроводность органических соединений при высоких давлениях. Автореф. дис.канд. техн. наук. Грозный. 1978. 20с.

75. Назиев Я.М. Автореф. дис.докт. техн. наук. М. 1970. 39с

76. Расторгуев Ю.Л., Пугач В.В. Исследование теплопроводности ароматических углеводородов при высоких давлениях.// Известия вузов. Нефть и газ. 1970. № 8. С.69-73.

77. Юзмухаметов Ф.Д., Габитов Ф.Р., Шарафутдинов P.A., Тарзиманов А.А Тепло- и температуропроводность жидких ароматических углеводородов в интервале температур 293-593К. //В кн.: Научная сессия. Аннотация сообщений. Казань, КГТУ, 1999, с.67.

78. Потиенко Н.Ф., Цымарный В.А. Теплопроводность бензола при различных температурах и давлениях.// ИФЖ. 1971. Т.20. № 4. С.733-734.

79. Ахундов Т.С. Экспериментальное исследование теплопроводности бензола // Известия вузов. Нефть и газ. 1974. № 2. С.78-79.

80. Потиенко Н.Ф., Цымарный В.А. Теплопроводность толуола при различных температурах и давлениях. Деп. ВИНИТИ, М. 1974. №221070. 20 с.

81. Пугач В.В. Исследование теплопроводности воды и некоторых органических жидкостей при высоких давлениях. Автореф. дис.канд. техн. наук. Одесса. 1970. 20с.

82. Гусейнов К.Д., Мирзоев Б.Н., Гылманов A.A. // ЖФХ. 1976. Т.50. № 8. С.1995-1998.

83. Аббас-заде А.К., Джамалов P.M. К теплопроводности и вязкости бромалкилов./ Теплофизические свойства жидкостей. М. 1970. С.82-85.

84. Riedel L. Neue Warmeleitfahigkeitsmessungen anorganihen Flüssigkeiten.// Chem. Ing. Technik. 1951.№ 14.P.321-324.

85. Ziebland H., Burton T.A. Transport properties of some organic TransfernFluids. Thermal Conductivity of Biphenyl, Phenyl Ether, Dowtherm A and Santowax R.// Y.Chem. Eng. Data. 1961. V.6. № 4. P. 579-583.

86. Debbade A.G. Physical properties of organic coolants.// Atomic Energy Establishment Winfrith England. 1963. Rep. 256.

87. Hedley W.H., Milnes M.V., Yanko W.H. Thermal conductivity and viscosity of Biphenyl and the Thephenyls. // Y.Chem. Eng. Data. 1970. V.15. № 1. P. 122-127.

88. Потиенко Н.Ф., Цымарный В.А. Экспериментальное исследование теплопроводности докумилметана, дитолилметана, дифенилметана и дифенилоксида. //Известия вузов. Энергетика. 1972. № 12. С.99-104.

89. Керженцев В.В., Варгафтик Н.Б. Теплопроводность высококипящих органических теплоносителей. // Химическая промышленность. 1950. №3. С. 18-20.

90. Мухамедзянов Г.Х., Тарзиманов А.А., Усманов А.А. Экспериментальное исследование теплопроводности нормальных спиртов. // Известия вузов. Нефть и газ. 1964. № 1. С.73-77.

91. Васильковская Т.Н., Голубев И.Ф. Теплопроводность н-гексилового, н-гептилового, н-октилового, н-нонилового спиртов при различных температурах и давлениях. / М.Труды ГИАП. Вып. 8. 1971. С. 102-111.

92. Ганиев Ю.А. Исследование теплопроводности жидкостей. / Теплофизические свойства жидкостей. М. 1970. С.95-99.

93. Мухаметзянов И.Х., Мухамедзянов Г.Х., Усманов A.A. Теплопроводность жидких предельных одноосновных спиртов при давлениях до 2500 бар. // Труды КХТИ, Казань. 1971. Вып. 44. С. 57-67.

94. Садыков А.Х., Брыков В.П., Мухамедзянов Г.Х. Теплопроводность высших предельных одноатомных спиртов. // Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. сб. Казань: КХТИ. 1974. Вып2. С.56-58.

95. Васильковская Т.Н., Голубев И.Ф. Экспериментальное определение коэффициентов теплопроводности высших спиртов. / Теплофизические свойства веществ и материалов. М. 1975. Вып.8. С.210-217.

96. Филиппов Л.П. К вопросу об измерении теплопроводности жидкостей. Измерение теплопроводности электролитов относительным методом цилиндрического слоя. / Вестник МГУ. 1954. № 6. С.59-63.

97. Мухаметзянов И.Х., Мухамедзянов Г.Х., Усманов A.A. Теплопроводность некоторых жидких органических соединений. // Труды КХТИ. 1968. Вып.37. С. 52-63.

98. ЮО.Расторгуев Ю.Л., Немзер В.И. Исследование плотности и теплопроводности кремнеорганических жидкостей. / Теплофизические свойства жидкостей. М. 1970. С.155-158.

99. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. JI. Химия. 1982. 592 с.

100. Ю2.Чичибабин А.Е. Основные начала органической химии. М.

101. Химическая литература. 1963. T.I, Т.2. 1677с. ЮЗ.Бибиков Ю.М., Рассказов Д.С. Органические и кремнеорганические теплоносители. М. 1975. 263 с.

102. Перельман В.И. Краткий справочник химика. М. Наука. 1973. 620 с.

103. Юб.Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П.,- Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. М. Издат. Стандартов. 1978. 472 с.

104. Тарзиманов А.А., Габитов Ф.Р., Поникарова И.Н. и др. Исследование комплекса теплофизических свойств органических соединений в широкой области параметров состояния. Отчёт НИР КХТИ. Казань. 1995 (г.б. 03-21-95) Гос. Per. № 01920015098. 80 с.

105. Ш.Нефедов C.H. Метод исследования комплекса теплофизических свойств жидкостей. Дисс.канд. физ.-мат. наук, М., 1980. 146 с.

106. Султанов Ч.И. Экспериментальное исследование изобарной теплоемкости пяти углеводородов ароматического ряда при температурах 25-420°С и давлениях до 250 бар. Автореф. дис .канд. техн. наук. Баку. (АИНИХ) 1977. 28 с.

107. ПЗ.Зигель Р., Хауэль Д. Теплообмен излучением. М. Наука. 1975. 934с.

108. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М. Энергия. 1972. 467 с.

109. Сергеев О.А., Мень А.А. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. М. Изд. Стандартов. 1977. 288 с.

110. Пб.Рубцов Н.А. Теплообмен излучением в сплошных средах. Новосибирск. Наука. 1984. 277 с.

111. Спэрроу Э.М., Сесс Р.Д. Теплообмен излучением. Л. Энергия. 1971. 294 с.118.0цисик М.Н. Сложный теплообмен. М. Изд. Мир. 1976. 616 с.

112. Росселанд С. Астрофизика на основе теории атома. М. ОНТИ. 1936. 302 с.

113. Polts Н. Wärmeletfähigkeit von Flüssigkeiten //Int. Y. Heat Mass Transfer. 1965. V. 8. P. 515-527.

114. Адрианов B.H. Тепло- и массоперенос. M. Изд. Наука и техника. 1965. Т. 2. С. 92-102.

115. Филиппов Л.П. Исследование теплопроводности жидкостей. М. Изд. МГУ. 1970. 230 с.

116. Einstein Т.Н. Radian heat transfer to absorbing gases enclosed betwen parallel flat plates with flowand conduction/ Technical Report. R. 154. 1963. P. 1-23.

117. Polts H. Die wärmeleitlahiqkeit von Flüssigkeiten //Int. Y. Heat Mass Transfer. 1965. V. 8. P. 609-620.

118. Адрианов B.H. Тепло- и массоперенос. M. Изд. Наука и техника. 1965. Т. 2. С. 92-102.

119. Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. М. Изд. Стандартов. 1972. 156 с.

120. Сулейманова Л. Л. Исследование температурной зависимости радиационной составляющей теплопроводности жидких органических соединений. Дисс. канд. техн. наук. Казань. КХТИ. 1978. 146 с.

121. Сергеев O.A., Мень A.A. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. М. Изд. Стандартов. 1977. С.85.

122. Kohler М/ Einfluss der Strahleing auf dem Wärmetransport durch Flüssigkeitschicht. // Zeitschrift für angewandte Physic. 1965. Bd. 18. № 4, P. 356.

123. Габитов Ф.Р., Тарзиманов A.A. Исследование влияния водяного пара высоких параметров состояния на степень черноты нержавеющей стали. // Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. сб. Казань: КХТИ. 1983. С.48-52.

124. Ветошкин В.Н. Радиационно-кондуктивный перенос тепла в моторных и реактивных топливах до температуры 623 К. Дисс. канд. техн. наук. Казань. КХТИ. 1987. 150 с.

125. Schmidt Е. And Eckert Е. Uber die Richtungsverteilung der Wärmestrahlung. //Forsch. Gebite Ingeneurw. 1935. V.6. P. 175-183.

126. З.Рябова Л.Г. Исследование радиационной составляющей теплопроводности жидких органических соединений при повышенных температурах. Дисс. канд. техн. наук. Казань. КХТИ. 1983. 142 с.

127. Гуренкова Т.В., Сулейманова JI. П., Горшенина Т.Н., Усманов А.Г. Изучение радиационного переноса в полупрозрачных жидкостях различной химической природы. // Тепло-и массообмен в химической технологии: Межвуз. сб. Казань: КХТИ. 1981. С.68-72.

128. Большаков Г.Ф. Инфракрасные спектры насыщенных углеводородов. Ч. 1, Ч. 2. Новосибирск. 1986.

129. Инфракрасные спектры поглощения полимеров и вспомогательных веществ. Атлас под ред. Чулановского В.М. JI. 1969. 335 с.

130. Сэмпсон Д. Уравнение переноса энергии и количества движения в газах с учетом излучения. Изд. Мир. 1969. 204 с.

131. Schödel G. Kombineerte Wärmeleitung und Wärmestrahlung in Konvektionsfreien Flüssigkeitsschichten.//Dis. München. 1969. 134 p.

132. Горшенина Т.Н. Влияние химической природы жидких органических соединений на величину радиационной составляющей коэффициента теплопроводности. Дисс. канд. техн. наук. Казань. КХТИ. 1981. 149 с.

133. Янин Г.С. Экспериментальное исследование изобарной теплоемкости органических жидкостей и их смесей. Автореф.дис. канд. Техн. наук. Грозный, 1977. 24 с.

134. Григорьев Б.А., Ишханов А.М. Исследование теплопроводности нафтеновых углеводородов при высоких давлениях.// ИФЖ. 1981. Т.41. №3. С.491-500.

135. Маджидов X. Теплопроводность кетонов в зависимости от температуры и давления.// ИФЖ. 1984. Т.47. №2. С.256-262.

136. Татевский В.М. Теория физико-химических свойств молекул и веществ. М. МГУ. 1987.

137. Богатов Г.Ф. Теплопроводность индивидуальных углеводородов и нефтепродуктов в жидком состоянии. Автореф. дис.докт. техн. наук. М. 1992. 40 с.

138. Филиппов Л.П. Подобие свойств веществ. М. МГУ. 1978.

139. Филиппов Л.П. Прогнозирование теплофизических свойств жидкостей и газов. М. Энергоатомиздат. 1988. 168 с.

140. Филиппов Л.П. Закон соответственных состояний. М. МГУ. 1983. 88 с.

141. Куюмчев A.A. Теплофизические свойства ряда жидких углеводородов при высоких давлениях до 1000 МПа. Автореф. дис.канд. физ-мат. наук. М. МГУ. 1989. 23 с.

142. Широкова Е.К. Комплексное исследование теплофизических свойств фторуглеродов и их обобщение на основе теории подобия. Автореф. дис.канд. техн. наук. М. МЭИ. 1989. 20 с,

143. Усманов А.Г. Об одном дополнительном условии подобия молекулярных процессов. / В сб. статей ЭНИН им. Г.М. Кржижановского АН СССР "Теплопередача и тепловое моделирование". М. Изд. АН СССР. 1959. С 298.

144. Усманов А.Г., Большов В.П. Обобщение опытных данных по вязкости и теплопроводности водяного пара / В сб. статей ЭНИН им. Г.М. Кржижановского АН СССР "Теплопередача и тепловое моделирование". М. Изд. АН СССР. 1959. С.313.

145. Цветков О.Б. Теплопроводность холодильных агентов и их смесей в широком диапазоне параметров состояния. Автореф. дис.докт. техн. наук. Ленинград. Ленинградский технологический институт холодильной промышленности. 1983. 36 с.

146. Геллер В.З. Комплексное исследование теплофизических свойств фреонов и разработка обобщенных методов расчета и прогнозирования коэффициентов переноса. Автореф. дис.докт. техн. наук. Казань. КХТИ. 1980. 36 с.

147. Мухамедзянов Г.Х. Теплопроводность жидких органических соединений. Автореф. дис.докт. техн. наук. Казань. КГТУ (КХТИ). 1974. 44 с

148. Габитов Ф.Р. Методы измерения теплофизических свойств жидкостей в потоке. //В кн.: 5 Международная научная конференция «Методы кибернетики химико-технологических процессов» Июнь, 1999, Казань. С. 218-219.

149. Цедерберг Н.В. Теплопроводность газов и жидкостей. M., JI: Госэнергоиздат. 1963. 408 с.

150. Варгафтик Н.Б. Критика данных по теплопроводности нефтепродуктов.// Нефтяное хозяйство. 1938. №9.

151. Михеев М.А., Малофеев М.М. Турбулизирующее действие изменения плотности жидкости. //ЖТФ. 1956. Т.26. С. 1251.

152. А.С. 1223110 СССР, МКИ4 G01N25/18. Способ определения температуропроводности жидкости./ C.B. Пономарев, Л.И. Епифанов, Э.А. Шуваев, Ю.В. Семьянинов Опубл. 07.04.86, Бюл. №13. - 4с.

153. А.С. 1673940 РФ, МКИ4 G01N25/18. Способ комплексного определения теплофизических свойств жидкостей. / C.B. Пономарев, В.Н. Петров. Опубл. 30.08.91, Бюл. №32. - 4с.

154. А.С. 1681217 РФ, МКИ4 G01N25/18. Способ определения теплофизических характеристик жидкостей. / C.B. Пономарев, C.B.

155. Мищенко, Б.И. Герасимов, В.М. Жилкин, Г.Ш. Карждуов Опубл. 30.09.91, Бюл. №36. -4с.

156. А.С. №1711054 РФ, МКИ4 G01N25/18. Способ определения температуропроводности жидкости. / С.В. Пономарев, Б.И. Герасимов, В.Н. Петров-Опубл. 01.02.92, Бюл. №5.-4с.

157. Филиппов Л.П., Нефедов С.Н., Кравчун С.Н., Колыханова Е.А. Экспериментальное исследование комплекса теплофизических свойств жидкостей.// ИФЖ. 1980. Т.38. № 4. С. 644 649.

158. Кравчун С.Н., Тлеубаев А.С. О возможности измерения теплофизических свойств жидкостей в потоках методом периодического нагрева.//ИФЖ. 1984. Т.46. № 1. С. 113-118.

159. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. M: Наука, 1974. 712 с.

160. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982. 472 с.

161. Воскресенский К.Д., Турилина Е.С. Приближенная оценка нижней границы области применимости теории пограничного слоя.// В кн.316

162. Теплообмен, гидродинамика и теплофизические свойства веществ. М. 1968. С. 236-239.

163. Д. Ши. Численные методы в задачах теплообмена. М.: Мир, 1988. 544 с.

164. Гухман A.A., Зайцев A.A. Обобщенный анализ. М.: Факториал, 1998. 304 с.

165. Юзмухаметов Ф.Д., Габитов Ф.Р. Тепло-и температуропроводность жидких ароматических углеводородов в интервале температур 293-593 К. / Каз. гос. технологический ун-т.-Казань, 2000.-4 с.Деп. в ВИНИТИ1901.2000, 111-В00.317