Экспериментальное исследование скорости звука и расчет термодинамических свойств системы КОН-Н2 О тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

москоескяз зндатаишжя институт

(ТЕлНИЧЕСККИ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ЦАЦУРЯН ХАЧАТУР ДАВИДОВИЧ

экспнршенгальное исследование скорости звука и расчет

хтдаданАщчЕст свойств систаы кон-^о Специальность 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

москва-1994

Работа наполнена на кафедре "Теоретические основы теплотехники" .Московского энергетического института

. Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор АЛЕКСАНДРОВ. А.а.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор РАБИНОВИЧ В.а.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник. УИЗСШШ Е.Е. ;

Ведущая организация :

Обаданенный институт высоких температур РАН (КЗ?АН)

»У« £/¿0*4

/г

£>0

Защита диссертации состоится "7" 1934 г>

часов на засодагии. специализированного совета К-053.16.02. при Московском эперре-лноском институте во адресу: Москва, Красноказарменная ул. дом 17, корпус "Т", 2 атак, к. 206.

С диссертацией можно ознакомиться» библиотеке . ..

Отзывы на азторефзрат в двух экзомилярах. заверенные печатью учрекдзняя, просет присылать по адрасу:. 105335 - ГСП, Москва Е-250, ул. Крясиоказарыекнад, д. 14. УчэшЯ совет МЭИ.

Автореферат

разослан Ж

1994 Г.

Ученый сокрогарь сиоцксхяза- • рсвагарго соьета К 053.16.0?--к.ф.-м.н., с.н.с. '■■

в.к.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕГЛСПЖА РАБОТЫ

АтусИъносяь тем. Широкое использование водных растворов неорганических ергозств в разли'-пшх отраслях науки и техники требует надежной ин$ормации об их физико-химических свойствах в широкой области параметров состояния.

Система кон-И2о, исследованио тормодашамяческах свойств (ТДС) которой посвящена настоящая работа, относится к числу технически вакых жидкостей. Гилроксид калия является одним из корректирующих реагентов водно-химического режима ТЗС и . АЭС, специально вводили. в контур с целью регулирования реакции среды и, кроме того, представляет интерес как вещество, которое образуется при коррозии конструкционных материалов, используемых в ядерной технологии. Знание ТДС системы кон-^о необходимо для проектирования и эксплуатации энергетических установок электростанций, а также разработки мероприятий по повыЕвнию экономичности, надёкности и безопасности оборудования.

В электрохимической промышленности водные растворы гидрок-сида калия применяются при создании химических источников тока и в электролизерах для производства водорода. Являясь исходным продуктом они находят также применение при получении шла, соединений калия, на различных стадиях гидрометаллургических процессов при переработке рудного сырья цветных и редких металлов.

Многие процессы указанных производств протекают при повышенных давлениях и в широком интервале температур. Для рационального расчета технологических схем и аппаратов таких процессов, а также для их автоматизации необходим сведения о ТДС используемых водных растворов при этих условиях.

Один из наиболее эффективных методов изучения ТДС жидкостей при повышенных давлениях основан на измерении скорости звука (УП в них. Это обусловлено тем, что современные ультразвуковые (УЗ) методы позволяют достаточно просто и оперативно определить скорость звука с весьма высокой точностью, а прецизионные данные о № при высоких давлениях совместно с данными о плотности и изобарной теплоемкости на какой-либо опорной линии позволяют рассчитать другие ТДС жидкости в области давлений, где проведены измерения V. При этом точность рассчитанных величин

не уступает точности их прямого экспериментального определения.

Между тем, систематические экспериментальные измерения Я в системе кон-нао и ТДС этой системы под давлением не проводились. Это обстоятельство свидетельствует об актуальности экспериментального исследования скорости звука в водных растворах гид-роксида калия в широком интервале параметров состояния, что и обусловило постановку настоящей работа.

Исследования выполнялись в соответствии с Государственной программой "Разработка достоверных данных и создание массива стандартных снравочных данных по теплофизическны свойствам технически важных хидкостей", а также научно-технической программой на 1936-1990 г.г. ГСССД "Водные растворы" (шифр - 01.04.03).

Цель рс!боты.

1. Проведение систематических измерений скорости звука в системе кон-^о в широкой области параметров состояния.

2. Анализ и обработка полученных результатов и сравнение их с данными других исследований.

3. Расчет ТДС этой системы начоснове данных о скорости звука в ней.

Вацчтя повита. При создании экспериментальной установки, реализующей метод совмещения эхо-импульсов, шедреда новне технические рэшевия,' направленные на повышение точности и сокращение времени эксперимента по исследованию скорости звука.

Выполнены систематические измерения скорости звука в водны растворах гидроксида калия в интервале температур 223-573К, давлений 0,1-60 Ша и концентраций 0-60 % по массе (в области жидкости). Большая часть экспериментальных данных получена впервые . В указанном интервале параметров состояния ыгервые составлены уравнения для скорости звука.

На основании статистической обработки литературных данных получены уравнения для изобарной теплоемкости и плотности водных растворов гидроксида калия при атмосферном давлении. .

С помощью полученных уравнений при исхюльговании дифференциальных соотношений термодинамики впервые рассчитаны таблицы согласованных значений плотности, изобарного коэффициента расширения, изотермической и адиабатной сжимаемосуей, изогортк&'й изобарной теплоемкостей системы гкдроксид калия-вода для интер-

вала температур 273-393 К и в исследованной области давлений и концентраций.

Прантческая ценность работ состоит в том, что полученные в работа прецизионные экспериментальные данные по скорости звука и рассчитанше на га основе ТДС могут служить основой для построения табг.щ стандартных справочных данных технически важной системы гидроксид калия-вода.

Полученные экспериментальные и расчетные данные переданы в Объединенный центр дашшас по термодинамическим-свойствам газов з жидкостей (ОЦЦ) МЭИ-'ЛВТАЯ (г. Москва).

Созданная экспериментальная установка, методика проведения эксперимента и обработки результатов измерений могут быть рекомендованы для выполнения аналогичных исследований других чистых жидкостей или растворов.

Автор защищает:

1. Массивы новых экспериментальных данных о скорости звука в водных растворах гидроксида калия в широком интервале параметров состояния.

2. Полученные уравнения и таблицы ТДС.

3. Методические и технические решения, использованные при создании установки и проведении эксперимента.

Апробация работ. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-методических семинарах кафедры Теоретических основ теплотехники МЭИ, на научно-технической конференции МЭИ "Физико-технические проблемы энергетики" (Москва, 1988 г.).

. •Щбдцкацш. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в трех печатных работах.

Структура и объел работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (174 наименований) и приложения.-Работа изложена на 237' страницах маклнописного текста, из них основного текста - 181 страница, 40 рисунков, 17 таблиц и приложение на 38 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во бведении показана научная и практическая значимость и актуальность теш диссертационной работы. Обоснозан выбор системы КОН-^О в качестве объекта исследования. Отмечается предпочтительность исследований скорости звука как оперативного, весьма точного и информативного эксперимента. Сформулирована цель работы.

В пер&сй г'.'лбо выполнен аналитический обзор опубликованных работ по нэкоторим физико-химическим свойствам системы Ш1-В?0 и методам измерения скорости звука. Показано, что болызшетво данных о плотности, изобарной теплоемкости и скорости звука получены при атмосферном давлении в интервале температур, 273373 К. Высокотемпературные измерения выполнены лишь для плотно-г ста и изобарной теплоемкости в состоянии насыщения растворов, однако они характеризуются невысокой точностью. Сведения о ТДС данной системы ври повшгенных давлениях лрактичеаси полностью отсутствуют (представлены линь фрагменты для р, I! и От).

На основании проведенного анализа формулируется вывод о необходимости проведения систематически экспериментальных исследований скорости звука в системе гидроксид калия-вода в широком диапазоне температур, давлений и концентраций с погреа-ностью на хуае 0,1 % и расчета на их основе других ТДС системы.

. Далее в главе приведена сравш;тельная характеристика прецизионных методов измерения скорости звука (оптических, штер-ферсметркчэсккх и имяульешх). Делается вывод о том, что импульсные метода обладают больиими потенциальными возможностями по сравнению с другими методами. На основе анализа схем различных импульсных методов обосновал выбор метода совмещения ахо-импу-льсов. Он относительно прост в реализации, обеспечивает необходимую точность измерения и позволяет ресшть поставленную задачу.

Во второй главе призедеко подробное описание экспериментальной установки, предназначенной для кгмерспия скорости звука, в химически агрэссизннх хидгеостях в вироком интервале температур и давлений..

Схема уставов}« приведена на рис. I. Она состоит из експе-рикентальяого узла и следуда основных систем: аиектрояно-уль-

трэзвукозой, измерения и регулирования температуры, создания и измерения давления, вакуумированяя и заполнения измерительной камеры, измерения концентрации исследуемых растворов.

Экспериментальный узел состоит из толстостенного автоклава I, с помещенной в него акустической ячейкой.2. которая через электровводы высокого дазлония соединяется с электронно-измерительной схемой установки. В свою очередь автоклав I по скользящей посадке вставлен во внутреннюю тонкостенную гильзу 3 жидкостного термостата 4.

Такая сборка экспериментального узла дает возможность в случае неполадок или при разгерметизации автоклава вынимать последний из термостата без слива термостагирущей жидкости. Это важно, поскольку при применении расплава селитры в качестве термостатирувдей жидкости слив и последующее заполнение сопряжены с определенными трудностями.

Акустическая измерительная ячейка 2 выполнена разгруженной от давления и состоит из двух кварцевых пъезопреобрззователеЯ с резонансной частотой 3 МГц. Последние изолируются от исследуемой агрессивной среды с помощью плоскопараллелного волновода и стакана. Разделительная трубка, которая задает длину акустической базы, изготовлена из стали Х18Н9Т и при температуре 293 К имеет длину Ь=41,447 мм.

Измерение скорости звука проводилось на частоте 3 МГц с помощью электронно-ультразвуковой системы, реализущей метод совмещения эхо-импульсов. Сущность метода заключается в определении частоты следования импульсов, отрегулированных таким образом, чтобы запуск последующего пакета импульсов начинался в момерт прихода отраженного УЗ импульса. Время прохождения звуком известного расстояния в исследуемой среде есть обратная величина частоты следования импульсов в момент их совпадения.

Частота повторения импульсов определялась путем многократных измерений с помощью регистрирующей системы. Использование иикро-ЗВМ ("Радио-ЗбРК") в измерительном цикле позволило значительно сократить время измерения, повысить их точность и облегчить процесс-первичной обработки информации.

Поддержание заданной температуры в термостате осуществляюсь системой автоматического регулирования температуры. Цир-

куляция термостатирумаей жидкости обеспечивается пропеллерной мешалкой 10, вставленной в калий шш;шф термостата и яриводи-мой во вращение от электродвигателя 14. Схема циркуляция термо-статирупцей жидкости исключает образование застойных зон, обеспечивает интенсивный отвод тепла от нагревателей 5-8 и высокую равномерность температурного поля в термостате. Термостатирова-ние нике комнатных температур, вплоть до 223К, осуществлялось прокачившптем через змеових 9 азота из сосуда Дььара II.

Контроль и измерение температура проводились образцовым платиновым термометром сопротивления 12 типа ПТС-10 первого разряда в комплексе с потенциометром Р363-1 класса 0,001.

Давление в экспериментальной установке создается, измеряется и поддерживается постоянным в ходе опытов с помощью двух грузопоршневых манометров 18 типа XI-СО и Ш-600 классов точности 0,02. Для гидравлической связи манометров с исследуемым раствором установлены разделительная емкость "масло-вода" 19 и дифференциальный манометр 16.

В целях предотвращения кристаллизации исследуемого раствора высокой концентрации трубки, соединяющие автоклав I с де-аэрационньм бачком 15 и с дифманометром 16, обогревались низковольтным нагревателем. Эта процедура позволила значительно расширить диапазон исследованных концентраций.

Определение концентрации исследуемого раствора осуществлялось титрометряческим методом на комплексе типа Т-103 до и после акустического эксперимента.

Перед заполнением установки исследуемым раствором автоклав и все коммуникации тщательно промывались дистиллированной . водой из бачка 23, после чего производилось ее вакуумированке. Разрежение в системе фиксируется термопарным вакуумметром 22.

Система вакуумирования и заполнения установки включает в себя вакуумный насос 20, азотную ловушку 21, вакуумметр 22. де-аэрационный бачок 15 и соответствующие коммуникации.

В третьей главе описаны: методика приготовления исходных веществ, анализ состава исследуемых растворов, оптимальный порядок проведения эксперимента. Рассматривается расчетное выражение для определения скорости звука использованным методом, проведен анализ и оценена погрешность результатов измерений. Здесь

же представлены результаты контрольных измерений.

Особое внимание уделено чистоте исследуемых образцов и точному оцроделению концзнтрации растворов. Для приготовления исследуемых растворов использовалась бвдистиллированная . вода и химически чистый КОН. Анализ состава исследуемых растворов проводился методом нейтрализации с поммцью стандартного раствора соляной кислоты. Проведенные опыты показали, что суммарное содержание примесей в исследованных растворах (посла их предварительной очистки) не превышает 0,07 % от сухой массы гидроксида калия (в том числэ К^со^ - 0,05 %). Максимальная относительная погрешность определения концентрации не превышает 0,1 %.

Измерения т проводились по изотермам в следующей последовательности. Сначала она определялась при минимальном давлении эксперимента, потом давление погашалось до максимального значения (р=60 Ша). Последующее сниаение р осуществлялось ступенями по 5-10 МПа и после выдержки производилось определение »Г. Затем, с целью проверки надежности работы установки и неизменности состава исследуемого раствора повторно проводились измерения '(! при минимальном дазленяи. При этом различия в значениях скорости звука были на уровне воспроизводимости эксперимента.

При фикифОЕэнных значениях давления и температуры проводилось, как правило, 10-15 серий однотипных измерений. Перед каждой серией заново производилось совмещение эхо-импульсов на охране осциллографа. Действительное значение УГ (т.е. скорость распространения идеально плоских воля) вычислялось по формуле

V - 2 ;071/5 - Д^л + Д!Ув + ДРот, (I)

где Ъ - дана акустической базы; т5 - среднее арифметическое ряда последовательных измерений отношения опорной частоты образцового кварцевого генератора Ро (Го=10 МГц) к измеряемой 1'сл\ Д!Уд, Д№п - поправки на дифракционный и полноводный эффекты соответственно, а Шот - поправка, связанная с фазовым сдвигом отражения УЗ волны от поверхности аъезопреобразевателя.

Для оценки дифракционной поправка использована формула Басса-Вильшсэ Д^НГ-Х1 '5/(?0сЛ?'5), где ¿--20 мм - диаметр пъе-зопреобразователя, /\ - длина УЗ вол1ш; I, - длина акустической

базы. Волноводаая поправка оценивалась хач Л^ч = 0,0002-¡К, о Шох*0,' т.к. соБкещеше эхо-импульсов производилось по та первое полуволнам (в этом случае сдвиг фазн при отрюянги га еолеы прктически не происходит).

Оцензса погрешности результатов комзрокяЯ проводилась з соответствии с требованиями ГОСТов "Гссудьрствошгая система обеспечения единства измерений".

В табл. I представлены онзчептя погрешностей кзуерегая скорости звука для различных областей параметров состояния, охваченных экспериментом. В числителе дрсби примдешг доверительные граница погрешности, рассттггяшо цра докерятольной вероятности Р=0,95, а в знаменателе -- гаачвяяя соляой " максимальной погрешности.

Табл-^ца Г

Полные погрешности измерения скорости авука £}7-103,"

с,% Т.К Р.МЯа 273 373 473 573

I ■ 0,1 60 14/2?, 14/27 14/24 14/25 16/32 21/44

30 0,1 60 40/Б8 26/53 25/48 29/44 29/52 37/69

50 0,1 ее 42/60 39/55 33/50 32/50 - ■ 47/60 • 47/78

На основании проваленных контрольных измерения в эталонной акдкоста (бидастилларованная 'вода) сделан вывод о надсгс-шстд тг-учазких результатов и возмсзззости келодьзевявшя экспо • тальной установка для исследования скорости звука в г::г.нсетя.с при давлениях до 60 !Я1а г в вироком интервале текларссхр с необходимой доя расчетов точностью.

Четвертая глава дасвязена результатам исслздопениД и зд • . обсуждению. Кглгереная скорости звука проведены в к>тчх р;;оп:о-рах: с концвитрыкячл 0-во % ОУ1я 38 различиях сост^псч) в .и-

Таблица 2

Экспериментальные значения скорости звука в 30,14 %-ном растворе гадроксида калия при давлениях до 60 МПа

Р. Ша я, м/с Р, МПа и. м/с Р, МПа и, м/с

Т = 223.15 К Т = 263.15 К Т = 373.15 К

0.101 2055.12 . 0.101 2065.12 0.101 1366.27

9.903 2077.04 9.903 2076.80 9.903 1981.65

20.199 2039.52 20.199 2089.49 20.199 1997.25

30.005 2101.25 30.005 2101.49 30.005 2011.70

40.300 2113.31 40.300 2113.81. 40.300 2026.43

60.105' 2124.85 50.105 2125.38 50.105 2040.39

БЭ.419 2135.49 59.419 2136.13 59.419 2053.10

Т - 233.15 К Т = 278.15 К Т = 403.15 К

0Л01 2068.29 0.101 2059.94 Б.0СЮ 1923.95

Э.903 2078.10 9.903 2072.44 9.903 1931.97

20.199 2090.55 20.199 2035.19 20.199 1948.91

30.005 2102.31 30.005 2097.19 30.005 1964.31

40.300 2114.61 40.300 2109.87 40.300 19(30.71

59.419 2136.74 59.419 2132.41 69.419 2009.22

Т - 243.15 К Т - 293.15 К Т = 433.15 К

0.101 2065.77 0.Ц11 2053.11 5.000 1866.06

9.903 2078.86 9.903 2065.41 9.903 1875.43

20.199 2091.62 20.199 2078.32 20.199 1893.37

30.005 2103.27 30.005 2090.88 30.005 1910.76

40.30С 2115.48 40.300 2103.53 ■ 40.300 1928.19

60.105 2126.84 50.105 2115.25 ' 60.105, 1944.32

69.419 2137.50 59.419 2126.43 69.419 1958.95

Т = 253.15 К Т = 348.15 К Т = 523.15 К

0.101 2066.80 0.101 2001.22 9.903 1649.99

9.902 2077.96 9.903 2014.89 20.199 1676.59

20.199 2090.77 20.199. 2030.06 40.300 1724.98

30.005 2102.61 30.005 2043.97 59.419 1766.38

40.300 2114.82 40.300 2058.13 Т = 573.15 К

50.105 2126.24 50.105 2071.08 30.005 1559.23

59.419 2137.23 59.419 2083.35 ' 59.419 1639.47

тэрвало температур 223-573 К и давлений 0,1-60 МПа. Более подробно исследованы разбавленные растворы, в которых еще сохраняются аномальные свойства растворителя 'вода). В качестве примера в табл. 2 представлены экспериментальные значения скорости звука в 30,14 %-пон растворе кон.

Проведенное в диссертации сражение свидетельствует о хорошем согласовании (в пределах суммарной погрешности полученных величин) с данными Маркса (i960 г.) для атмосферного давления, а такие Сэйфера (1974 г.) при давлениях 0,1 МЛа и 49 МПа. Данные Михайлова и Фзн Kay (i960 г.). получэичко при втоосфарвс-м давлении, распологаются Екше от результатов наших измерчш'Д в среднем на 0,15 % как для чистой води, тач л доя растворов.

Весь массив данных о скорости зкука, полученный в работе, аппроксимирован уравнением вида

гдэ С - коыцзнтрэция растаора, '.?: р - давлежм, бар; JVo-t7,3 К; Г- тешер&тура, К, а g^ - эмпирические козфф!ЦИ.шти. В исследованных интервалах параметров состояния ypai.:iofw> (2) пр.тени-мо только в области существования хкдкого рзспюрз. Среднее кзадраткческов отклонение (о) охштяых точак от ащтроксижрумлей поверхности составляет О,IIS».

Экспериментальные данные, о 7! при атмосферном давлении аппроксимированы отдельно уравнением

{fMt&M^-')']^-

Это уравнение приметтар в области существования жидкого раствора при концентрацях до 60 Ж, причем о=0,04 %.

На рис. 2 представлена температурная зависимость скорости звука в систоме кон-Е,0 при р=0,1 МПа для различных составов растворов. Лкнаячи -фвэоэого равновесия жадность - .гордая ¡Jtana и кипения выделена область существования r/дкого рястасра.

• Обрезает- на- собя кшктага судествоваше двух р;х'х;гп.>кх

1Г,И/С 2400

2200

2000

1800

1600

Г4-

КОН. К0Й.2Н20 ^ г" v Ш,01 / / N

/ / -62,8Г 8.---ХГ- "V

• \ V \ \ \ \ \ ч \ L ! vi-ф jf

\ л , ла ^ \ \><(5;4а /4 i

1 1 1 v / / t f ✓ f ВОДА4

-50 0 50 100 i.°C

Рис. 2. Скорость звука в система KOH-EgO при р=0,1 ЫПа .

ff,М/С

1675

1650

1625

I6C0

1575

1550 1525

Pac. 3. Температурная зя-икиогт,? скорости •г'ругсз s I<03 • ' рг-зтпсрз н^дч irpî. р'-г.т.тч?;*^ т-.г-^о^^-х ■

концентрационных областей системы с различны® ходами кривкх С~сспаг. Для первой (дозвтектической) области, характерно нали-чае максимума на указанных кривых, положение которого зависит от концентрации раствора, причем чем выае концентрация, тем ниже температура в точке максимума (см. пунктир). С ростом концентрации наряду с возрастанием V, максимум сглаживается и при концентрата раствора, состветствущэй приблизительно эвтекти- ■ чесноку составу системы С*-30,9%, полностью исчезает.

Во второй, т.е. з зазвтектической области концентрации, крнгко С-сспзГ, как и для всех нормальных жидкостей, имеют' отрицательный тешературный коэффициент скорости звука во всем диапазоне температур в пределах жидкой фазы растворов.

1Тз рис. 3, на котором приведена температурная зависимость скорости звука в 1,03 %-ном растворе, следует, что изобары не пересекаются мезду собой и располагаются тем выпе, чем выше давление. Характерно, что наблюдаемые на изобарах скорости звука каксимумы, так же как и для чистой воды, с ростом давления скещаится в область более высоких температур (см. пунктир). Аномальный характер температурной зависимости, присущий .чистой воде с ростом давления и концентрации проявляется все слабее.

Ежчя глава посвящена расчету ТДС система КОН-^О на основании данных о скорости звука и обсуждению рассчитанных свойств.

Аналитические зависимости для плотности р=р(т,с) и для изобарной теплоемкости ср=ср(;г,с) на базовой поверхности (при р=0,1 МПа), необходимые для проведения этого расчета, получены на основании суцествувдих в литература наиболее достоверных экспериментальных данных по этим свойствам.

Для плотности составлено уравнение вида '

ч . • .

Р = I \ I аа(т/Тщ>А-Ы, (4)

где гср=277,13 К; Г - К; С - 56, а й^у- эмпирические коэффициенты. При р=0,1 МПа уравнение (4) применимо в.области существования жидкого раствора при концентрациях до 70%. Средняя квадра-тичэская погрешность описания исходных .данных составляет О,ОЭЖ.

. Для изобарной теплоемкости получено уравнение в форме

•ОЛ (5) _

где 1Ър=307,34 К, a gtj - эмпирически козЗфшвенты. Уратшнае (5) позволяет рассчитывать изобарную '/«исеюсость в интервале концентраций 0-60 % и температур от 273 К до тежерстур зпжб-жя растворов при р=0,1 МПа. Средняя квчдратическая погреплссть описания исходных данных составляет 0,412.

С помощью уравнений (3),(4) и (5), врзгоияя известные термодинамические соотношения, рассчитан ряд важных ?ДС: изоберкШ коэффициент расшрения (а), адиабатгшЯ ког$$акюш? ссткаехоста (Р ), изотермический коэффициент сзп-лгзокссти (р") и изохорнзя теплоемкость (Cv) при р«0,1 Ша. Произведена оценка погрзплос-тей рассчитанных величин.

Для расчета ТДС системы кон-н2о вра- повалена« даляэнгях использован пошаговый итерациоанкй метод с голучеиш- rpocroro уравнения состояния на каждом вггчз. Катод расчета сгодится к реявнио известного даф^рекцкального ураш.-щм теркоденахики относительно плотности: .■.■'■■-''..■■ р : р .

Щг- . Р - Р0 + J ^ + -1% Ф' <е>

Ро <V '

где р0-плотность на базовой поверхноста, ог.рейхта/г-эя равнением (4), ар- искомая плотность при 'дегачз*;« р.

Значение первого интеграла в (6), эдэдсляотвя- аналитически - путеминтегрирования уравнения' (2). 'Иосколмсу аналитические зависимости а=а(р) и Cp««pfp;.ноизвэстнк, то - гиачогдо второго интеграла в пределах каздого вага вычисляются методом итерации.

Проведенный анализ погрешостй »'результаты ' сровтля с имоквдемися опытными .даншш' покагнвезпт, что погрешность огтчо-иий плотности, вычисленных но данных о !Т пошаговым итрг.-.'Г'спжм методом, находится па уровне погрешности прямых эпопеи;. тигельных измерений. В кячество примера в табл. 3 щпгодага р.лгечл-танкые ТДС 5 Ж-ного раствора ксн.

В грим::~н-ш 'продегав.-^н экспергаелталыт егтвжя "ко-роста.зьуга в chcjOvs КОН-И^О (табдгсз П1 ?. П2), а •

05

считанные величины ТДС данной системы (таблицы ГО и П4).

Выводи ■

1. Выполнен обзор исследований некоторых физико-химических свойств системы KOH-F^O. Показана необходимость додольнительно-го зхскер-аетталъного изучения скорости звука в широкой области ' параметров состояния с целью расчета на ео основе других ТДС.

2. Разработана и создана установка для измерения скорости ' звука в химически агрессивных жидкостях в широком интервале температур и давлений. В установке реализован метод . совмещения ахо-клпу.»ъсоз с использованием микро-ЭВМ в измерительном цикле.

3. ПооЕэдено систематическое исследование скорости звука в водных растворах КОН в интервале температур 223-573 К, давлений 0,1-SO МПа и концентраций 0-60 % по массе. Всего получено 1313 HOBiix опытных значений скорости звука, большая часть которых • относится к неисследованному интервалу параметров состояния.

4. Дай подробный анализ погрешности экспериментально полученных значений скорости звука в растворе и подтверждена их надежность. Полная относительная доверительная погрешность (при Р=0,95) ленит в пределах 0,01-0,055, а полная максимальная пог-регшость но превышает 0,08% во всем исследованном интервале параметров состояния.

5. Получены уравнения, аппроксимирующие экспериментальные даты о о скорости звука при а'Тмссферном давлении и во всем исследованном интервале параметров состояния.

6. Систематизированы и обобщены литературные данные о изобарной тедлоежости и плотности исследованной системы. На основании статистической обработки этих данных получены уравнения для указанных свойств при отмосфорном давлении.

7. На основании данных о скорости звука в исследованном диапазоне давлений, а также данных о плотности и изобарной теплоемкости при атмосферном давлении с использованием пошагового итерационного метода проведен комплексный расчет ТДС рассматриваемой системы в труднодоступной для экспериментальных исследований области высоких давлений. •

8. На основании современных представлений о структуре вода

и водных растворов электролитов выполнен анализ поведения скорости звука и рассчитанных ТДС рассматриваемой системы.

7ас-':пг! 3

Термодинамические свойства 5 «-него раствора КОН при псж>201шнх давлениях, рассчитанные на • основании дашш. о скорости

Р Т " р о-Юб о? Су ¡ГТо'3 ¿10"

• Ш1А. М/С ХГ/Ы3 1/К К^гг 1А.7.Л

• Л К! • IV

Т ^ 273.15К

10.0 1520.2 1052.4 170.2 3.848 3.830 411. Я 413 I

20.0 1537.4 1056.7 185.4 3.830 3.803 4СО.-4 4С2.7

30.0 1555.0 1060.9 199.8 3.813 3.787 359.8 392 5

40.0 1572.4 1065.0 213.5 3.757 3.757 379.8 8

50.0 1589.5 1069.0 226.0 3.783 3.74Э 370.2 оУЗ 7

60.0 1606.1 1073.0 233.6 3.771 3.732, 331.3 . 265 т

Т = 313 15К

10.0 1619.5 1039.9 413.9 3.503 3.787 ЗС6.7 о'ГЗ 9

20.0 1636.4 Л043.3 413.7 3.885 3.747 357.8 ' о 71 0

30.0 1653.4 1047.7 413.7 3.863 3.727 349Л 362 3

40.0 1670.2 1051.4 413. Э 3.851 3.703 340.9 354 2

50.0 1636.5 1055.1 414.3 3.835 3.688 333.2 346 5

60.0 1702.2 1053.3 414.8 3.8X9 3.669 326.0 339.3

Т = 333 • 15К

10.0 1635.0 1030.3 5Т8.4 3.325 3.699 зезл 385 2

20.0 1652.5 1034.2 513.7 3.908 3.682 354.1 375 8

30.0 1670.2 1038.0 609.4 3.891 '3.664 : 345.4. 'ЗР6 7

■40.0 . 1687.5 1041.8 . 505.4 3.875 3.647 337.1 . V';?'—* I

50.0 1704.4 1045,5 ЙС.1,7 3.659■ 3.630 . 329.2 " .0

60 .0 : 1720.7 1049.1 493.2 3.843, 3.613 .32Г.9 ?хг .4

. 7 = 373 ,15к' ■

10.0 1524.7 1005 .'б ' С37.3 '3.9С5 3.543 Я/С.''? /п с;

20.0 1244.9 1009.7 674.9 . 3.949 3.538 згч.о 4>:>?.

30. С. 1664.5 .1013.8 6?3.5 3.934 З.БЯР 3:5.0

40.0 . 1683;3 .1017.3 ■ .«53 Л . . 3.919 3.515 1_ д О ~ е

50.0 17С1.3 '1021.7... '643.4 3.904 З.сСЗ р.я

60.0 •1718.3. ■ 1С?5.5 ; ".с^Э о. с.1 • • '

Основное содержание диссертации опубликовано в следущих работах:

1. Кочетков А.И., Цацурян Х.Д. Экспериментальное исследование скорости звука в система KOK-HgO при атмосферном давлении // Труды Коек, знерг. ин-та.- 198Э.- Л 206.- С. 41-45. .

j

2. Цацурян Х.Д., Александров A.A., Кочетков А.И. Скорость звука в водных растворах гадрокевда калия // Теплоэнергетика.-1991,-J6 в.-С. 60-64.

3. Александров A.A., Кочетков А.И., Цацурян Х.Д. Экспериментальное исследование скорости звука в водных растворах гад-роксида калия при давлениях до бСМПа // Термодинамика фазовых равнозесий и критические явления.- Махачкала, Дат.

КЦ РАН. 1992.- С. 67-73. -

ятггяу" ¿жу<Ю а.... Ш

T»»tjr}'ii^i!4 iMSfl, Красиуклларм''»г'-1Я, 13.