Теплофизические свойства простых эфиров и водных растворов гидразина в зависимости от температуры и давления тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

pJ-g ОД академия НАУК БЕЛАРУССИИ Институт проблем энергетики

г р^Л

На правах рукописи

г/

Ср^ САФАР0В МАХМАДАЛИ МАХМАДИЕВИЧ

удк 536.22:532.133:536.7: (547.532f547.539.iii.2)

тепл0®зкческие свойства простых эфиров и

водах растворов пздразина в зависимости от

температуры и давления

01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск - 1993

Работа выполнена на кафедре общей физики Душанбинского ордена Дружбы народов государственного педагогического университета им. К.Джураева

академик АН Беларусь, доктор технических наук, профессор

А.Г.Шашков

Заслуженный деятель науки и техники России, доктор технических

наук, профессор Дульнев Г.Н.

доктор физико - математических наук Мигун Н1П. Ведущая организация - НПО ГИПХ, г.Санкт-Петербург

Защита состоится " И "ЖыЬл^Ш 1994 г. в /Х^часов на

заседании специализированного совета Д.006.СВ.01 при Институте проблем энергетики АНБ. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института

Автореферат разослан " ,¡1" Ь'А&уУС 1993 г.

Отзыв на автореферат, заверенный ученым секретарем и скрепленный гербовой печатью, прошу направлять по адресу: У20109, г.Минск, пос.Сосны, ИПЭ АНБ, секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь

Официальные оппоненты:

Б.Е.ТВЕРКОВЮШ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ обусловлена непрерывным ростом потребностей науки, техники и ведущих отраслей промышленности в достоверных данных о теплофизических свойствах (Т$С) технически важных жидкостей, газов и их растворов. Коренное повышение эффективности энергетических систем требует разработки и внедрения принципиально новой технологии и создания на их основе энергетических устройств нового поколения. Решение этой проблемы невозможно без создания надежных, теоретически обоснованных методов расчета ТФС перспективных рабочих жидкостей, газов и растворов, применяемых в энергетических и технологических конструкциях.

Интенсивность и продуктивность технологических процессов зависит не только от правильной организации химических взаимодействий, но и от целесообразности направленных потоков тепла и массы. Для совершенствования и оптимизации технологических процессов необходимы научно обоснованные инженерные расчеты, которые нуждаются в информации о теплофизических свойствах рабочего вещества в широкой области параметров состояния. Использование ориентировочных или даже приближенных данных по свойствам веществ в инженерных расчетах приводит к существенному завышению металлоёмкости установок, и снижению их техно-экономических показателей.

В связи с этим, дальнейшее уточнение теплофизических данных рабочих веществ представляет собой значительный резерв совершенствования технологического процесса.

Разработка высокоэффективной новой техники, материалов с заранее заданными свойствами для различных отраслей народного хозяйства, как и в целом ускорение научно-технического прогресса, невозможно без знания свойств веществ и материалов.

Анализ потребностей науки и техники в численных данных о свойствах веществ показал, что около 35% всей необходимой информации составляют данные о веществах в жидком и газообразном состояниях, из которых свыше 80% - данные о теплофизических свойствах.

Достоверность данных о свойствах веществ и материалов влияет прежде всего на качество выпускаемой продукции.

Развитие новых направлений в науке и технике, таких как ядерная физика, космическая техника, квантовая электроника, вычислительная техника, ядерная энергетика вызвали бурный научно-технический прогресс. Появился целый ряд новых технологических процессов, протекающих при высоких температурах и давлениях.

Вме.сте с тем, зто послужило основанием для совершенствования и интенсификации ранее существующих процессов, применяемых, в химической, нефтехимической, топливной, нефтеперерабатывающей и других видах промышленности с крупнотоннажным производством.

В полуфабрикатах и готовой продукции нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности важное место принадлежит простым эфирам, водным растворам гидразина и фенилгидразина. Однако, современное состояние исследования их теплофизических свойств нельзя считать удовлетворительным.Исследования теплофизических свойств (теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость, температуропроводность и вязкость) простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина имеют большое практическое и научное значение.

К числу основных физико-химических величин, характеризующих свойства жидкостей, тесно связанных со многими другими физическими и химическими величинами и входящие в качестве основных параметров в уравнения гидродинамики.и теплообмена при расчетах и проектировании процессов и аппаратов, относятся теплопроводность, плотность, теплоемкость и вязкость.

Изучение теплофизических свойств жидкостей и растворов в значительной степени способствует развитию и совершенствованию современной теории жидкого состояний выяснение механизма межмолекулярного взаимодействия в жидкостях'дает возможность объяснить ряд физико-химических и тепловых явлений, связанных с молекулярным переносом. И не случайно, что результаты исследования теплофизических свойств (теплопроводность, плотность, теплоемкость, температуропроводность и вязкость) легли в основу современной молекулярно-кинетической теории газов и жидкостей.

- б -

Имея уравнение состояния (УС), составленное на основе данных о плотности, можно рассчитать ряд калорических свойств: теплоемкость, энтропию, энтальпию, теплоту парообразования и другие.

Диссертационная работа посвящена исследованию'теплопроводности, плотности, теплоемкости, температуропроводности и вязкости простых эфиров (диметил, диэтил, диаллил, дипропил, дибу-тил, диамил, дигексил, дигептил, диоктил, диизопропил, дивинил, дифенил, дидецил), водшх растворов гидразина и фенилгидразина 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, .90 % мол.) в интервале температур 293-710 К и давлений (0,101-98,1) МПа.

Диссертационная работа выполнена по плану координации научно-исследовательских работ в области естественных и общественных наук АН Республики Таджикистан на 1981-1985 и 1986-1992 годы по теме "Теплофизические свойства вещества" (№ госрегистрации 8108175) и (№01.86.0103274) по проблеме 1.9.7 - Теплофизика.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Разработка и создание экспериментальных установок для исследования теплофизических свойств жидких и газообразных веществ, а также технически важных растворов при высоких параметрах состояния.

2. Разработка и создание автоматизированного теплофизического комплекса.

3.' Получение экспериментальных значений теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости, температуропроводности и динамической вязкости простых эфировводных растворов гидразина и фенилгидразина в интервале температур'290-710 К и давлений (0,101-98,1) МПа.

4. Установление зависимости теплофизических свойств простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина от температуры, давления, молярной массы и мольной концентрации воды.

5. Выявление механизма переноса тепла в водных растворах гидразина и фенилгидразина.

6. Получение алпроксимационной зависимости, устанавливающей

взаимосвязь теплопроводности, теплоемкости, плотности, динамической вязкости с температурой, давлением и особенностями структуры исследуемых объектов.

7. Получение обобщенного уравнения для расчета теплопроводности жидких органических веществ в зависимости от температуры, давления, молярной массы, температуры кипения и числа атомов углерода.

8. Установление взаимосвязи теплофизических свойств исследуемых объектов в широком интервале параметров состояния.

9. Выбор и разработка модели структуры и метода расчета теплопроводности водных растворов гидразина и фенилгидразина.

10.Составление уравнения состояния (УС) для исследованных объектов.

11.Составление таблиц, рекомендуемых для справочных данных по теплофизическим свойствам газообразных и жидких простых эфи-ров, водных растворов гидразина и фенилгидразина.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА: .

1. Разработаны и созданы экспериментальные установки для исследования Р- р -Т зависимости (по методу гидростатического взвешивания), теплопроводности (по.методу цилиндрического бикало-ркыетра регулярного теплового режима первого рода), теплоемкости (монотонного разогрева), динамической вязкости (метод вискозиметра с выносным капилляром). При разработке установок учтены специфические особенности растворов гидразина и фенилгидразина, которые потребовали новых конструктивных и методических решений.

2. Получены экспериментальные данные:

- по теплопроводности А- , температуропроводности а , плотности р , теплоемкости• Ср и динамической вязкости Т| , простых эфиров (диметил, диэтил, диаллил, дипропил, дибу-тил, диашл, дигексил, дигептил, диоктил, дидепил, дивинил, диизопропил, метилпр011ил), а таюке водных растворов гидразина и фенилгидразина (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)% мол. в широком интервале температур при давлениях (0,101-98,1) МПа;

- по упругости паров простых эфиров (диэтил, диаллил, дипро-пил, дибутил, диашл, дигексил, дигептил, диоктил) в зависимости от температуры.

3. Получены алпроксимационные зависимости, описывающие р -Р-Т, Р-Г| -Т, Р- А, -Т, Р- СР -Т, Р-а -Т, А = Нр") , CP=f(p) ,

r| = t(p"),a = f(p') , .С помощью Р- р -Т за-

висимостей рассчитаны коэффициент теплового расширения Лр , изотермическая сжимаемость (Ц , термический коэффициент давления ^ , внутреннее давление P¡ , разность теплоемкостей Cp-Cv , изобарная и изохорная теплоемкости, скорость звука и энтальпия исследуемых объектов при различных температурах и давлениях.

4. При обобщении экспериментальных данных получено обобщенное уравнение для расчета теплопроводности жидких органических веществ, в зависимости от температуры, давления, молярной массы, температуры кипения, числа атомов углерода. ■

5. Установлена взаимосвязь теплопроводности, вязкости, теплоемкости, температуропроводности с плотностью исследуемых объек-

. тов в широком интервале параметров состояния (Т=290-71О К, Р=0,101-98,1 МПа).

6. Обосновано прогнозирование ТФС исследуемых объектов на основе их молекулярных струтур.

7. Выбрана модель структуры водных' растворов гидразина и фенил--' гидразина, проведен анализ процесса теплопереноса и на ее основе рассчитана теплопроводность исследуемых растворов.

8. Разработана методика обобщения уравнения состояния Тейта для группы подобных веществ и показана возможность применения этого метода к другим видам уравнений состояния.

9. Составлены таблицы экспериментальных данных по теплопроводности, плотности, вязкости, удельной 'теплоемкости, температуропроводности газообразных и жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина в интервале температур 290-710 К и давлений (0,101-98,1) -ЫПа. Таблицы по теплопроводности и плотности жадких и газообразных простых эфиров утверждены в качестве таблиц Рекомендуемых справочных: данных

(таблиц РСД) соответствующими подразделениями Государственной службы стандартных справочных данных ВНИЦ СМВ России.

10. Разработаны методы расчета термодинамических свойств и коэффициентов уравнений состояния типа Тейта, Леннард-Джонса и Девоншайра для простых эфиров, водных растворов . гидразина и фенилгидразина.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Новые варианты экспериментальных установок и обоснование ' возможности их применения для исследования теплопроводности, удельной теплоемкости, плотности, вязкости жидкостей, газов и химически активных веществ при высоких параметрах состояния, включая критическую и закритическую области.

2. Автоматизированный теплофизический комплекс, с помощью которого измеряется теплопроводность жидкостей и газов в широком интервале параметров состояния.

3. Экспериментальные данные по теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости, температуропроводности и вязкости жидких и газообразных простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина в диапазоне температур 290-710 К

и давлений (0,101-98,1) МПа. .

4. Методы расчета теплофизических свойств кидких и газообразных веществ и анализ процесса теплопереноса.в исследуемых объектах.

5. Аппроксимационные зависимости и уравнения состояния (УС) для расчета теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости и динамической вязкости простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина в широком интервале температур и давлений.

6. Обобщенные уравнения для расчета теплопроводности жидких р.рганических веществ в зависимости от температуры (293-710) К,'давления (0,101-49,1) МПа, молярной массы, температуры кипения, числа атомов углерода.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. I. Составлены подрооные таблицы ТЭС технически важных веществ (жидких и газообразных простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина) в широком интервале температур (293-710) К и давлений (0,101 -98,1) Ща, которые могут быть использованы проектными организациями в различных технологических процессах.

2. Результаты проведенных исследований по теплофизическим свойствам водных растворов (гидразина и фенилгидразина) внедрены в научно-производственном объединении Государственного института прикладной химии (НПО ГМПХ),г.Санкт-Петербург и Институте химии АН Республики Таджикистан при расчетах модельных реакторов и технологических процессов, а экспериментальные данные используются как справочные.

3. Полученные аппроксимационные зависимости по теплопроводности, теплоемкости, вязкости, температуропроводности и уравнение состояния (УС) используются для инженерных расчетов в НПО ШПХ г.Санкт-Петербурга и Института химии АН Республики Таджикистан.

4. Решением Российского научно-исследовательского центра по сертификатам, материалом и веществам Госстандарта (РНИЦ СМВ Госстандарта) (г.Москва) полученным данным по теплопроводности и плотности жидких и газообразных простых эфиров'присвоена категория "Рекомендуемые справочные данные".

5. Данные по теплопроводности газообразного и'жидкого простых э<|иров (диметил, дизтил, диизопропил, дипропил, дибутил, ди-амил, дигексил, дигептил, диоктил) при различных'температурах и давлениях включены в "Справочник по теплопроводности жидкостей и газов", 1990 г. (авторы Н.Б.Варгафтик и др.).

6. Разработанные экспериментальные установки могут быть использованы для скоростного определения теплофизических свойств технологических материалов в различных лабораториях.

7. Созданная аппаратура для измерения теплофизических свойств жидких и газообразных веществ используется в научной и учебной лабораториях кафедры общей физики Душанбинского педагогического университета им.К.Джураева аспирантами и препода-

вателями для выполнения диссертационных работ и студентами" при выполнении дипломных, курсовых и лабораторных работ.

8. Описание экспериментальных установок для измерения теплопроводности, плотности жидких и газообразных веществ включены

в учебное.пособие на таджикском языке "Основы теплофизики" Душанбе, 1392 г. (авторы Х.Маджидов, Т.Х.Салихов, М.М.Сафа-ров), которое используется студентами, аспирантами и научными, сотрудниками, работающими•в области теплофизических исследований.

9. На опубликованные работы поступило очень много заявок из ряда зарубежных стран (США, Испания, Германия, Чехословакия и др.).

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА

Диссертация представляет из себя обобщение результатов исследований, выполненных автором как самостоятельно, так и совместно с двумя аспирантами на правах соруководителя. Автору принадлежат: постановка задачи, экспериментальные измерения теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости, динамической вязкости простых эфиров и водных растворов гидразина и фенил-гидразина в широком интервале параметров состояния; описание и обобщение результатов измерений существующими методами; разра- . ботка нового метода описания, обобщения и прогнозирования теплофизических свойств исследуемых объектов. Основные обобщающие положения диссертации сформулированы лично автором. На разных этапах при выполнении измерений принимали участие аспиранты Р.Ш.Асоев, М.А.Зарипова. ' ■

Из опубликованных совместно с соавторами работ использовались только те материалы, в которые автор внес равноценный вклад (в постановку задачи, участие в экспериментах, трактовка и обобщение полученных результатов).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основное содержание й результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на УП Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ (Ташкент, 1982 г.); 1У Всесоюзной теплофизической школе (Тамбов, 1988 г.); УШ Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ

(Новосибирск, 1989 г.); П Всесоюзной конференции "Проблемы физики прочности полимеров" (Душанбе, 1990 г.); Международном совещании-семинаре "Реофизика и теплофизика неравновесных систем" (Минск, 1991 г.); Всесоюзном семинаре по химии неводных растворов "Межчастичные взаимодействия в растворах" (Душанбе, 1991 г.); 8 Международной конференции "Уравнения состояния" (Эльбрус, 1992 г.); IX Теплофизической конференции СНГ (Махачкала, 1992 г.); Международной теплофизической школе "Теплофизические проблемы промышленного производства" (Тамбов, 1992 г.); Региональном совещании-семинаре "Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах" (Самарканд, 1992 г.); Республиканской научно-практической конференции (Курган-Тюбе, 1991 г.); Республиканской научно-технической конференции по теплофизичееким свойствам веществ (Баку, 1992 г.); конференциях профессорско-преподавательского состава Душанбинского педагогического университета им.К. Джураева (Душанбе, 1982-1992 г.г.).

публикации ^

По теме диссертации автором опубликовано 64 печатных работ в виде научных статей, тезисов и текстов докладов на научных конференциях и симпозиумах, а также одно учебное пособие и один патент. В основу диссертации положены результаты научных исследований, выполненных при непосредственном участиии автора в 1982-1992 г.г. на кафедре общей физики Душанбинского педагогического университета им.К.Джураева.

. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 400 наименований и приложения в виде отдельного тома, в котором содержатся таблицы РСД (теплопроводность, плотность, удельная теплоемкость, вязкость и температуропроводность) ряда технически важных жидкостей и растворов, документы, подтверждающие использование результатов работы, а также расчет погрешности измерения теплофизических величин.

Диссертация изложена на страницах, включая ри-

сунков и 3""/ таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ..

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулирована цель работы, описаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе приводятся описание и схемы экспериментальных установок для исследования теплопроводности жидких и газообразных, простых эфиров и растворов при высоких параметрах состояния, включая критическую и закритическую области, а также оценки погрешности экспериментальных данных и методики проведения эксперимента.

Для измерения теплопроводности жидкостей и растворов при высоких температурах и давлениях использовали автоматизированный теплофизический комплекс (рис.1).

Автоматизированный теплофизический комплекс состоит из цилиндрического бикалориметра, термостатнрующей системы, электроизмерительных приборов, системы заполнения, грузопоршневого мано--метра МП-2500 класса точности 0,05, УСО, ТРИ и ДВК-3. .

Цилиндрический бикалориметр состоит из двух коаксиально расположенных медных цилиндров, наружный и внутренний диаметры внешнего цилиндра соответственно 110 и 18,1 мм; наружный диаметр внутреннего цилиндра 17,0 мм; длина измерительного'цилиндра 170 nm, компенсационного 50 мм. Зазор между цилиндрами заполняется исследуемым газом или жидкостью. Толщина исследуемого слоя составляет 0,55 мм. •

Внутренний цилиндр (ядро бикалориметра) состоит из измерительного и компенсационного шлиндров, позволяющих ликвидировать передачу тепла через верхний конец измерительного цилиндра.

Для измерения разности температур на границах исследуемого слоя вещества, а также температуры опыта применяется дифференциальная хромель-алюмелевад термопара диаметром 0,15 мм. .

Прижимной сосуд высокого давления был изготовлен из нержавеющей стали марки 1Х1Ш9Т. Коммуникации основных узлов установки производились стальными трубками высокого давления с внёшним и внутренним диаметром 6 и 3 мм. В прижимном сосуде в качестве разделителя использован полиэтиленовый мешочек. В опытах давле-

ние создавалось и измерялось грузопоршневым манометром типа МП-2500. .

Для проверки правильности постановки экспериментов контрольные измерения были проведены с атмосферным воздухом и толуо лом. Теплолрог.одгость воздуха при атмосферном давлении измерялась в интервале температур от 293 до 573 К. Измерение проводилось в разное время и при различных толщинах исследуемого слоя. Теплопроводность жидкого толуола измерялась в интервале температур 290-544 К и давлений 0,101-49,1 МПа. Полученные данные по теплопроводности воздуха и жидкого толуола в пределах погрешности опита хорошо соответствуют надежным литературным данным.

Измерения теплопроводности газообразных простых эфиров при атмосферном давлении в зависимости от температуры проводились на экспериментальной установке по методу регулярного теплового режима, которая состоит из цилиндрического бикалориметра, стакана, содержащего исследуемое вещество в жидком состоянии, образцового манометра на I атм., вентилей высокого давления и электроизмерительных приборов.

При измерении теплопроводности газообразных простых эфироп толщина исследуемого слоя составляет 0,36 мм. ,

Толщина исследуемого слоя'и величина перепада температур на границе жидких"и газообразных веществ выбиралась с таким расчетом, чтобы в опытах отсутствовала конвективная передача "тепла. Во. всей области температур величина критерия Грасгофа-Прандтля была меньше 1000. Отсутствие конвективного теплообмена в опытах также контролировалось изменением при различных значениях перепадов температур мевду теплообмениващимися поверхностями, при этом для одних и тех же условиях опыта получались одинаковые величины теплопроводности.

Общая относительная погрешность измерения теплопроводности при доверительной вероятности Л = 0,95 составляет 4,2.^,

Вторая глава посвящена описанию экспериментальных установок для измерения плотности и вязкости жидких и газообразных простых эфиров и водных растворов гидразина и фенилгидразина в широком интервале температур и давлений.

Для измерения плотности исследуемых объектов в зависимое™ от температуры и давления использована экспериментальная установка по методу гидростатического взвешивания. Выбор метода исследования обусловлен тем, что он дает возможность определить . плотность веществ в жидком и газообразном состояниях.

Принцип работы установки основан на определении выталкивающей силы, действующей на подвесную систему, погруженную в жидкость." Экспериментальная установка состоит из следующих узлов: измерительного прибора, который заполняется исследуемой жидкостью, воздушного термостата, аналитических весов типа ВЛА-200ГМ, электронно-следящей системы, системы создания и измерения давления, системы измерения температуры, системы откачки "и заполнения.

Температура исследуемых жидкостей и их паров в опытшс измерялась с помощью двух термометров сопротивления типа ПТС-10, изготовленных и калиброванных во ВНИШГРИ, с применением потен-цнометрической установки У309.

Во всех использованных ранее экспериментальных установках, выполненных по методу гидростатического взвешивания, датчик подвесной системы находился внутри измерительного прибора и шел непосредственное соприкосновение с исследуемыми жидкостями. Это, с одной стороны,приводило к загрязнению исследуемой жидкости из-за покрытия проволоки датчика различными лаками и, с другой стороны, ограничивало диапазон давлений,, в которой можно было проводить измерения, т.к. электровыводы,в основном, уплотнялись фторопластом, выдерживающим давление до 60 МПа. Все эти трудности было преодолены вынесением датчика подвесной системы из измерительного прибора наружу.

Электронно-следящая система, в основном,- состоит из следующих узлов: генератора синусоидальных колебаний, моста переменного тока, усилителя низкой частоты, активного двухкомпонентного детектора, фазокорректирующей цепочки, усилителя постоянного тока, регулирующего элемента тока взвешивания блока питания.

Подготовка к опытам и методика-проведения эксперимента заключается в том, что после подвешивания подвесной системы уста-

новка в открытом состоянии проверялась на строго вертикальное центрирование по уровню, находящемуся в приборе.

Перед началом проведения опыта проверялась исправность всех схем измерения и контроля: температуры, давления, строгая вертикальность, а также надежность работы ЭСС.

После установления стационарного теплового режима и создания требуемого давления проводилось измерение плотности. Общая относительная погрешность измерения плотности при доверительной вероятности 'Л = 0,95 составляет 0,1%. •

Экспериментальная установка для измерения.динамической вязкости простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина при различных температурах и давлениях, в основном, состоит из толстостенной трубки высокого давления с внешним диаметром 0,018 м, внутренним - 0,006 м и длиной 1,05 м. На трубку в зоне расположения капилляра горячей посадкой надет медный блок диаметром 0,05 м и длиной 0,5 м, имеющий по длине два отверстия: • одно для размещения платинового термометра сопротивления конструкции ВНИИФТРИ с погрешностью 0,01 К и другое для дифференциальной хромель-алюмелевой термопары. Глубина отверстия по ПТС выбрана с таким расчетом, чтобы чувствительный элемент термометра находился на одном уровне о капилляром вискозиметра. На медный блок был намотан электрический нагреватель из нихромо'вой проволоки диаметром-0,0003 м и изолированный от корпуса небольшими по размеру фарфоровыми чашками для создания и поддержания температуры*. Для поддержания постоянства температуры на наружной поверхности медного блока выточенно две продольные канавки глубиной и шириной по 0,008 м, в которые уложены два дополнительных электронагревателя, также из нихромо'вой проволоки диаметром ■0,0003 м. На медный блок надевается хорошо изолированный с наружной поверхности и с торцов термостат, изготовленный из листового железа двух половин полуцилиндрической формы с наружным диаметром 0,2 м и внутренним 0,09 м, заполненных стекловатой для предотвращения отвода тепла.

Во избежание нагрева исследуемой -жидкости и уплотнений при выходе из блока на.трубку установлен холодильник, через который прокачивается проточная вода.

Сосуд высокого давления (автоклав) изготовлен из нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т. Для выравнивания и поддержания постоянства температуры на него также горячей посадкой по высоте надет массивный медный блок'диаметром 0,09 м и длиной 0,26 м. На медный блок автоклава был намотан медный"змеевик, через который пропускалась'вода постоянной температуры из ультра-термостата. Кроме того, по длине, медного блока просверлено два отверстия: одно для.размещения термометра и другое для термопары. Термопара подключалась к потенциометру Р363-1.

Давление в опытах измерялось грузопоршневыми манометрами МП-600 и МП-60 класса точности 0,05.

Для измерения времени истечения ртути между контактами вискозиметра использовался частотомер Ф 5041.

Вискозиметр изгото.влен из тугоплавкого стекла марки "супро-макс", геометрические размеры которого определялись на катетометра КМ-8.

В измерениях использовались капилляры от ртутных термометров, диаметры которых определялись абсолютным и относительным методами.

Общая относительная погрешность измерения динамической вязкости исследуемых объектов при доверительной вероятности и = - 0,95 составляет 2,6%.

В третьей главе приводятся описание экспериментальной установки для измерения удельной теплоемкости жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина при атмосферном давлении и при высоких параметрах состояния. Установка основана на ■ методе монотонного разогрева. Она состоит,из калориметра, графопостроителя Н-306, сосуда с тающим льдом, прижимного сосуда, грузопоршневого манометра МП-2500 и электроизмерительных приборов.

Калориметр представляет собой металлический цилиндр, на внешней поверхности которого намотан нагреватель. Внутри цилиндра (для установки при атмосферном давлении) размещается промежуточное ядро калориметра, выполненное в виде цилиндрического радиатора г; высокой теплопроводностью. Пазы ядра заполняются-исследуе-

мой жидкостью, а по оси его находится горячий спай дифференциальной термопары.

В установке (при высоких параметрах состояния) измерительная ячейка вставляется в медный стакан, на который намотан нихромо-вый нагреватель.

Измерительная ячейка через тонкостенные нержавеющие трубки соединяется с прижимным сосудом.

Опыт производится в следующем порядке. Калориметр заполняется исследуемой жидкостью и медный цилиндр помещается в водоледя-ную смесь. Вьщерживается калориметр в течение часа при температуре тающего льда для установления термодинамического равновесия. Затем включается нагреватель калориметра и одновременно запускается графопостроитель Н-306, по оси. х которого производится развертка по времени, а по оси у фиксируется температура калориметра.

Временная температурная зависимость исследуемого образца при постоянной мощности нагревателя вычерчивается на графопостроителе. Графики вычерчиваются при пустом и заполненном калориметра, а из сравнения этих двух графиков рассчитывается удельная теплоемкость исследуемых объектов.

Общая относительная погрешность измерения удельной теплоемкости при доверительной вероятное»! А = 0,95 составляет 3,0%.

Четвертая глава посвящена результатам экспериментального определения теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости, динамической вязкости и температуропроводности простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидраэина в зависимости от температуры и давления.

Теплопроводность и плотность жидкого и газообразного прос-'тых эфиров (диэтил, диаллил* дипропил, дибутил, диамил, дигек-сил, дигептил, диоктил, диизопропил, метилпропил) исследовались в интервале температур 290-720 К и давлений (0,101-98,1) МПа, а к и р газообразных эфиров в интервале температур 319-701 К при атмосферном давлении. Теплопроводность и плотность водных растворов (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80,90)$ мол. гидразина и фенилгидраэина исследованы в интервале температур 293-553 К и

давлений (0,101-98,1) МПа.

Теплопроводность жидких простых эфиров_ также исследована в критической, и -закритической областях параметров состояния;

Удельная теплоемкость и динамическая вязкость жидких простых 'эфиров, водных растворов, гидразина и фенилгидразина исследованы в интервале температур 290-553К и давлений (б, 101-58,86)МПа.

Для исследования использованы простые эфиры,гидразин и фе-. нилгидразин марки "ЧДА" Новочеркасского завода химреактивов. В ряде случаев исследуемые объекты предварительно очищались путем перегонки под вакуумом. Степень чистоты'контролировали измерением показателя преломления при комнатных температурах и атмосферном давлении.

Контроль чистоты исследуемых объектов также проводился методом газожидкостной хроматографии (ИХ) на приборе "Цвет-104".

Измерение теплопроводности проводилось по изотермам. При измерениях теплопроводности шаг температуры составлял 20-40 К, а шаг давления 4,91-9,81 МПа.

Теплопроводность жидких простых эфиров с повышением температуры уменьшается во всем интервале изменения давления, а 'водных растворов гидразина и фенилгидразина соответственно до температуры 413 К и 473 К, а затем уменьшается. Таким образом, с ростом температуры наблюдается аномальное изменение теплопроводности водных растворов гидразина и фенилгидразина. Аномальное изменение теплопроводности исследуемых растворов можно объяснить на основе теории теплопроводности чистой.воды. Предполагается, что особый механизм переноса тепла, присущий .воде, возникает, в том случае, когда молекулы -способны образовывать друг с другом водородные связи. Наличие водородных связей сказывается на теплопроводности по двум причина^: они способствуют образованию цепочек в направлении температурного градиента и созда-. ют дополнительный перенос тейла вдоль цепочки за счет обрыва связи на одном конце'-и восстановления его на другом. Известно, ■ что водородные связи в жидкости зависят от температуры и с по-рншешюм температуры они уменьшаются, а число оборванных связей угч-лпчйЕается. При наличии температурного градиента связи должны рраться при более высоких температурах, забирая тепло, и пос-

станавливаться при более низких, отдавая его. Поскольку прл этом все время образуются изменяющиеся цепи молекул, ориентированные в направлении теплового потока, то вдоль цепи передается энергия водородной связи. Пальмер высказывает предположение, что этим связеобразованием монет быть объяснена не только высокая теплопроводность гидрооксидных соединений, но и положительный температурный коэффициент теплопроводности воды.

Установлено, что теплопроводность водных растворов гидразина и фенилгидразина с ростом концентрации растворенного вещества уменьшается. Уменьшение теплопроводности раствора с увеличением концентрации растворенного вещества можно объяснить следующим образом. Общепризнано, что в полярных жидкостях, таких как вода, существует квазикристаллическая структура, вызванная ближней упорядоченностью. Когда в такие полярные жидкости добавляется электролит, ионы стремятся разрушить существующую ближнюю упорядоченность и создать новую структуру, в которой диполи растворителя ориентированы вокруг каждого иона. Зтот факт становится особенно значительным в концентрированных растворах, т.к. большая часть молекул растворителя оказывается в сольватных оболочках ионов и не может участвовать в процессе передачи тепла. Находясь в растворе ион как бы экранирует передачу тепла от одной молекулы к другой, которая в конечном' счете уменьшает теплопроводность раствора. С другой стороны, убывание теплопроводности раствора в зависимости' от концентрации растворителя можно объяснить на основании представлений Паль-мера и Эйкена. об особой роли водородных связей в теплопроводности воды.

С повышением давления теплопроводнооть исследуемых объектов увеличивается. Под влиянием внешнего даваения молекулы жидкостей приближаются друг к другу, что облегчает переход тепла от одного изотермического слоя к другому, поэтому о повышением давления теплопроводность жидких простых эфиров и водных растворов гидразина и фенилгидразина увеличивается. С увеличением температуры расстояние между молекулами йиД&зсти растет и переход тепла от одного изотермического слоя к другому ухудшается,

поэтому,с повышением температуры теплопроводность жидких простых эфиров уменьшается.

Надо отметить, что с ростом температуры'влияние давления на теплопроводность жидких простых эфиров увеличивается. Например, если увеличение давления до 49,1 Ша при температуре 293 К увеличивает теплопроводность жидкого -дигексилового эфира на 23,9%, то при температуре 610 К это изменение составляет 61,8%.'

С ростом давления влияние температуры на теплопроводность жидких простых эфиров уменьшается. Например, если при увеличении температуры от 293 до 610 К уменьшает теплопроводность дигексилового эфира при давлении 0,101 Ша на 49,3%, то это изменение при давлении 49,1 Ша составляет 33,7%.

Исследования показали, что с ростом молярной массы теплопроводность жидких простых эфиров увеличивается во всем интервале температур и давлений.

Ранее Макзеком и Месоном была измерена теплопроводность паров диметилового и дипропилового эфиров в интервале температур 320-640 К при атмосферном давлении, а теплопроводность жидких диамилового, дигексилового, дигептилового, диоктилового эфиров при атмосферном давлении приведены в работах Г.Х.Ц/хамедзянова и А.Г.Усманова в интервале температур 193-553 К. Наши данные по теплопроводности исследуемых простых эфи^ров с точностью 1-2% совпадают с данными работы Г.Х.Мухамедзянова и А.Г.Усманова.

■Теплопроводность газообразных простых эфиров с ростом температуры увеличивается, а с ростом.молярной массы и числа атомов углерода' уменьшается. ■

Измерение плотности проводилось по изотермам с шагом температуры 25 К и давления 2,45-4,9 Ша. Установлено, что с повышением температуры плотность жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина уменьшается по линейному закону, а с ростом давления увеличивается.

С повышением давления расстояние.между молекулами жидкостей растворов уменьшается, а число молекул в единице объема жидкости увеличивается, что приводит к росту плотности, поэтому с по-

видением давления плотность исследуемых объектов увеличивается.

С повышением температуры расстояние между молекулами в единице объема жидкости уменьшается, что приводит к уменьшению плотности, поэтому с повышением температуры плотностью исследуемых жидкостей и растворов уменьшается. ■

Согласно справочным данным ранее плотность простых; эфиров (диметиловый, диэтиловый) и их паров была исследована в зависимости от температурь} при атмосферном давлении. Плотность жидкого-дибутилового эфира при различных температурах и давлениях исследована Н.М.Байрамовым.

В справочнике "Химия гидразина" приводятся результаты экспериментального исследования плотности чистого гидразина при атмосферном давлении (авторов Л.ОдриТ и Б.Огга).

Результаты нашего исследования по плотности диметилового, диэтилового, дибутилового эфиров и гидразина с точностью 0,12% совпадают со справочными данными.

Плотность водных растворов гидразина с увеличением процентного содержания воды увеличивается. Изотермы плотности водных растворов 'гидразина имеют точки максимума. Интересно отметить, что эти точки при всех Температурах соответствуют одной и той же концентрации воды ( 5Смол'.

Максимальная плотность соответствует смесям, у которых мольное соотношение гидразина и воды'близко к единице. Анализ свойств системы гидразин-вода показывает, что'эта система существенно отличается от идеальной по зависимости плотности от состава смеси. Это обусловлено несколькими причинами, а именно: образованием водородных связей, электростатическим взаимодействием между полярными молекулами воды и гидразина и ассоциированием этих молекул. При смешении гидразина, и воды при всех концентрациях гидразина происходит сжатие раствора. Максимальное сжатие имеет место при концентрации х » 0,5.

Надо отметить, что с ростом температуры влияние давления на плотность жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидраэина увеличивается. Например, если'при температуре 293 К'и давлении:98,1 МПа увеличивается плотность дигептилового эфира на 8,8%, то при температуре 553 К это изменение доходит

до 18,6%.

С ростом давления влияние температуры на плотность исследуемых веществ уменьшается; Например, если при давлении 4,91 МПа повышение температуры от 293 до 561 К уменьшает плотность диами-лового эфира на 39,6%, то при давлении 98,1 МПа. его изменение составляет 19,8%.

Плотность простых эфиров с ростом молярной массы увеличивается по линейному закону во всем интервале температур и давлений. С ростом числа атомов углерода в молекулах простых эфиров плотность увеличивается.

С ростом молярной массы влияние давления на плотность жидких простых эфиров в начале увеличивается, а затем.уменьшается. Например, если давление 98,1 МПа увеличивает плотность диэтило-вого эфира при температуре 293 К на 8,9%, то для других эфиров это изменение следующее: дипропилового эфира - 10,3%, диамило-вого эфира - 7,7%, диоктилового эфира - 6,3%. Для объяснения этого эффекта нами вычислено внутреннее давление простых эфиров. Расчеты показали, что с ростом молярной массы внутреннее давление жидких простых эфиров увеличивается, т.е. с ростом молярной массы взаимное притяжение молекул эфиров увеличивается. Под влиянием внешнего давления молекулы жидкости приближаются друг к другу, что приводит к увеличению плотности. Но. одно и то давление должно по разному влиять на изменение плотности простых эфиров.

Поэтому одно и то же давление вызовет большое изменение плотности первых членов простых эфиров,-нежели простых эфиров с большими порядковыми номерами.

Это непосредственно подтверждается нашими опытами по измерению плотности группы жидких простых эфиров в зависимости от давления.

Аналогично можно объяснить причину уменьшения плотности жидких простых эфиров с увеличением молярной массы.

Плотность жидких простых эфиров (кроме дибутилового эфира), водных растворов гидразина и фенилгидразина при высоких параметрах состояния исследована впервые.

Измерение удельной теплоемкости простых эфиров (диэтил, ди-аллил, дипропил, дибутил, диамил, дигексил, дигептил, диоктил),

водных растворов гидразина и фенилгидразина проводилось по изобарам. При измерениях удельной теплопроводности шаг давления составлял (4,91-9,81) МПа,шал? температуры 25-30 К.

Теплоемкость простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина при высоких параметрах состояния исследуется впервые.

Установлено, что'удельная теплоемкость жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина с ростом температуры увеличивается, а с ростом давления уменьшается.

Надо отметить, что с ростом температуры влияние давления на удельную теплоемкость жидких простых эфиров, водных растворов ^гидразина и фенилгидразина увеличивается. Например, если увеличение давления до 49,0 МПа при температуре 293 К увеличивает теплоемкость водных растворов фенилгидразина ШС^С^НдЫ 2+2($Н20)мол. на 3,9%, то при температуре 373 К это изменение составляет.4,6%.

■ Исследования показали, что с ростом молярной массы и числа атомов углерода в молекуле удельная теплоемкость жидких простых эфиров уменьшается по линейному закону во всем интервале температур и давлений.

Удельная теплоемкость исследуемых растворов с ростом мольной концентрации воды увеличивается по линейному закону.

Удельная теплоемкость является аддитивной функцией массовых концентраций составляющих компонент образцов.

Учитывая это, для расчета удельной теплоемкости водных растворов гидразина и фенилгидразина также использовали формулу

п

= 2 С1т1 • (I)

■ 1"|

где С1 и гг^- соответственно удельная теплоемкость и массовая концентрация I -той компоненты; .п - количество составляющих ,компонент.

Полученные экспериментальные данные по удельной теплоемкости водных растворов гидразина и фенилгидразина достаточно хорошо согласуются с расчетными значениями по формуле (I).

Ранее была измерена удельная теплоемкость диметилового эфира в жидком состоянии на линии насыщения в интервале температур.

(140-240) К. ..■''".

Термодинамические свойства- диотилового эфира в .конденсированном состоянии исследованы в интервале'температур (Ю-ЗОО)К, а теплоемкость газообразного диэтилового эфира в интервале температур (310-450) К.

Теплоемкость газообразного дипропилового эфира исследована в интервале температур 360-460 К и-давлений 25,45-101,15 кПа, а в состоянии идеального газа в интервале температур 298,15-1000 К.

Существуют данные по термодинамическим свойствам диизопро-пилового и дифёнилового эфира в конденсированном и газообразном состояниях в интервале температур (2-570) К.

Удельная теплоемкость гидразина и его водных растворов, содержащих (0,5-1,0) массовую концентрацию вода в интервале температур 313-363 К при атмосферном давлении приведена в монографии "Гидразин", согласно которой теплоемкость растворов гидразина растет с повышением температуры и массовой концентрации воды.

Удельная теплоемкость водных растворов гидразина и фенил- . гидразина в. зависимости от температуры и давления нами исследована впервые.

На основе экспериментальных данных по теплопроводности, плотности и удельной теплоемкости нами вычислена тёмпературопро-• водность исследуемых объектов в интервале температур 293-353 К и давлений (0,101-49,1) МПа по следующей формуле:

а- (2)

где А, - теплопроводность, Вт/(м-К); СР - удельная теплоемкость, Дж/(кг К) и р - плотность, кг/м^ -исследуемых объектов.

Результаты расчета температуропроводности-исследуемых объектов показали, что с ростом температуры и давления температуропроводность увеличивается.

Результаты расчета показывают, что температуропроводность растворов гидразина и фенилгидразина зависит от концентрации воды. Температуропроводность водных растворов гидразина и фенилгидразина с увеличением мольной концентрации воды ( ¿- 60% Н^О) увеличивается, а затем уменьшается. ,

Температуропроводность жидких простых эфиров с увеличением • молярной массы увеличивается. Температуропроводность исследуемых объектов в широком интервале температур и давлений исследована впервые.

Исследование динамической вязкости жидких простых ¡эфиров (диаллилового, дипрогшлово'го, дибутилового, диамилового, дигекси-лового, дигептилового', диоктилового), водных растворов гидразина и фенилгидразина проводилась в интервале температур 293-514,2 К и давлений (0,101-58,86) МПа.

Ранее была измерена динамическая вязкость диэтилового и ди-фенилового зфиров в интервале температур 403-1073 К и давлений (0,101-100,0) МПа, а динамическая вязкость жидких простых эфиров (диаллил, дибутил, дипропил) в интервале температур (293-353) К при атмосферном давлении.

Динамическая вязкость гидразина в жидком и газообразном состоянии ранее исследована при атмосферном давлении.

Динамическая вязкость простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина при высоких параметрах состояния (кроме диэтилового и дифенилового эфира) исследуется впервые'. Измерения проводились по изотермам. При измерениях шаг температуры равнялся 20-30 К и шаг давления (4,9-9,8) МПа.

Исследование показало, что динамическая вязкосуь исследуемых объектов с повышением .температуры 'уменьшается по экспоненциальному- закону во всем интервале изменения давления. .

Надо отметить, что с ростом температуры влияние давления на динамическую вязкость исследуемых объектов увеличивается. Например, если увеличение давления до 58,86 МПа при температуре 293 К увеличивает динамическую вязкость жидкого диоктилового эфира на •40,1%, то при температуре 513 К это изменение составляет 1,57 раза.

С ростом давления влияние температуры ~ : на динамическую вязкость' жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина уменьшается. Например, если при увеличении температуры от 293 до 513 К динамическая вязкость гидра-зингидрата уменьшается при давлении 9,81 МПа в 6,2 раза, то это изменение при давлении 58,86 МПа составляет 5,1 раза.

Исследования показали,, что с ростом молярной массы динамическая вязкость простых эфиров увеличивается во всем интервале тем- ■ ператур и давлений.

Исследования.показали, что максимальная вязкость соответствует Смесям, у которых мольное соотношение гидразина и воды (0,5 N2^+0,5Н2О) мол. близко к единице. Кривая зависимости вяз-'; кости от состава смеси также имеет экстремальный характер.

Существование концентрационного максимума вязкости является ■ одним из признаков комплексообразования в водных растворах гидра-' зина. При максимальном значении вязкости образуется наибольшее число водородных связей различного характера. Ослабление межмолекулярных сил с ростом температуры ведет к распаду наиболее крупных ассоциированных комплексов и увеличених их подвижности, в связи с чем вязкость с ростом температуры уменьшается.

Пятая глава посвящена обработке и обобщению эксперименталь-'-ных данных по теплопроводности органических жидкостей при атмосферном давлении и при различных температурах и давлениях, а также плотности простых эфиров, водных растворов гидразина и фенил-гидразина при'высоких параметрах состояния.'

При, обработке экспериментальных данных по ^,'5допроводности органических жидкостей в зависимости от температуры при атмосферном давлении получено следующее эмпирическое уравнение:

•С5.45-Ш-бТ;ип-4.972-Ю"ЭТкип-И.24) , Вт/<м.Ю (3)

где Ткип - нормальная температура кипенияТ, = 293 К. '

Уравнение (3) является обобщенным уравнением для расчета теплопроводности органических жидкостей в зависимости от температуры и устанавливает взаимосвязь теплопроводности органических жидкостей с их структурными особенностями.-.

Для расчета теплопроводности.органических жидкостей в зависимости от температуры по уравнению'(3) необходимо знать только значения молярной массы и нормальной температуры кипения.

Проверка уравнения (3) для простых эфиров, ацетатов, фтала-тов, кетонов и алифатических спиртов показала, что оно с погреш-

ностыо 2-5% описывает экспериментальные данные.

С помощью обобщенного уравнения (3) можно вычислить теплопроводность экспериментально неисследованных жидких органических веществ в зависимости от температуры при атмосферном давлении.

При'обобщении и обработке экспериментальных данных водных растворов гидразина и фенилгидразина получено следующее уравнение: ' ■ .

для водных растворов гидразина '

X = [2.13 (1)"- 4.34(1) ♦ 3.22 ](- З.ЭСт-^у 5.41 • ¿0.4 0 4), ^(4) для водных растворов фенилгидразина

а,. (5)

Уравнения (4) и (5) устанавливают взаимосвязь теплопроводности водных растворов гидразина и фенилгидразина с температурой и мольной концентрацией воды. С помощью уравнений' (4) и (5) можно вычислить теплопроводность неисследованных водных растзороз гидразина и фенилгидразина в зависимости от температуры при атмосферном давлении, для этого необходимо-знать значения мольной концентрации' воды.

Проверка уравнений (4) и (5) для водных растворов гидразина' и фенилгидразина показала, что они в основном с погрешностью до 2,Ъ% описывают экспериментальные данные, а для отдельных точек погрешность доходит до Ъ%.

При обработке экспериментальных данных по' теплопроводности газообразных простых эфиров при атмосферном давлении нами получено следующее уравнение: •• " . ^т=(1.72^-0.7г)(0.39ТкрМ57)-10"+, (6)

Уравнёние (6) с точностью 1-355 описывает экспериментальные данные по теплопроводности газообразных простых эфиров. С помощью зависимости (6) можно вычислить температурные изменения-теплопроводности экспериментально неисследованных газообразных простых эфиров. Для этого необходимо располагать только значениями критической температуры ТКр. •

_ С целью получения обобщенного расчетного уравнения по теплопроводности жидких органических веществ в зависимости от температуры и давления использовали теорию термодинамического подобия

в следующем виде: ,

ЛР,Т г / Р/Т\

ЛР))Т1-Ч^)' . (7)

где А.РТ- теплопроводность при давлении Р и температуре Т; А,Р) т-теплопроводность при давлении Р, и температуре Т, ; Р, = 0,101 МПа, Т,= 293 К. ' • .

Обработка экспериментальных данных показала, что зависимость (7) все экспериментальные точки ложатся вокруг отдельных изобар.

Далее экспериментальные данные обрабатывались в виде следующей функциональной зависимости: •

(Чт/А,Р,.0 - г )[с Р/ТО/СР./Т,] 1

(Л^/^^^'ЧКР/ла.Р./Т,)],! (8)

где [(Р/.Т)/(Р,/Т()]Г значения [(Р/Т/(Р /Т )]'при ( ХРу/Хр>7(), = I.

Выполнимость функциональной зависимости (8) для органических жидкостей показана на рис.2. Как видно из рис.2,. все экспериментальные точки для всех органических жидкостей различного гомологического ряда хорошо ложатся вдоль общей кривой. Уравнение этой кривой имеет вид: (

Л-Р.т _ 1[(Р/Т.УСР,АТ,)] [г ([СР/Т)/(Р,/тр] |

ХроТ" 1[(Р/Т)ЛР(/ТДГ 1[(Р/Т)/(Р/Т,}](1 а,г (9)

С помощью уравнения (9) можно вычислить теплопроводность органических жидкостей' в зависимости от температуры и давления, если известны значения т и [(Р/Т)/(Р, /Т,)], .

Анализ значений А-р т показал-, что она является функцией молярной массы |а и числа атомов углерода пс в молекуле органических жидкостей и описывается уравнениями:

для жидких простых зфиров, кетонов, ацетатов, фталатов и формиа-тов

А/р^т=[0.27С1^Н)1+ (1п(Д)»2.0|]С-2.5'10"3пс+0.193) , (Ю)

для жидких спиртов

Л-рот1=вхр[0.1бН1пИ^0.63г(1пи')+<.61]С-|.59Ч0*гп^0.297пс-3.16)1 (II)

для жидких бензолов ■ ■

Д.Р<)Т=-2.б7-10"1(1пн)1-0.155(1гПн)-7.65-10"г7 (12)

для жидких пропионатов

А,Р))Т=-2.29-ш"2(1пН)г-8.92-10"гС1пн') + 5.54-ю'г, (13)

Анализ значения [(Р/Т)/(1? /Т, )], показал, что оно является функцией давления и молярной массы:

[(Р/Т)/(Р|/Т|)]) = (2.72-10"8Р+0.0в)(!633.2 р2-7.35.8^ «-ЗОБ.В") (14)

Из уравнений (9) и (14) для расчета теплопроводности жидких органических веществ в зависимости от температуры и давления получим: р г

Х-Р'т~1 4"38'Ю |т(2.72-1О0Р 0.06)0633.2 ц2-735.8ц* 30 5.8 )| *

. Ы-78'Ю [тС2.72-Ю"8Р+0.06)Об33.2|Дг-735.8ц + 305.8-)]" -0.12 |-А,Р()Т1 , Вт/См-К) (15)

Подставляя значения А-. т из формул (10)-(13) в'обобщенное 1 • 1

уравнение (15), получим аппроксимационные зависимости для расчета теплопроводности жидких органических жидкостей различного гомологического ряда в зависимости от температуры и давления.

С помощью уравнения (15) с учетом формул (10)-(13) можно вычислить теплопроводность экспериментально неисследованных жидких органических веществ различного гомологического ряда в' зависимости от температуры и давления, для этого необходимо знать только значения молярной массы и число атомов углерода. Надо от метить,, что для удобства расчета по, уравнению (15) желательно использовать для различного' гомологического ряда органических ■ жидкостей значения пс , приведены в табл.1.

.Проверка уравнения (15) показала,.что оно с погрешностью ■ до 10% описывает теплопроводность жидких простых эфиров,- формиа-тов, ацетатов, кетонов, фталатов и спиртов в интервале температур 293-673 К и давлений (0,101-49,1) МПа.

/.и

Таблица 1

Число атомов углерода пс в молекулах органических ; углеродов пс , в молекулах жидкостей в различных • '- гомологических рядах- - .......

гВещество: Спиртов: Форматов :Кетонов: Ацетатов: Простых: Фгалатов _: : _:_:_: эфиров :_____

пс 5- 10 II 16 16 22 '

Таким образом, уравнение '(15) является обобщающим уравнением для расчета теплопроводности органических жидкостей в зависимости от температуры и давления.

При обобщении экспериментальных данных также получили рас- ' четное уравнение по теплопроводности исследуемых растворов' в' зависимости от температуры и давления: для водных растворов гидразина

= '*°~9(Т(6.02,Ю"<6Р2Ч' 1.2.4 •)()"* Р +0.128)1)*

' (Т(в.0240-'ЬР^,24-10-Р,0..2в)-°ДП )сб.52Ю-9Р,0.вЯЗ)(6.67МО-БП1Нг0

-6.35М0-?пН2ОЧ.375)(-4.06-юХгн;2.7-!0'Ч1н;0-554Ь ("Й) (16)

для водных растворов фенилгидразина. ' . ■■

*Б.76-(0"\ 0+).317)(в.98-Ю"пгЕ и „-2.52-10" пр м ,>0.509)

Н1 , свнвн4 свивн4 >(м-Ю

С помощью уравнений (16) и (17) южно вычислить теплопроводность экспериментально неисследованных водных растворов гидразина и фенилгидразина в зависимости от Температуры и"давления" с погрешностью до 8%, для этого необходимо знать только мольную ' , концентрацию воды пн 0, гидразина П^ и и фенилгидразина п. „

Для расчета, плотности иссле,дуемых объектов в зависимости от температуры и давления получили следующие уравнения: для жидких простых эфиров

I -.0/ _Р_\ -6

Рр.тТ4-46'10 1т(3.13-10-вР+0.072)(-|2.32^гН.707(л»2.242)У+4-3')0 '

'(т(3.гаЧО-9Р + 0.072)(Н2.32|а1Н.707Н1^242)У°031){"1-086'Ш •Сп+'-г93Ткип+42Б) , кг/м3 (18)

а(3.гаЧ0"8Р + 0.072)(-)2.32|а1Н.707Р1^242)

Сп+'-293Ткип+42Б) , кг/

для водных растворов гидразина • г

Рр,т = (",-34'|° (т (2.99 М0~8Р+0.16 )(1.45-10~5п* -3.1Н0"5пи +2.028)) * + 1.047•<0'5(т(2.9ЭМО-'!Р+0.16)(1.45-10-3п1Н10-3.11-)0-5ПНг0+2.028)) *°'448 |'

•■/-31.39 пги н + 3338.5 п и +1.62 )0®' , кг/м5 (19)

для водных растворов фенилгидразина

Р ^

+

, •> П9Л И

н,0

Р

Рр/-{-и4-10 (т(2.99-Ш'8Р+0.16)(.1.45-10"5п1и -3.1Н0"4ПМ +2.020))

н ^о и ^о

*1-847'10 (т(2.99-10-вР+0.1б)(1.45М0-5п^о-З.Н-т-5ПН10+2.020)) *

>а.4Вв}(3.03-10-»п1е>Н(Н*ав47пС|Нв111Ч03В) , кг/м5 (20)

Проверка уравнений (18)-(20) показала', что с точностью до З/о можно вычислить значения плотности исследуемых объектов в широком интервале температур и давлений (Т=293-710 К, Р = (4,91 -98,1 МПа).

Таким образом, с помощью уравнений (-18)-(20) можно вычислить плотность экспериментально неисследованных простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина в зависимости от температурь! и давления.

Для установления взаимосвязи теплопроводности и плотности жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина при различных температурах и давлениях нами получены следующие выражения: для жидких простых эфиров

X =(: ,5у;-0.4)[2.22Ю'г(1п(-1')2+0.1021л(д+0.24з] , Вт/Ы-К)

р ~32"

Л- =0-5 — -0.4")(-3.63-)0" п*-8.83-ю"*п + 0.133) , ВтЛм-К.) (22)

+ 0.95)(0.42ц+1.4)|(-2.7цг+0.93ц + 0.021) , Вт/(м-Ю (23)

для водных растворов гидразина

9.15 р4 21.73 р

Л"1-19.57пгы + 1683.3 +10.25-10в "/-19.57п^ иИШ.Зп Н0.25-Юе1 *

+13.56 )(3.91 5ЛН0~5п^0+0.404) , Вт/(м-Ю (24)

4

А-рт=(1.13 5-2.97-10" Р)(-2.798-10" пн +1.656-10 пН1„+1.035)• (2.82-10"8Р »0.917 )(-8.052-10"5 Т* ♦ 4.943-10"* Тк -6.7) • . ^ 17.96 ррд

Г(3.417-10'2Р/Р2+0.965)(-3.369-Ю"гП* „ +3.475 пи.и +859.3)11

зв.241УТ ■ (25)

+ (3.417-10^Р/Рг, + 0.965)(-З.ЗВ9-10-гНг-м „+3.475пм +859.3)

для водных растворов фенилгидразина

9.15 р1 21.73р

Н^НО-Ч^-ИЧ^'000)1 -4.21-.10-5п^Ивн:1.гзпСвНвМм

+ 13.5811*43.165 —-")г+7.378 —^ + 0.558] , Вт/См-К) ■ (26) Л- пнго чпнго' J

► 1000

"В"

А/рт=(0.978 + 7.37- 10~,ОР)(-1.37-10"5П^о+ 4.05- Ю~*ПНг0+ 1.046) ■ ' • (2.096-10~аР + 0.947 )(-2.9-10*ЕТ* + 2.38-10"1Т* -4.34) •

/ 24.45 Ррд'

У[(1.59-10-9Р + 0.95в)С-8.82-10-'пгСбНа)11+1.74пСб„8Нг+897.ОЗг+ (27)

45.2ВРр.т 1—1

+(1.59-10"эр ^0.956)(-8.82-Ю-1ПгОбН8^и4пСбНвМг+097.1)

С помощью уравнений (21)-(27) зная плотность в широком интервале температур и давлений можно .^рассчитать теплопроводность исследуемых веществ со среднеквадратйческой погрешностью 2,1%.

Для расчета теплопроводности и плотности жидких, простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина также получили уравнения при обобщении уравнения Тейта: для жидких простых эфиров

А,=-

А/о

1-1 с,т'1п

1»о

Г 2 ь,т'

1-о '

+ р

2 Ь;Т1+Р0.

¡«0 1 0 р,

(28)

Р ~{| - [1.82-0.8(Т/Т()](1.6[лг- 0.4-3» з,(4. - (О"1)"

-!-:__(29)

1п

'[2.53-1.52(Т/Т,)]С5.98-<0'7цг-<.22-10т|а »1.09-106^Р

.[2.-53-1.52(Т/Т,Ж5.98-)0"7(Лг-1.22-10гН + '-09-'06-!+Ро.

Для расчета плотности водных растворов гидразина и фенилгидразина соответственно получены следующие уравнения:

для водных растворов гидразина

р=-- .

1 1-(2.36СТ/Тр-0.96)(-5.59-Ю"0>5.97-Ю"фпн о+5.8-10"3)

__1 _* (30)

. . 1пГ(0.32Т/Т,^0.644)(Н26п^^9.5-103Пц,о*-7.51-105)^ Р 1 1(0.32Т/Т, + 0.644')(-|26 9.5•Ю3пНг0+7.51 -10®) ♦ Р0]

для водных растворов фенилгидразина

О--&---;-—

[■ 1.67-2.02Т/Т,* 1.81 (Т/Т) -0.51 (Т/Т,) / V 20.38+ 0.629 П„г0 /

--!--- (31)

. [(2.39(Т/Т<)2-2.37Т/Т,+0.72)(7.4М05-1.25-Ш3Пи,о>Р)

I П I ^ ~________ Г___ __I / _ _ в ___. ^ ■»

[(2.39ШТ,)г-2.37Т/Т(+0.72)(7ЛМ05-1.25;Ю1ПН20уР0).

Полученные уравнения. (28)-(31) описывают экспериментальные данные по теплопроводности и плотности жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина в интервале температур Т = 290-550 К и давлений Р=(9,8-98,1) Ж1а со средней погрешностью 0,5-3,6%.■

Для расчета плотности жидких простых эфироз, водных растворов гидразина и фенилгидразина в зависимости от температуры при атмосферном давлении получили следующие аппроксинаппонные

зависимости:

для жидких простых эфиров

Р= [1.354-О.Зб(-^)](-3915.3|-1г+П.99^ + 572.8) , кг/м* (32)

для водных растворов гидразина_ _

р = [1.354-0.3б(-^] -/-22.099пгн4О+1дЗЗ.З 9.918-Ю5 (33)

для водных растворов фенклгидразина

р = [1,354-0.3б(^-)](-2.)8-Ю"1п2Нг0-0.66пН10+1070.9 ) (34)

По уравнениям (32)-(34)-,зная молярную кассу ц и мольную концентрацию водыпн 0,можно вычислить плотность экспериментально неисследованных простых эфиров, водных растворов гидразина и фе-нилгидразина с точностью до 3% в зависимости от температуры при атмо сферном/давлений,

При обобщении экспериментальных данных по плотности получены уравнения состояния иссле^емых объектов в виде:

Р«Йа1т',рМЬ;Т1р8 • (35)

Значения коэффициентов СЦ. и Ь; для исследуемых объектов в широком интервале температур и давлений приводятся в диссертации. ' :

Для расчета теплопроводности водных растворов гидразина и фенилгидразина использована модель структуры с взаимоироникающи-ся компонентами, разработанная проф.Г.Н.Дульневым к его-учениками. Формула для расчета теплопроводности, структур с взаимоисключающими компонентами получена на основе анализа процесса переноса тепла в элементарной ячейке и имеет следующий вид:

Л,=Л,t[c^^Kt-c)^2vc(1-cXvcи-c)",] , (36)

где Л<, , кг - теплопроводность комопнентов; с - геометрический параметр модели, связанный с объемной концентрацией второго компонента зависшостыо:

т2»2с3-Зс1+1 (37)

По предложенному методу с ,%-статочной точностью можно вычислить теплопроводность растворив,не проводя длительные трудо-

емкие экспериментальные измерения. По вышеизложенному методу нами был выполнен.расчет теплопроводности гидразина и фенилгидразина в зависимости от мольной концентрации воды, который используется в ГИПХ в качестве справочных данных.

Шестая глава посвящена обработке и обобщению экспериментальных данных по удельной теплоемкости, температуропроводности, динамической вязкости исследуемых объектов.

При обработке.и обобщении экспериментальных данных получили качественные уравнения по удельной теплоемкости, температуропроводности и динамической вязкости исследуемых объектов в зависимости от температуры при атмосферном давлении: для жидких простых эфиров Ср = (2.05-Ю"5Т +0.4)(2773-5900|а) ,.Дж/(кг-К> (38)

а = (2.49-ш"6Тг-4.28-10"3Т + 2.18)(|.25-10"ВНг-1.75-10"'(д(-7.6-Ш"в),мг/о (39)

Т)=(1.03-)0"4тг-7.34-10"4т+13.90(0.ю1|лг-8.62м0'3|д.+ 5.65-10"4))па-с (40)

для водных растворов гидразина

Ср-(9.51-10*вТг-5.44-10"1Т + 1.75)(Ю.1пНз[0 + 3169 ) , Д*с/(кг-Ю (41) а=(1.25-)0"3Т+0.5бХ-6.72-Ю",гпНгО + 6,62-)0",0пНгОН.46-10"Т), м2/с (42) Т)=(3.5а-10"5Тг-3.49-)0"гТ^8.21)(-2.37-10"7пги „+2.2М0*вп „Н2Н0*) Па-с(43)

для водных растворов фенилгидразина

Ср=(9.5И0'ет2-5.44-Ш"ЭТН.75)(9.5пИ1О + 3191) , Дж/(кг-К)" (44)

а=(2.52-)0"3Т + 0.10(-8.59'Ш",2п^о+).24-ю"'пи 0+8.49-Ш"8), М2/с (45) Т1=(5.84ИО"Чг-0.374Т + 60.3)(Ч.39')Опгн10>5.15-105пН1+7.36ИО'3),Па-С (46)

Получили аппроксимационные зависимости, устанавливающие взаимосвязь удельной теплоемкости, температуропроводности и динамической вязкости с плотностью исследуемых объектов: для жидких простых эфиров '. , ■ -

I Б. 42 Р^ 32.570

СР =

.(-2964н/Ч57).5ц + 594.5) (-2964|ГН571.5|Д*594.5 ) •(13481.11/-9663.6ц+3054.7) , Дж/(кг-К)

(47)

/_29.49 р1___50.15Р_

ЧЧ(510*0.898Ткип-Б.57-1СГ*Т*ип)г- 510*0.898Тк„п-6.57-)СГ*Ткгип + (49)

+ 21.е7)(3.68-101ц4 + 1.49МСГ4Ц«-2.9ЫСГ®) , Па-С

для водных растворов гидразина

Ср-[1.77-0.77(,9бЫ Р ,96Э)]С9.75пн^3222) , (50)

1 5Р '

а=Г-Г—-- (-6.72 • 10-,гп* ♦ 6.61-(0"шп 0 ♦

Ч-9.82-10 П^н + 0.92пМгИ»969 А И*°(51)

♦ 1.46-КГ*), м2/с

Г_1399Р1___2749Р_

^\-9.в2ЧО-^н/0.92пМгН4»969)1"-9.82-10-*п\ +0.92п »969 (52) + |35|)(-1.02 • Ю*7Г> 8.92-10 Пн^о* 4.26-)0-+) , ПЗ • С

для водных 'растворов фенилгидразина

Ор-[1.77-0.77(0а4Пе^^9б5-ё)]с9.5Пи1О^19О,. джлкгк) (53)

^"(~0.В4Пс^6^Ы2+9Б5.6 ^"^^(-в'^'^'^иао*

где А - молярная масса простых эфиров, пс н н , п(| > пн 0 ~

мольная концентрация фенилгидразина, гидразина и воды.

Уравнения (38)-(55) устанавливают зависимость удельной теплоемкости, температуропроводности, динамической-вязкости исследуемых, объектов от.температуры Т, молярной массы ц , мольной концентрации гидразина пМ1„4 , фенилгидразина пСб„вМ1, воды г>И1о "

и плотности р . С помощью уравнений (38)-(55) с погрешностью 2-5% мокНо вычислить температурную зависимость удельной теплоемкости, температуропроводности и динамической вязкости исследуемых объектов при атмосферном давлении.

.Для расчета.удельной теплоемкости, температуропроводности и динамической вязкости исследуемых веществ в зависимости от температуры и давления получили следующие аппроксимационные зависимости :

для простых эфироз

V

3.896-10

Т(2.72-10~аР+0.18)

-4.3039-10

-5

р.446-7.644(1/Ткип>5.в71(1/ТкияГ Р

(5465.3^-6956.1 р +

Т(2.72-40 Р + 0.18)

[0.446-7.644(1/Ткип>5.6Ж1/Ткип)\| + 2808.5) , ДжАкг'К)

арт=|-5.34-Ш"<0Г Р

+ 2.01

(56)

[Т(2.79-10"8Р + 0.1б)(-30.7цг+7.63|Д+2 Р

[т(2.79-)0-8Р + 0.1б)(-30.7м%7.63м+2.65)]"5-07',°* ](6-56,'0",3т2(и5п7") 4.б7-10*,оТкип + 1.76-10"7) , м2/С

Р _

.Т(2.65-Ю-8Р + 0.045)(-3.484цг+ 1.99ц +2.5з] ^ '

Лрл"-

1.06-10

-8

•10

•ь

|_Т(2.65-10~8Р +0.045 )(-3.484цг - 8.08-Ш'6Ткип + 9.58-10"*) , Па-С

для водных растворов гидразина

——-——1-0.381 |(1.85'10"8тЗмп ~

+ 1.99н+2.53] ) (58)

с -Л.со 1.49-10' Р_ч

р-т V (3.571-1О-8Р-0.ОП(2.О4-1О-4п^н + 1.37-1О-3пМ1Н + 3.86)-Т/ ' •( 10,975пН1а+3072) , Дж/Скг-Ю 1 * 14

(59)

аР|Т--}-5.13-10-9(та45Ю^р,0025^1.86-10-\П145,|0.?р-0025))-

-0.681 (4.76-10"9Р +0.865(4.73-10"5П^1О~6.75-Ю",5ПНг0+1.45) • ■(-9.26-10"ап^н+8.63-10",0ПМ2Н4+1.39-10-7) , Мг/С (60)

71р1т={3-3',° (т(3.82-10_8Р + 0.179)(-9.65-Ю_5п1НгО+9.6-10"5п„1О+2.79))"

-3.56-10 (т(3 а2.|0-8р^01179^.9 В5.)0-5п1н1о+9>6,10-зПн^2Л9)У ► 0.054|(-3.11 -10"7п^н+3.28 - 10'5Пц1Н4+ 9.27-10"4), Па-С

для водных растворов фенилгидраэнна

• ю/ р

85-10

^Т(3.16-10-3Р + 0.04)(2.64-Ю"5пгНг0-7.28.-10-1пН10+2.16))"

- 38 -Р

НвэШ (Т(3.16-10'8Р+0.04)(2.64-10"5П1Н1О-7.28Ч0-3ПН1О+2.16))' + 1.4б|(416)-|1.9пСв„8М2) , ДжЛкг.К)

а^-5-В4-1О",0(.Т(,Л5МО-'р.О.О251) + 9-9Н0"7(т(1Л5Ч0-7Рр, 0.025))*

+ и5}(-3.06-10*,7Рг<-4.99Р + 0.88)(-1.51-Ю"4пгНг0Н.48-10-2пИ10Н.17>

•(-8.)9Н0нЧбН8мГ3.6М0-,оПСеНвНгН.24-10-7)1 мг/с (63)

Г)Р)Т=|3.3-Ю )0"8Р +0.179)(-9.65•)0"5Пнго+9.6•)0"3пН1О+2.79)) "

-3.56-10 (Т(3-В^.10^р^0179)с.д б5.)0-зп1^+д б.|0-5п^о+2 73)) +

+ 0.054}(-1:35-10-БпгСбН8Мг+1.49-Ю^пСеНвЫИ.Ц.)0-5), ПЭ-С. (64)

Установлена взаимосвязь между удельной теплоемкостью, температуропроводностью, динамической вязкостью.и платностью исследуемых объектов при различию: температурах я давлениях в виде: для жидких простых эфиров ^

-(.01 |(2.22-Ю",7Р1-2.ВЗ-10_вР4-1.07)(12.86нг-1.84|и + |.07)-•(-75пс + 2600) , ДжЛкг-Ю ' ■ <65>

+ 0:4б|(-5.84-Ш"пРг+6.!2-Ю*9Р + 0.бБ7)(-8.49|Дг+2.41ц+0.78)-•(5.85-Ш-(5Тк1р-5.5б'Ю-,оТкр+М-?М0-7), мг/с (66)

Р.т

{ / ГР)Т_Ч1 /_Ррд_\

1^16.96^ лЗЧ0-Ч^пН.622Ткин+352.1/*25-941(-143-Ю-5Т^ + 1.62гТкиХ352.1))

для водных растворов гидразина

С^41-8,(-|.83Ч0-гп1н,0н'лбпНгОН004)"3-9Кн.63Ч0-^оН.76Пн!:ОН004)+

+ 3.

- 9

3.19}(1.014-З.В5 )0 "Р)(4(38-Ю.65ПМ1Н4)) ДЖ/(кг-Ю (68)

-\ ( Р"Д 1 ( ар,т" Г7'181/-3).39п!' +3338.5пи Н.ОМО'/Ш)'1-/-31.39П* +3338.5п ♦

•(-9.26-10"'гп* + 8.63-Ш",0п +1.39 ЧО*7) , Мг/с

"1Н4 н1н4 £

+ 3).4|[-0.24(Р/р/+0.77(Р/Р4) + 0.47](-5-)0"8пгИ1О+1.510-эп„2ОН.64)-•(-7.5Э10"впг„гИ^7.36-)0-БпЫгН4»-9.<9-10-+) , Пе-С для водных растворов фенилгидразина

Г /_РР.Т /_Ряд_ч

^312'077^М.4бМ0-^10*0.88пНг0М0ш)"4-65Ч-».48-10-3п2НгО+0.8Впн,о+т15) ♦ 3.65б5(1.001-2.72-Ш-шР)(4)69-^.88пНгО) , Дж/(кг-Ю

■нг0

(71)

аР,та

-4.95

Г__¡V_^ /_Ррд_ч

Ь.оз.|о-'п^8+а647пСбН8н;1035]мз-0Чз.озчо-п^Иа4о.647пСб1,а;шз5)-

(-3.0610",7Рг1-4.99-10"эР+0.8Э)(-1.5|-Ш-4пг„гО<-1.48-10-гПМгО+).17)-•(-8Л9М0-«^СбНвМ;3.61-10-'°пСвНвМ;1.24-Ш-'), Мг/С (72)

Л^т3{48-83(н.24Ча-Х1В-0.55п„1оН087.б)"86-53(-1:г4-10-,п1И1О-0.55пн ¿Н087.б)* + 38.бб|(1.9710-8Р^0.17)(1.29Ш-4п^0-иЗ-).0-1пн^2.19)-•(-8.75.)0-^СеН8^5.25 т-5пСвНвН^4.28-101), ' Па-С

По уравнениям ,(65)-(73) при наличии экспериментальных значе-шй плотности жидких простых эфиров, водных растворов гидразина [фенилгидразина при различных температурах и давлениях можно начислить их удельную теплоемкость, температуропроводность и ди-гамическую вязкость в зависимости от температуры и давления.

Проверка уравнений (65)-(73) для всех исследуемых объектов оказала, что погрешность вычисленных значений Ср , а , Г|

(73)

в интервале температур 293-553 К и давлений (0,101-58,86) МПа не превышает 6%.

В заключении сформулированы основные выводы диссертации, В приложении приведены оценка погрешности измерений плотности, вязкости, удельной теплоемкости и основные таблицы РСД по теплопроводности, плотности, динамической вязкости, теплоемкости и температуропроводности простых эфиров, водггых растворов гидразина и фенилгидразина в широком интервале температур и давлений; таблицы сравнения вычисленных значений теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости и динамической вязкости жидких простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина с экспериментальными данными при различных температурах и давлениях, таблицы вычисленных значений теплофизических свойств (теплопроводность, плотность и динамическая вязкость) неисследованных простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина в интервале температур 293-710 К и давлений (0,101-98,1) МПа; документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАЗЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработаны и созданы экспериментальные установки для измерения теплопроводности газов, жидкостей в'эависимости от температуры и давления, включая критическую и закритическую области параметров состояния, для измерения удельной теплоемкости и динамической вязкости органических жидкостей и химически активных растворов при высоких параметрах состояния.

2. Предложен автоматический метод измерения теплопроводности газов и жидкостей в широком интервале температур и Давлений.

3. Впервые получены экспериментальные данные по теплопроводности, плотности, удельной теплоемкости, динамической вязкости и температуропроводности жидких и газообразных простых эфиров, водных растворов гидразина и фенилгидразина при высоких температурах и давлениях Т = 293-710 К; Р = (0,101-98,1) МПа.

4. Показано, что теплопроводность,„плотность, динамическая вязкость, температуропроводность исследуемых веществ в жидком состоянии при заданной температуре увеличиваются с ростом давления и уменьшается с ростом температуры при постоянном давле-

нии; с ростом температуры влияние давления на плотность, теп-■ лопроводность, динамическую вязкость, температуропроводность исследуемых объектов увеличиваются, а с повышением давления-влияние температуры на р , д, , ^ и а уменьшается. Теплопроводность, плотность газообразных простых эфиров с ростом температуры увеличиваются. Удельная теплоемкость исследуемых объектов с ростом температуры увеличивается, а с повышением давления уменьшается.

5. Установлено, что с увеличением молярной массы и числа атомов углерода в молекуле теплопроводность и плотность жидких и газообразных простых эфиров уменьшаются.

Установлено,.что с ростом мольной концентрации воды теплопроводность, плотность, динамическая вязкость и удельная теплоемкость растворов увеличиваются.

7. Приводится качественное объяснение изменения теплопроводности, плотности и' динамической вязкости исследуемых объектов с ростом температуры, давления, молярной массы и мольной концентра- - ции воды,. _ _ ________________________________

3. Установлено аномальное изменение теплопроводности водных

растворов гидразина и фенилгидразина с ростом температуры, аномальное изменение динамической вязкости, плотности и температуропроводности водных растворов гидразина с ростом мольной концентрации воды.

9. Наблюдалось резкое возрастание величины теплопроводности газообразного диэтилового эфира за счет разложения молекулярных групп. '

10. В критической области наблюдалось аномальное изменение теплопроводности жидких простых офиров.

11. При обработке и обобщении экспериментальных данных получены аппроксимационные зависимости, устанавливающие теплопроводность жидких и газообразных простых эфиров, водных растворов

; гидразина и фенилгидразина от температуры, давления, молярной массы и мольной концентрации воды,- температуры кипения, критической температуры и числа атомов углерода в следующем виде: для жидких простых эфиров

^"-[0 39Ч^-<43Кт,)'2 039](з-Ю-Пки >0.027 *°-7)' • (5.45 •10-.6Т*ип- 4.972 • 10"* Ткип* 1.24), Вт/(м • Ю

для водных растворов гидразина

А, = [2.)3(Т/т/-4.34СТ/Т<)+3.22]с-5.Э1-Ю'5пгН1О+5Л1-Ш'1ПНгО+0.404), ^^

для водных растворов фенилгидразина

для газообразных простых эфиров

-0.72)(0.39Ткр+157)-10"*1 Вт/(м-Ю для водных растворов гидразина ХР1Т={-з.бб,ю-а(т(Б02.ш.,вргнР^.)0.7р+012в)гн.з,.<0-+. ,

<Т(6.02Н0-Р^и4.Ю-Р + 0.128) + О-2П}(6-52-,О"9р;°-623)-

для водных растворов фенилгидразина ^ ^т--{-2Л7.Ш-9(т(666.ш.(врг+9Р68.ш.8р)0)66)У7.92.10-5-

• (тсб.бб10'№рг+э.б8 ю'8р»а>бб^*0'г69}(2 55'10 9р*оаа5^'

Ч-8.59 Ю"Бпгн + 6.76-Ш"*п _-»1.а17>С8.Э8-10"7п*: „ -2.52-Ю^пг „ +0.509)

,с»н» * • сбнвиг

12. Получено Обобщенное уравнение для расчета теплопроводности органических жидких веществ в зависимости от давления, температуры, молярной массы и числа атомов углерода.

13. Для расчета вязкости, плотности, удельной теплоемкости и температуропроводности исследуемых объектов в зависимости от температуры, давления, молярной массы и мольной концентрации воды получили ряд аппроксимационных зависимостей и для расчета вязкости имеют вид:

для жидких простых эфиров

Т1=0.03-ю*4т1-7.34-ю"1т+15.д0(0л0»н.1-в.62-ю"3>ц+3.65-10"4), Па с ^^, 06 Ш"8(т(2.6510-'р+0.045)(-3Р484КЧ,.99Н+2.53)1Н-гБ-|0"в'

' (т(2.65-т-вР*0Л45Х-ЗА84ц1+1.99н*2.53)Уа381} ' Ч1.8510"вТ^и-В.0810-вТвип+Э.58 Ш"4) , Па с

- 43 -

для водных растворов' гидразина

нго н2о

Т1 = (3.58-(0"3Тг-3.49-10"1Т + 8.21)(-2.37-10"8пгн о+2.2Н0"5пн 0*1.2НО~3), Па-С

Пм"!5'3'10 (т(3.82-Ш_8Р+0.179)С-9.65Ч0"5пгН1О+9.6-10^пНгО+2.79))" ' „6/_р__.

3'56'Ш и(3.а2-10"8Р+0.179)(-9.65-10'8пгм „+9.6-Ш"3Пи +2.79))'

) «■ "А"

С-3.1Н0"7п* + 3.28-10"5П + 9.27'10"4), Па-С мгн4 ^н* '>

для водных растворов фэнилгидразина

Г|=(5.84-Ю"4Т1-0.374Т + 60.3)(-1.39'Ш"7ПгН1О-5.15-Ш"5ПНгО+7.36-Ю'5), Па-С

Лр.т3!3'3'10 (т(3.82'10~вР+0.179)(-9.65-10"вП* + 9.6-10-3п +2.79))"

нго нго

3 56 10~5( _-_^

ЧТ(3.82-10-8Р+0.179)(-9.65-10'3пги + 9.6-10"3пи + 2.79)Г

(-1.35-(0-вП2СвН8Н + (.49-Ш-4пСвнвМг^-Н-Ю-3), Па-С

Установлена взаимосвязь теплопроводности, изобарной теплоемкости, динамической вязкости и температуропроводности исследуемых объектов с их плотностью при различных температурах и давлениях,, которая для расчета теплопроводности имеет вид: для жидких простых эфиров

Х=11.5((5/р))-0.4][2.2210"2(1пц")1+0.1021пц + 0.г43] , Вт/(м-К) А.-[|.5(р/р,)-0.4]С-3.63-)0"5Пг-8.83-10"1П + 0.(33) , Вт/См-К)

•(0.42|а + 1.4)|(-2.7^+0.93ц + 0.021) , Вт/(м-М.

для водных растворов гидразина .

• Г_ 9.15 р*___• 21.73 +

~l.-19.57n*, +1683.3 пы „+ 1б.25-Ю5 /-19.57^ + 1б83.3п . + 10.25-1051 +

н^н^ НгН4 У И2.Н4.. МгН4.

+ 13.5а](3.9М0-5п1Н10+5.41-10-3пН1О+а404'),' Вгп/(м-Ю

Лрт=С1.135-2.97-10"9Р)С-2.798-10-5пгИ10+).656-Ю-3пН1,0+1.035)- . ' - (2.82-10~9Р +0.917 )(-б.052-10~5Т* + 4.943-10*2Т»~ 6.7 ) •

. / ' -<7-9ВР?,т .

У[(3.417-10^'Р/Р1+0.965Х- 3.369-10-гП^1Н+ 3.475 Пн ♦859.3)]1

, . ЗВ-2Рр.т '

(3.417-10" г Р/Р^+ 0.965)(-3.369-Ю'^п2 н+3.475п + 859.3) ~'9'35

15. Для расчета теплопроводности и плотности исследуемых объектов удачно применено уравнение Тейта.

16. Получено уравнение состояния для простых эфиров и исследуемых растворов. Рассчитаны термические и калорические свойства исследуемых объектов в широком интервале параметров температур и давлений.

17. Разработана система методов, позволяющих рассчитать термодинамические свойства жидкостей и растворов.

18. Для расчета теплопроводности водных растворов гидразина и фе-нилгидразина использована модель структуры с взаимопроникающими компонентами.

I

ОСНОКЮЕ СОДЕРЖАНИЕ диссертационной работы изложено в следующих публикациях. . '

1. Маджидов X., Салихов Т.Х.., Сафаров М.М. Основы теплофизики. Учебное пособие, Душанбе, 1992.-102 с.

2. Маджидов X., Сафаров М.М. Экспериментальное исследование коэффициента теплопроводности дигептилового эфира в зависимости от температуры и давления. Сб.Шизика жидкостей и растворов, Душанбе, 1982.-С.4-11. ' ' •••-..

3. Маджидов X., Сафаров М.М. Теплопроводность газообразных простых эфиров"в зависимости от температуры. Изв.АН Тадж.ССР, №1,1982.-С. 114-117. _.-.•■-.

4. Маджидов X., Сафаров М.М. Теплопроводность диамилового эфира при различных температурах и давлениях. Инженерно-физический журнал, 1982, т.43, М.-С.673.

5. Маджидов X., Сафаров М.М. Теплопроводность диоктилового эфира при различных температурах и давлениях. Изв.АН Тадж.ССР, 1982, №2.-С.112-115. . .

6. Маджидов X.,.Сафаров М.М. Теплопроводность простых эфиров при различных температурах.и давлениях. Журнал физической химии, 1984', т.58, №1.-С.54-57. '

7. Маджидов X., Сафаров М.М. Теплопроводность диаллилового эфира

в зависимости от'температуры и давления. Теплофизика высоких " температур, 1984,' т.22, 1Г-6.-С. 1207-1210.

8. Сафаров М.М., Маджидов X., Зубайдов С. Теплопроводность ди-гексилового эфира при различных температурах и давлениях. Докл.-ЛН Тадж.ССР, 1988, №5, т.31 .-С.317-321.

9.' Маджидов X., Сафаров М.М., Нуридинов 3. и др. Исследование т'еплофизических свойств веществ. Научно-информационный центр

-по ТСВ, 1990, №1.

10. Сафаров М.М., Маджидов X. Расчет теплопроводности простых эфиров при высоких параметрах состояния. Инженерно-физический журнал, 1990, т.59,-С.1034.

11. ГСССД Р 405-91. Простые эфиры. Теплопроводность в интервале температур 290-720 К и давлений (0,98-490) Ю5 Па. Сафаров М.М., Маджидов X. Кнс.станд.ВНИЩ СМВ. Деп. 1^87 от 13/0192 ВНИИКИ.

12. ГСССД Р 423-92. Газообразные простые эфиры. Теплопроводность в зависимости от температуры. Инс.станд. ВНКЩ СМВ. Деп. №706 от 20,05.92. ВНШКИ.

13. ГСССД Р 430-92. Простые эфиры в жидком состоянии. Плотность в диапазоне температур 293-583 К и давлений (0,1-98,1) МПа. Сафаров М.М., Маджидов X., Асоев Р.Ш. ВНИИЦ СМВ России от 6.11.92.

14. Сафаров М.М., Самадов Т., Ахмедов X. Обобщение уравнений Тента для простых эфиров. Сб.трудов студентов поев.60-летию ДГПИ им.К.Джураева, Душанбе, 1991.-С.19-20.

15. Сафаров М.М., Маджидов X. Расчет теплопроводности простых и смешанных эфиров на линии насыщения. Сб.Физика жидкостей и растворов, 1993, Душанбе, 104 с. ''

16. Сафаров М.М., Гусейнов К.Д., Маджидов X., Асоев Р.Ш. Р-р -Т зависимости диэтилового эфира в широком интервале температур и давлений. Сб.Физика жидкостей и растворов, 1993, Душанбе, 104 с.

17. Сафаров М.М., Гусейнов К.Д., Маджидов X., Асоев Р.Ш. Плотность жидкого диаллилового эфира в широком интервале давлений и температур. Гурнал физической химии, 1992, !.'б, т.66.-С.1697-1701.

18. ?афаров М.М., Маджидов X., Асоев Р.Ш. Р- р зависимости ди-пропилового эфира в широком ..интервале температур и давления. Теплофизика высоких температур, 1992, И, т.30.-С.190-193.

19. Сафаров М.М., Маджидов X. Теплопроводность метилпропилового эфира в зависимости от температуры и давления. Изв.АН Республики Таджикистан, 1992. $3 (3).-С.65-68.

20. Сафаров М.М., Маджидов X, Теплопроводность'и плотность простых эфиров. Инженерно-физический яурнал, 1992, №3, т.63.-С. 309-313.

21. Сафаров М.М., Шджидов X., Асоев Р.Ш. Р- р -Т зависимости жидкого диамилового эфира в широком интервале температур и давлений. Докл.АН Республики Таджикистан, 1992, №7.-С.440-443.

22. Сафаров М.М., Асоев Р.Ш., Сияхаков С.М. Исследование динамической вязкости жидких простых и смешанных эфиров в зависимости от температуры. Докл. АН Республики Таджикистан, 1992, )№. -С.255-258 • .

23. Сафаров М.М., Асоев Р.Ш. Плотность дигептилового эфира в жидкой фазе. Инженерно-физический журнал, 1992, №4, т.64,-С.235-237.

24. Сафаров М.М., Асоев Р.Ш. Экспериментальное исследование плотности диоктилового эфира в зависимости.от температуры и давления. Докл.АН Республики Таджикистан, 1992,■ 1J6.

25. Сафаров М.М., Зубайдов С. Зависимость теплопроводности от плотности простых эфиров в широком интервале температур и давления. Сб.'Вопросы физико-химических свойств веществ (Межвузовский сборник),. Душанбе,'Вып.I, 1992.-С. 100-105.

26. Сафаров М.М. Расчет вязкости диэтилового эфира при различных температурах и давлениях. Сборник научных работ. Курган-Тюбе, Вып.1, 1992, 144 с.

27. Сафаров М.М., Маджидов X., Картавченко A.B. ,'Зарипова М.А. Теплопроводность и плотность водных растворов гидразина. Сборник научных работ, Курган-Тюбе, 1992, 144 с.

28. Сафаров М.М. Плотность простых_.эфиров. Вопросы физико-химических свойств веществ (Межвузовский сборник), Душанбе, 1993. Вып.1.-С.127-128,

29. Сафаров М.М., Маджидов X., Асоев Р.Ш. Плотность простых эфиров в зависимости от температуры при атмосферном давлении. Сборник научных работ.Курган-Тюбе, 1992. Вып.1, 144 с.

30. Маджидов X., Сафаров М.М., Нуридинов 3., Агаев H.A.. Исследование теплофизических свойств некоторых рядов органических жидкостей в зависимости от температуры и давления. Тез.докл. УП Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ, Ташкент:' §ан, 1982 , 296 с.

31. Маджидов X., Сафаров М.М., Нуридинов 3. Расчет теплопроводности простых и сложных эфиров при высоких параметрах состояния. Тез.докл. 9 Всесоюзной теплофизической школы, Тамбов, 1988,

с.44.

32. Маджидов X., Сафаров М.М., Нуридинов 3. Теплофизические свойства простых и сложных эфиров при высоких параметрах состояния. Труды УШ ТСВ, Новосибирск, 1989.-С.164-169.

33. Сафаров М.М., Маджидов X. Теплофизические свойства некоторых растворителей в зависимости от температуры. Тез.докл. П Всесоюзной конференции "Проблемы физики прочности и пластичности

'полимеров", Душанбе, 1990.-С.169.

34. Сафаров М.М., Маджидов X., Неъматов А. Теплофизические свойства растворителей и растворов полистирола в широком интервале температур и давлений. Материалы Международного совещания-семинара "Реофизика и теплофизика неравновесных систем", Минск, 1991. 4.1.-С.154-157.

35. Сафаров М.М., Маджидов X. Теплофизические свойства простых эфиров в зависимости от температуры п£и атмосферном давлении. Материалы выездной научной сессии Всесоюзного семинара по химии неводных растворов "Межчастичные взаимодействия в растворах", Душанбе, 1991.-С.136-137.

36. Сафаров М.М., Нарзуллоев A.C. Расчет теплопроводности простых и смешанных эфиров.на лиши насыщения. Тр.Республиканс.научно-практ.конф. Курган-Тюбе, 1991, 144 с.

37. Сафаров-М.М., Маджидов X., Асоев-Р.Ш. Плотность простых эфи- ■ ров в зависимости от температуры при атмосферном давлении. Тр. Республиканс.научно-практ.конф. Курган-Тюбе, 1991, 144 с.

38. Safarov M.M., Majidov H.,Asoev R. Sh. Summasii equation of elementary ethers states in the wide interval of temperature and pressure Bth Jnternotional conference Eguations of State (tlbrus, March /-7 1992) Abstracts. Mo&cov - 1991 , S4s

39. Сафаров M.M., Маджидов X., Асоев Р.Ш. Термодинамические и калорические свойства простых эфиров. Тез.докл. 9 Теплофизичес-кой конференции СНГ.Махачкала, 1992,-С.114.

40. Сафаров М.М., 1Ьджидов X., Асоев Р.Ш. Теплофизические свойства -простых эфиров и водных растворов гидразина. Краткие-тезисы докладов МШ "Теплофизические проблемы промышленного производства", Тамбов, 1992.-С.37.'

41. Сафаров М.М., Доброхотов С.Б.¿:Лаврина С.И. Автоматизированная система научных исследований теплопереноса.ШШ "Теплофизические проблемы промышленного производства", Тамбов, 1992т С.95.

42. Сафаров М.М. Расчет скорости распространения'звука в простых эфирах и водных растворах гидразина при различных температурах и давлениях. Региональный семинар "Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах". 4.1, Самарканд, 1992т С.54.

43. Сафаров М.М.t Зарипова М.А. Теплопроводность и плотность водных растворов гидразинй при высоких параметрах состояния. Тезисы докладов Респуб.научно-техническая конференция по ТСВ, Баку, 1992.-С.48.

44. Маджидов X., Богданов A.H.j Сафаров М.М. Устройство для измерения теплоемкости жидкостей: Патент №7928915/25 (023463) 30.03.92. '

45. Сафаров М.М., Маджидов X., Асоев Р.Ш. Обобщенное уравнение состояния жидких простых эфиров. й^рнал физической химии,

. 1992, т.66, №10.-С.2596-2603.

46. Сафаров М.М., -Зарипова М.А. ..Экспериментальное исследование теплопроводности гидразингидрата при высоких параметрах состояния. Измерительная техника, 1993, №4.-С.48-49.

Рис. I. Блок"схемы автоматизированного тегоюфизического

комплекса.'

т

1-У

ис. 2. Зависимость

р,т / А>

0Т [(Р/Т)/СР,/Т<)],

жидкостей: простых эфиров- (1-20); кетонов - (21-31); ацетатов - (32-42); фор'миатов - (43-53); фталатов -(54-64); спиртов - (65-75); прогаюнатов - (76-86); бензолов - (87-92),

(Р/Т)/(Р,/Т4)

19 (Р/Т)ЛР,/Т,Э

[УУП/УУТЛ,

для органических