Теплофизические свойства и достижимый перегрев раствора гелия в криогенных жидкостях
Аннотация
Выпускная квалификационная работа посвящена исследованию теплофизических свойств растворов и их влиянию на возможность перегрева жидкости за линию фазового равновесия без вскипания. Работа проводилась с растворами гелия в метане, этане, кислороде и других криогенных жидкостях, часть материала получена для раствора метан-азот.
Получены экспериментальные значения капиллярной постоянной и поверхностного натяжения раствора метан-азот для температур Т = 125.91, 148.12, 162.94 К при различных концентрациях методом капиллярного поднятия и проведено сопоставление со значениями метода молекулярной динамики. Обнаружено, что данные этих методов по поверхностному натяжению раствора метан–азот при температурах ниже 150 К согласуются, а при температурах выше 150 К расхождения достигают 20 %. Определены отклонения данных по поверхностному натяжению от их аддитивных значений.
Рассчитаны значения К_п – тангенс угла наклона концентрационной зависимости приведённой температуры достижимого перегрева τ_п. Установлено, что теоретические значения К_п коррелируют с экспериментальными. Обнаружено качественное подобие концентрационных зависимостей температур достижимого перегрева Т_п растворов с гелием: растворение гелия приводит к понижению температуры достижимого перегрева.
Определено влияние добавки гелия на свойства криогенных жидкостей. Поверхностное натяжение при добавке гелия в зависимости от вещества может как понижаться, так и повышаться. Добавки гелия к исследуемым криогенным жидкостям приводят к повышению давления насыщения на 4÷8%.
Основной вклад в изменение температуры перегрева Т_п при растворении гелия вносит изменение давление насыщения раствора: определяется величиной (dp_s)/dx. Обнаружено качественное подобие наклона концентрационной зависимости давления насыщения с наклоном приведённой температуры достижимого перегрева.
Получены экспериментальные значения капиллярной постоянной и поверхностного натяжения раствора метан-азот для температур Т = 125.91, 148.12, 162.94 К при различных концентрациях методом капиллярного поднятия и проведено сопоставление со значениями метода молекулярной динамики. Обнаружено, что данные этих методов по поверхностному натяжению раствора метан–азот при температурах ниже 150 К согласуются, а при температурах выше 150 К расхождения достигают 20 %. Определены отклонения данных по поверхностному натяжению от их аддитивных значений.
Рассчитаны значения К_п – тангенс угла наклона концентрационной зависимости приведённой температуры достижимого перегрева τ_п. Установлено, что теоретические значения К_п коррелируют с экспериментальными. Обнаружено качественное подобие концентрационных зависимостей температур достижимого перегрева Т_п растворов с гелием: растворение гелия приводит к понижению температуры достижимого перегрева.
Определено влияние добавки гелия на свойства криогенных жидкостей. Поверхностное натяжение при добавке гелия в зависимости от вещества может как понижаться, так и повышаться. Добавки гелия к исследуемым криогенным жидкостям приводят к повышению давления насыщения на 4÷8%.
Основной вклад в изменение температуры перегрева Т_п при растворении гелия вносит изменение давление насыщения раствора: определяется величиной (dp_s)/dx. Обнаружено качественное подобие наклона концентрационной зависимости давления насыщения с наклоном приведённой температуры достижимого перегрева.