Экспериментальное и теоретическое исследование вязкости лития в газовой фазе Долгов Виктор Иванович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Теоретический анализ явления вязкости в парах щелочных металлов 13

1. Общая характеристика лития в газовой фазе 13

2. Вязкость паров щелочных металлов 18

Резюме 23

ГЛАВА 2. Основные принципы, использованные при создании экспшментальной установки 23

1. Вискозиметр 25

2. Способ реализации течения пара через

вискозиметр 33

3. Способ измерения давлений 37

4. Способ измерения расхода пара. 43

5. Описание экспериментальной установки в целом 48

Резюме 52

ГЛАВА 3. Подготовка установки к опытам. проведение измерений 53

1. Определение параметров установки 54

п.I. Определение плотности вакуумного масла 54

п.2. Измерение внутреннего диаметра расходомера 56

п.З. Измерение геометрического фактора вискозиметра 57

2. Заправка установки литием 66

3. Подготовка к серии измерений 68

п.I. Градуировка измерителя давлений 69

п.2. Определение давления столба жидкого металла...69

4. Проведение опытов 70

Резюме 72

ГЛАВА 4. Обработка результатов опытов. анализ погрешностей 73

1. Обработка градуировочных опытов 74

п. I. Определение начального давления 74

п.2. Обработка градуировки измерителя давлений 74

п.З. Определение давления столба жидкого металла ...78

2. Вьгоод расчетных соотношений. Анализ погрешностей...81

3. Порядок обработки эксперимента. Таблица экспериментальных результатов 88

п.1. Обработка градуировки измерителя давлений 88

п.2. Обработка опытов по определению давления

столба жидкого металла 89

п.З. Обработка опытов с литием 89

п.4. Примеры обработки эксперимента 94

РЕЗЮМЕ 108

ГЛАВА 5. Обощение экспериментальных результатов 109

1. Способ обобщения экспериментальных данных о вязкости щелочных металлов в газовой фазе 109

2. Сравнение результатов обобщения с результатами теоретических работ 121

РЕЗЮМЕ 124

ГЛАВА 6. Вычисление интегралов столкновений по численно заданной потенциальной энергии взаимодействия. Интегралы столкновений атомов лития 126

1. Аппроксимация потенциальной энергии взаимодействия атомов лития 128

2 Вычисление угла рассеяния 133

3. Вычисление интегралов столкновений 142

п.1. Вычисление интегралов столкновений методом трапеций... 144

п.2. Вычисление интегралов столкновений методом Монте-Карло 146

4. Оценка погрешности расчета интегралов столкновений 159

5. Обсуждение полученных результатов 175

6. Методика составления таблиц коэффициента вязкости лития в газовой фазе 177

Заключение 186

Литература 190

• Вязкость паров щелочных металлов
• Способ измерения расхода пара.
• Измерение внутреннего диаметра расходомера
• Определение давления столба жидкого металла

Введение к работе

Цель настоящей работы - получение экспериментальных данных э вязкости лития в газовой фазе при высоких температурах и раз-яичных давлениях. Речь идет о параметрах состояния при которых эще не сказывается влияние ионизации и электронного возбуждения атомов на процессы переноса и при которых пары лития можно рассматривать как диссоциирующий идеальный газ.

Выделенная область параметров состояния оказывается довольно обширной и включает в себя температуры до 2500 К и давления цо 50 бар. Экспериментальные данные о вязкости паров лития в настоящее время отсутствуют.

Актуальность сформулированной задачи обусловлена перспективой использования лития в энергетических установках большой мощности, создание которых немыслимо без надежных сведений о его геплофизических характеристиках. Данные о коэффициентах переноса лития в газовой фазе необходимы, в частности, при расчете газодинамики парового потока в литиевых тепловых трубах. Исследования показали [i] , что применение лития в тепловых трубах целесообразно при температурах 1400-1900 К, причем в этом температурном диапазоне среди исследованных теплоносителей литий оказался наиболее эффективным.

Другим примером может служить использование лития как компонента рабочего тела газофазного ядерного реактора [2] . Для расчета коэффициентов переноса рабочего тела необходима, в частности, информация о вязкости лития. Температуры, о которых идет речь в данном случае, изменяются от сотен градусов вблизи стенок реактора до десятков тысяч в его активной зоне.

Приведенные примеры характеризуют, с одной стороны, диапазон температур, в котором данные о коэффициентах переноса имеют практическую ценность, а с другой стороны, значение выполненной работы для практики.

В выделенной выше области параметров состояния пары лития представляют из себя реагирующую идеально-газовую смесь атомов л молекул. Научная актуальность экспериментальных исследований в этой области обусловлена возможностью получения из экспериментальных данных о вязкости сведений об интегралах столкновения атом-атом и атом-молекула. Интегралы столкновения зависят от температуры и являются функционалами от потенциальной энергии взаимодействия частиц, поэтому информация о величинах этих интегра-иов, полученная из анализа экспериментальных данных, является косвенной информацией о потенциалах взаимодействия.

Атомы лития, как и все атомы, имеющие один валентный электрон, могут взаимодействовать по двум потенциальным кривым, соот-зетствующим синглетному ( 2-+д ) и триплетному ( Х_и) состоя--шям двухатомных молекул (рис. I). О части синглетной кривой в іастоящее время имеется экспериментальная информация, полученная -із анализа колебательно-вращательных спектров двухатомных молекул лития. О триплетной кривой экспериментальная информация отсутствует, поэтому расчет коэффициентов переноса, основанный исключительно на имеющихся экспериментальных данных о потенциа-тах взаимодействия, невозможен.

К настоящему времени выполнен ряд теоретических работ пос-зященных расчету интегралов столкновения атом-атом для лития. Результаты этих расчетов, однако, сильно расходятся между собой, ню объясняется, в первую очередь, различием кривых потенциаль-юй энергии взаимодействия, которые были положены в основу рас-іетов. Характерно, что при выполнении расчетов для нахождения ютенциалов взаимодействия авторы руководствовались, как правило, юлуэмпирическими соображениями, и лишь в последних работах (3,4І

Потенциальная энергия аи иадеистВия атомоВ лития, счет Олсона и КоноВалоВа[Зуб])использованы потенциалы, полученные путем решения уравнения редингера вариационным методом [б,б] . В соответствии с вариа-ионным характером расчетов, полученные результаты являются оцен-ой энергии сверху, и о достигнутой точности можно судить лишь равнивая результаты расчетов с экспериментом. В случае лития ре-ультаты вариационных расчетов находятся в хорошем согласии со пектроскопическими данными, что говорит о высокой точности, дос-игнутой при расчете синглетного потенциала в этом интервале ежъядерных расстояний.

На величину интегралов столкновения определяющее влияние казывает участок потенциала где . Это обстоятельство ает возможность косвенной проверки теоретически расчитанных по енциальных кривых в области энергий U- Тэксп. ( зксп. температуры, при которых проведены экспериментальные исследования язкости). Такая проверка может быть проведена сравнением величин нтегралов столкновения, полученных из экспериментальных данных вязкости, и величин интегралов столкновения, полученных теорети-ески. Существенно, что в данном случае проверке подвергается как инглетный, так и триплетний потенциал.

Потенциальную энергию взаимодействия атомов можно рассматри-ать как характеристику элемента периодической системы Менделеева, оэтому экспериментальное подтверждение полученной теоретически отенциальной кривой представляет интерес с чисто научной точки рения. С точки зрения практики такое подтверждение дает возмож-ость далеких экстраполяции полученных экспериментальных данных

вязкости и возможность уверенного расчета других свойств газовой азы лития в широком диапазоне температур.

Успехи теоретических исследований взаимодействия атом-молеку-а значительно скромнее, чем в случае взаимодействия атом-атом, то объясняется математическими трудностями, возникающими при асчете потенциальной энергии взаимодействия. Что касается интег- алов столкновения атом-молекула, необходимых для расчета коэффициентов переноса паров лития, то результаты теоретических работ южно в настоящее время рассматривать лишь как оценки, поэтому пределение интегралов столкновения из экспериментальных данных -:нтересная и актуальная задача как с теоретической , так и с фактической точек зрения.

Опыты с парами щелочных металлов сопряжены с рядом чисто экспериментальных проблем, обусловленных, в первую очередь, агрес-ивностыо исследуемой среды. Существенно, что эти проблемы резко бостряются при повышении температуры. Диапазон экспериментально своенных температур характеризует рис. 2, где представлено рас-ределение всех полученных к настоящему времени экспериментальных анных о вязкости паров всех щелочных металлов по температурам, з приведенной гистограммы видно, что подавляющее количество пытных данных получено при температурах ниже 1200 К, поэтому эту емпературу можно рассматривать как верхнюю границу освоенного емпературного интервала.

Для практических целей, однако, необходимы данные при более ысоких температурах, причем это касается не только лития, но и сех остальных щелочных металлов. Расширение температурного диа-азона экспериментальных исследований необходимо в случае лития ще и по другим причинам.

Давление насыщенного пара лития при 1200 К составляет 2,1 кПа 21 мбар), а при 1000 К - всего 0,1 кПа (I мбар). Измерение вяз-ости при столь малых давлениях сопряжено с целым рядом неудобств -эзрастание поправки на молекулярное скольжение, малый расход пара эй работе по методу капилляра, и, как следствие, неоправданное величение времени измерения и так далее, поэтому задача освоения элее высоких температур актуальна не только с точки зрения потребностей, но и по чисто экспериментальным соображени-м, которые в случае лития приобретают принципиальный характер.

Из всего сказанного следует, что в настоящее время целесообразна постановка следующих задач:

- разработка экспериментальной методики измерения вязкости паров щелочных металлов в диапазоне температур до 2000 К,

- проведение экспериментальных исследований вязкости лития в газовой фазе при высоких температурах и различных давлениях,

- разработка способов анализа экспериментальных данных о вяз кости паров щелочных металлов с целью получения сведений об интегралах столкновения атом-атом и атом-молекула,

- расчет интегралов столкновения и коэффициентов переноса газовой фазы лития в широком диапазоне температур и давлений сформулированных задач посвящена настоящая работа.

Работа состоит из шести глав и Приложений. В первой главе ан обзор результатов теоретических исследований явлений переноса в парах щелочных металлов. Из всей области параметров состояния выделяется область в которой при рассмотрении явлений перено-а применима модель диссоциирующего идеального газа, обсуждаются азличные подходы к анализу явлений переноса в этой области.

Во второй главе обсуждаются проблемы, решение которых необхо-имо при переходе к измерениям в температурном диапазоне до 2000 К, также возможные способы их решения. Далее описаны принципы рабо-ы основных узлов разработанной экспериментальной установки, а акже установка в целом.

В третьей главе описана работа на установке. Описаны градуи-овочные опыты, заправка установки щелочным металлом, последова-ельность операций при проведении измерений.

В четвертой главе разработана методика обработки эксперимен-а, приведена таблица экспериментальных данных о вязкости лития газовой фазе.

В пятой главе разработан способ анализа экспериментальных анных цель которого - определение интегралов столкновений атом-гом и атом-молекула, проводится сравнение результатов имеющихся эоретических работ по расчету интегралов столкновений с резуль-атами, полученными из анализа экспериментальных данных.

В шестой главе разработан способ расчета интегралов столкно-зний по численно заданным потенциальным кривым, обсуждаются воп-эсы аппроксимации потенциала, вычисление угла рассеяния, способ ычисления интегралов столкновений, анализируется погрешность вы-элненного расчета и ее составляющие. Далее в шестой главе разра-этан способ расчета таблиц коэффициента вязкости газовой фазы лтия.

Часть материала вынесена в приложения. В Приложении I обсуж-аются некоторые методические вопросы экспериментов по измерению язкости паров щелочных металлов при высоких температурах. Резуль-аты, полученные в Приложении I, могут быть использованы при раз-аботке новых экспериментальных методик.

В Приложении Z помещены результаты расчетов: таблицы угла ассеяния при взаимодействии атомов лития по синглетному и трип-этному потенциалам, таблицы интегралов столкновений для синглет-эго потенциала, для триплетного потенциала, а также таблицы эф-эктивных интегралов столкновений и таблицы коэффициента вязкости 4тия в газовой фазе. 

В заключение хочу выразить глубокую благодарность д.т.н., рофессору Н.Б.Варгафтику под чьим руководством была выполнена га работа, к.ф.-м.н. B.C. Яргину за ценные советы при выполнении зоретической части работы, а также Н.И. Сидорову и Ю.В. Тарлакову а помощь в проведении опытов. 

Вязкость паров щелочных металлов

Величина коэффициента вязкости при заданных внешних услови-: полностью определяется свойствами частиц, входящих в состав га-I. В вьщеленной вьше области параметров состояния такими частица-[ являются атомы и молекулы щелочных металлов. Вопрос о связи жду коэффициентом вязкости и молекулярными характеристиками верства является предметом исследования строгой кинетической теории, снованной на интегродифференциальном уравнении Больцмана.

В случае двухкомпонентной идеально-газовой смеси строгая ки-їтическая теория дает ( [iOj , стр. 421) эличины имеют следующий смысл: л- вязкость газа, состоящего исключительно из атомов, h2z вязкость газа, состоящего исключительно из молекул, фи- вязкость гипотетического газа, молекулы которого имеют массу, равную 2/Пі/г)л/(/п, /па) и взаимодействуют по потенциальной кривой взаимодействия атом-молекула, так называемые приведенные интегралы столкновения.

Анализ приведенных соотношений показывает, что вязкость сме-и зависит от параметров состояния неявно. Она зависит от темпера-уры постольку поскольку от температуры зависят коэффициенты fa , Рщ Рм Существенно, что в случае паров щелочных металлов онцентрации атомарной и молекулярной компонент не являются постойными величинами и зависят от параметров состояния, поэтому вяз-ость паров щелочных металлов, вообще говоря, может зависеть как г температуры, так и от давления.

Такая форма теории более привлекательна по двум причинам. существенно слабее зависят от температуры чем сами интегралы С другой стороны, теория, представленная в гаком виде, более удобна для выяснения влияния различных взаимодействий на коэффициенты переноса паров щелочных металлов.

Для паров щелочных металлов характерно, что в идеально-газовой области параметров состояния концентрация молекулярной компоненты остается сравнительно малой, что и определяет особенности процессов переноса в парах щелочных металлов [IIJ .

Из общих соображений понятно, что при малой концентрации молекулярной компоненты наиболее часто будут происходить столкновения атом-атом, относительно реже - атом-молекула, редкими будут столкновения между молекулами. Из этого следует, что величина интеграла столкновения атом-атом будет оказывать на коэффициент вязкости определяющее влияние. Слабее должна быть зависимость коэффициента вязкости от относительного сечения J3/ и совсем слабой - от относительного сечения J6s2

Более точный ответ на вопрос о влиянии различных взаимодействий на коэффициент вязкости был дан В.С.Яргиным llj. В развитой им теории концентрация молекулярной компоненты - Xg - использовалась как малый параметр. Выражение для вязкости смеси (1.2.7) азлагалось в ряд Тейлора около точки Хг= амечательным свойством этого разложения является зависимость ээффициентов Ак лишь от относительных сечений J3y2 и Даг , ричем коэффициент Af зависит лишь от iS .

Такой подход к рассмотрению вязкости паров щелочных металлов эзволил, в частности, впервые ответить на вопрос о природе эффек-а давления, который сводится к вопросу о знаке производной ак как у и 0 , то знак производной определяется знаком коэф-ициента к± . Как было сказано выше, коэффициент А зависит лишь т у щ , поэтому именно эта молекулярная характеристика опреде-яет знак и величину эффекта давления.

Анализ соотношения (1.2.19) показывает, что величина первого лена этого разложения определяется исключительно взаимодействием том-атом. Так:жак коэффициент А зависит лишь от Qt2 , то на еличину второго члена (1.2.19) кроме взаимодействия атом-атом казывает влияние еще и взаимодействие атом-молекула. Взаимодейст-ие молекула-молекула начинает сказываться лишь в третьем члене азложения.

Влияние различных взаимодействий на вязкость паров щелочных еталлов оказывается, таким образом, различным, из чего можно делать ряд практических выводов.

Способ измерения расхода пара.

В работах по измерению вязкости паров щелочных металлов мето-ом капилляра масса пара, прошедшего через вискозиметр, определялась о объему сконденсировавшегося металла. Это вполне логично, так ак имеются надежные данные о плотности жидких щелочных металлов ри температурах близких к температурам плавления .

Расходомер, использованный Сидоровым Н.И. представлял из ебя мерный объем сложной конфигурации. Схема расходомера приве-ена на рис. 2.4. После прохождения вискозиметра пары металла кон-енсировались и конденсат стекал в объем расходомера. По мере за-олнения объема расходомера замыкались контакты I и 2. Объем жид-ости, необходимый для замыкания второго контакта после замыкания ервого, определялся предварительной калибровкой. По времени между амыканиями, по заранее определен: :ому объему V и по известной лотности жидкого металла - определялся расход пара

Такой способ измерения расхода неявно опирается на предполо-ение, что конденсат СМ будет стекать в расходомер, и что его оличество, остающееся на внутренних стенках установки либо нич-ожно мало, либо постоянно. Завидная повторяемость результатов, олученная в опытах с цезием, говорит о том, что это предположение ля цезия хорошо выполняется.

В ряду щелочных металлов можно отметить закономерность: плот-ость металла уменьшается а коэффициент поверхностного натяжения величивается от цезия к литию. Понятно, что чем меньше плотность эталла и чем больше его коэффициент поверхностного натяжения, зм хуже условия для самопроизвольного отекания металла в расходо-зр.

В наших предварительных опытах использовался расходомер, прин-ип действия которого аналогичен предложенному в [l5J (рис. 2.4). яаметр подводящих трубопроводов, по которым Должен был стекать вдкий литий был равен 10 мм. Оказалось, что самопроизвольное гекание металла в расходомер крайне затруднено. Конденсат в значительных количествах скапливался в подводящих трубопроводах, из-эрения с таким расходомером оказались невозможными.

К сожалению, простым увеличением диаметра подводящих трубо :роводов также не удается достичь желаемого результата. Дело в ом, что увеличивая диаметр мы увеличиваем и площадь внутренней :оверхности трубопроводов на которой возможно оседание капель іеталла. Капли жидкого лития могут иметь объем порядка I см . текание металла, кроме того, может происходить (из-за значительно объема капель) большими порциями, и, следовательно, для точ-:ого измерения расхода придется резко увеличить мерный объем рас-юдимера, что приведет, в свою очередь, к неоправданному увеличе-:ию времени измерения.

Таким образом, задача измерения расхода известными способа-и в случае лития оказывается противоречивой. Выйти из этого ротиворечия можно если наоборот сузить подводящие трубопроводы, ри этом металл заведомо будет скапливаться вне мерного объема рас-одомера, сечение трубопроводов будет заведомо перекрыто пробками идкого металла и это позволит организовать периодический принуди-ельный сброс скопившегося конденсата в мерный объем расходомера.

Схема измерения расхода, использованныя в опытах с литием, риведена на рис. 2.5. Пар лития после прохождения кольцевого за-ора вискозиметра I опускался вниз по трубе 2 и конденсировался, области 3 отдавая тепло жидкому металлу через стенку трубы 2 диаметр трубы 2 был равен 12 мм). Скапливающийся конденсат перекрывал сечение трубы 2 в области 3, либо стекал вниз в область 4, ерекрывая сечение горизонтальной трубки 5 (внутренний диаметр м;:). Через трубку 7, введенную в Трубу вискозиметра 2, периоди-ески (один раз за 5-20 мин) подавались небольшие порции аргона, од давлением которого пробки жидкого металла, образующиеся в бласти 3 и 4, сбрасывались в мерный объем расходомера б через рубопровод 5. Мерный объем расходомера во время опытов сообщал-я с ресивером & .

Измерение внутреннего диаметра расходомера

В расчетные формулы входит площадь поперечного сечения рас-одомера - /S . Эта величина вычислялась по измеренным значениям иаметра корпуса расходомера.

Измерения диаметра проводились как до опытов, так и после, еред опытами измерялись внутренние диаметры на концах корпуса асходомера, после опытов расходомер для измерений разрезался в ескольких местах.

Измерения показали, что в пределах ошибок измерителя (штан-энциркуль, - 0,05 мм) сечение расходомера представляет из себя руг, диаметр которого OL - 25,6 мм. Площадь поперечного сечения, педовательно, равна - 5,15 см . Погрешность определения пло-ади определялась погрешностью измерителя и составила 0,4%.

Измерения геометрического фактора вискозиметра проводились ри комнатных температурах нестационарным методом, описанным в [19] цин из ресиверов установки сообщался с атмосферой, другой запол ялся аргоном до давления, превышающего атмосферное на 50-60 мбар. эсле измерения дифференциальным манометрам разности давлений в эсивере и атмосферного, открывался кран о (рис. 3.2) и одновре энно пускался секундномер. Спустя время Z (время измерения) ран 5 закрывался и вновь измерялся перепад давлений. Для таких змерений в [I9J получена формула, которая в данном случае может зіть записана в виде ( je Арі - начальный перепад давлений, Дрг - конечный перепад давлений, fin - атмосферное давление, 2Г - время измерения, Vi - объем ресивера, h - вязкость аргона при температуре опыта. Формула (3.1.4) получена в предположении, что газ подчиняется эавнению состояния идеального газа, температуры газа в ресивере в кольцевом канале одинаковы и постоянны).

Для предварительной обработки опытов по вязкости паров лития зпользовалось значение геометрического фактора (3.1.5) к которо-у вводилась поправка на тепловое расширение конструкционного ма-эриала. Полученные при такой обработке результаты имели, однако, гранную температурную зависимость (вязкость убывала с ростом тем-эратуры), поэтому было признано необходимым исследовать геометри-эский фактор в том температурном диапазоне в котором были прове-зны опыты с парами лития.

Принципиальная схема опытов по измерению геометрического актора вискозиметра при высоких температурах представлена на яс. 3.3. Аргон последовательно проходил через кольцевой канал искозиметра и капилляр с известным геометрическим фактором

Геометрический фактор капилляра определялся двумя способами -естационарным методом, описанным в предыдущем пункте, и по массе гути, заполняющей внутренний объем капилляра. Полученные величины еометрического фактора в пределах ошибок опытов совпали между обой, для дальнейших расчетов принято значение, полученное путем звешивания ртути, как более точное. Опыты с ртутью показали, что ри длине 579 мм использованный капилляр имел радиус 0,521 мм).

Температура вискозиметра контролировалась (как.и во время о пытов с литием) термопарами ВР-5/ВР-20. Температура газа в ка-илляре (он находился при комнатной температуре) измерялась термо-етром, баллон с ртутью которого обдувался аргоном, выходящем из апилляра. В опытах осуществлялся стационарный проток газа. Для получения окончательное результата необходимо ввести оправки, обусловленные явлениями на концах капилляра и кольцево-о канала и молекулярным скольжением газа. Формулу (3.1.8) для асхода газа необходимо уточнить

Обработка опытов по измерению геометрического фактора коль-эвого канала вискозиметра при высоких температурах проводилась соответствии с формулой (3.1.12). Вязкость аргона при темпера-/рах Тк и Ту расчитывалась по предложенному в [I7J урав знию

В погрешность окончательных результатов вносили вклад пог-эешность определения вязкости по уравнению (3.1.14) при Т = Tv [1,5 %), погрешность определения геометрического фактора капил-іяра - I /о, погрешность измерения перепадов давления - I %, пог-эешность измерения температуры кольцевого канала - 0,6 %, погреш тость определения вязкости по уравнению (3.1.14) при Т = Тл- 0,5%, Іогрешности, вносимые неточностью измерения температуры газа в капилляре и атмосферного давления составили менее 0,1 % и не учи гывались. Суммарная погрешность окончательных результатов составила

Определение давления столба жидкого металла

В п.З 1 этой главы говорилось, что величина фу= #4#,-является величиной случайной, и что ее дисперсия является характеристикой метода измерения давления в испарителе. Для дисперсии этой случайной величины имеем где Z - число измерений. В приведенном примере величина ( оказалась равной 48 Па 0,5 мбар. Из результатов обработки для дальнейших расчетов использовались величины Н, 4Н, 3Q (см. (4.3.33)).

Интересно сравнить величину &± , полученную при градуировке измерителя давлений, и величину 6% , полученную в опытах по определению давления столба жидкого металла. Первая из этих величин характеризует погрешность измерителя давлений, вторая - погрешность метода измерения давления в испарителе. Из обсуждения, проведенного в пунктах 2 и 3 1 этой главы следует, что эти величины будут одинаковы лишь в том случае когда жидкий металл движется в трубопроводах без всякого сопротивления. В рассматриваемом примере 6 i сг« 0,5 мбар, из чего можно сделать вывод о том, что жидкий металл движется относительно свободно. Приведенный пример, однако, не является типичным. В других градуировочных опытах величины 6g были несколько больше и составляли 0,5 0,8 мбар.

В качестве примера обработки эксперимента по вязкости паров лития рассмотрим точку №5 (см. таблицу 4.4) из первой серии опытов. Протокол опыта приведен на стр. 102. В левой таблице Tfc - температура измерителя давлений, h± ho УР0ВНИ масла в дифференциальном манометре, Ті - показания термометра Бекмана, УііУв. положения контакта расходомера относительно его корпуса (Измерения уровня металла в расходомере производились дважды после каждого сброса металла. После первого измерения контакт поднимался, затем вновь опускался до соприкосновения с металлом, после чего проводилось второе измерение величины У), U±0U&- ЭДС термопар, измеряющих температуру кольцевого канала, tKc- температура холодного опая термопар. Перечисленные величины измерялись во время, указанное в верхней строке таблицы - Т ,

Величины Т , Тг, U± , Uц , х с сла изменялись за время опыта, поэтому более частая ия регистрация не имела смысла. Разность давлений в ресиверах / и Ал резко изменялась, как правило, лишь в моменты сброса металла в расходомер, поэтому регистрация величин h и h2 проводилась, как правило, один раз между сбросами металла. Для уменьшения разности давлений в ресиверах R i и Ал давление в ресивере && иногда изменялось и между сбросами металла. Такие изменения также регистрировались в левой таблице протокола (такая операция проведена в приведенном примере на . 18- минуте).

В правой таблице протокола зарегистрированы положения ртутной капли измерителя давлений в различные моменты времени, например, спустя 2 минуты после начала измерений капля ртути имела координату Х=153 мм, спустя 13 минут - Х=172 мм. В моменты сброса металла в расходомер положение ртутной капли, как правило, резко изменялось, поэтому регистрация ее положения производилась как непосредственно перед сбросом, так и сразу же после него. В приведенном примере через 6 минут после начала измерений был произведен сброс, перед сбросом капля ртути имела координату Х=Г70 мм, после - 166 мм.

Обработка эксперимента проводилась в соответствии с п.З этого параграфа. К началу измерений рассматриваемой точки из испарителя испарилась масса металла /я =24,1 г. Масса металла, прошедшего через кольцевую щель вискозиметра за время измерения, равна Am =8,5 г. Таким образом, вместо величиныТГ, полученной в градуировочных опытах, при обработке рассматриваемой точки следует использовать величину Н ( .см. формулу (4.3.7))

На рис. 4.2 представлена зависимость перепада давлений на кольцевом канале вискозиметра от времени. Перепад давлений вычислялся по формуле (4.3.11).

На рис. 4.3 представлена зависимость Qf-yi) от У . Среднеквадратичное отклонение величины (у -у ) от усредняющей экспериментальные результаты прямой (4.3.18) равно в рассматриваемом случае 0,65 мм. Остальные результаты приведены в таблице 4.4. В этой таблице N - номер точки, р - среднее давление опыта, Г - температура опыта, Хг - концентрация молекулярной компоненты, Q - вязкость пара лития, hfi - средний за время опыта перепад давлений, "а - поправка на молекулярное скольжение, f - резУЛьТиРдая погреть, 4М йиТ- составляющие погрешности, обусловленные погрешностью определения А, Н в градуировочных опытах, Lk - составляющая погрешности, обусловленная разбросом точек

Группы точек, разделенные горизонтальными чертами, получены з одной серии опытов. Точка №5 выбрана в качестве примера по двум причинам. С од-ІОЙ стороны, из-за большого перепада давлений и, как следствие, 5олыиого расхода на измерение затрачено всего лишь 19 мин., что делает протокол измерений легко обозримым. С другой стороны, эта точка является во многом типичной.