Введение к работе
Актуальность теми. В последние годы в связи с развитием различного рода специальных установок растет интерес к применению паров щелочных и щелочноземельных металлов, которые могут использоваться как в качестве теплоносителей (тепловые груби в теплонапря-женных двигательных установках ), так и в качестве , рабочих тел (стабилизирующие компоненты в елементах конструкции ядерних реакторов; лазеры на парах металлов ). Интерес к названным веществам определяется их высокой теплопроводностью, относительно низким давлением паров при высоких температурах, большой теплотой парообразования, наличием в газовой фазе обратимых реакций типа диссоциации (щелочные металлы), слабой связью валентных электронов в атомах и молекулах. Литий к тому же является замедлителем быстрых нейтронов и источником получения трития, что определяет перспективы его использования в термоядерных реакторах.
Проектирование подобних устройств делает одним из важных вопросов современной енергетики получение надежных данных о теплофи-зических свойствах указанных веществ и, в частности, коэффициентах вязкости и теплопроводности. Расширение банка данных о коэффициентах переноса является семо по себе вагазй задачей.
Среди наиболее известных таблиц коэффициентов вязкости и теп
лопроводности паров лития и натрия можно отметить данные
Э.Э.Шпильрайяа, К.А. Якимовича и др., а таете таблицы РСД группы
Н.Б. Варгафтнка, B.C. Яргина с сотрудниками, составленные в 1970 и
1984 г.г. с учетом имевшихся на то время опытных данных и теорети
ческих оценок. N
К настоящему времени помимо новых опытных данных о вязкости и теплопроводности для лития и натрия опубликованы результаты кван-товомехаяичееких расчетов потенциальных крівих взаимодействия атомов. Имеется также информация о потенциалах взаимодействия, полученная из данных спектроскопических экспериментов. Наличие точных потенциалов позволяет рассчитать коэффициенты переноса паров лития и натрия с погрешностью, не выходящей за рамки экспериментальных ошибок. Поэтому для паров лития и натрия на сегодня .имеется возможность получить на основе анализа экспериментальных и расчетных данных надежные таблицы коэффициентов вязкости и теплопроводности.
ьполне отпечакд/.е требованиям, предъявляемым к справочным данным.
Д.;:я паров щелочноземельных мота.члов в література опубликованы бкеш-.римептйльные данные только о вязкости к теплопроводности пара магния, а тав;:е вязкости пара кальция. Имеющиеся в литературе дан-кие о цзаумодейстыш атомов металлов второй группы позволяют провести расчет коэффициентов вязкости и теплопроводности паров указанных ьещоств по формулам строгой кинетической теории газов.
:'ij5.b "Работы. 1.Выполнить теоретический расчет коэффициентов переноса паров лития и натрия на основе имеющихся в литературе кьаитоБомеханкческих и спектроскопических данных о взаимодействии атомов.
2.Сопоставить результаты расчетов и имеющиеся экспериментальные данные :; на основе согласования расчетных и опытных данных равработать справочные данные о коэффициентах переноса паров лития к натрия в широком диапазоне параметров состояния.
З.ікмолннть теоретический расчет коэффициентов переноса паров металлов второй группы периодической системы элементов (Бе, Kg, Са, Sr, Ва, Zn, Cd).
Основные результати к их научная новизна.
1.В диапазона температур 800-2000 К на основе современных литературных данных о потенциалах взаимодействия атомов для лития и натрия рассчитаны все усредненные сечения столкновении мокомер-мономер и мокомер-дпмер, необходимые для расчета коэффициентов переноса во втором приближения теории Энекога-Чепмеиа.
-
Ка основании теоретического расчета вязкости и теплопроводности пароз лития и натрия и сопоставления его результатов с имеющимися експериментальними данными делается вывод о целесообразности использования квантовомеханичеких и спектроскопических данных о взаимодействии атомов и возможности получения на етой основе значений коэффициентов переноса указанных веществ, практически но ус-тупамцих по точности теплофязическсму/ експерименту.
-
На основе согласования експериментальних и расчетных данных о коэффициентах вязкости и теплопроводности разработаны уточненные таблицы справочных дашшх об указанных коэффициентах переноса паров лития и натрия в диапазоне температур 800-2000 К и давлений 0,1-ЮОО кПа.
-
Впервые получены расчетные данные об усредненных сечениях
столкновения атомов и коэффициентах вязкости и теплопроводности паров металлов второй грунті: Be, I.'g, Са, Sr, Рл, Zn к Cxi.
Практическая значимость работы.
-
По материалам диссертации., подготовлены 'стандартпне справочные данные о теплопроводности и вязкости паров лития и натрия, ят~ теетованныв ВНИЦ MB Госстандарта РФ. Данные о койффицг.ентах переноса паров металлов второй группы используются предпрнятигм-заказчиком. Таблицы теплопроводностл и вязкости перечисленных веществ переданы в банк данных Научно-информационного центра тепло-физических свойств чистых веществ (топлоризический центр) ИВТРАН.
-
Разработана программа расчета коэффициентов вязкости и теплопроводности химически реагирующих газових смесей, ісоторая мокот быть использована, в частности, в расчетах указанных величин для паров других щелочных металлов, а такие эффективная программа статистической оценки экспериментальных данных нелинейным методом наименьших квадратов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на на заседании Секции теллофлзических свойств вецеетв Научного Совета "Теплофизика и теплоэнергетика" АН СССР (1990 г.); на заседании рабочей группы по свойствам диссоцгапрувцих газов Советской комие-иш по теплофизическим таблицам'газов и жидкостей технически важных веществ (Минск, 1991 г.); на семинаре по методам оценки достоверности физико-химических данных, проводимого секцией теплофизи-ческих свойств Научного Совета "Теплофизика и те0лоенергегшса" РАН совместно с секцией "Банк данных "Металлургия" Научного Совета по физико-химическим основам металлургических процессов" (1991 г.): а также на научных семинарах в МЭЙ, Ш.К и 1ШГРАН.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи [1-4].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 127 страницах, из них 12 с рисунками. 25 с таблицами. Библиографический список содержит 118 наименований.