Измерение теплопроводности воды неискаженной радиационным теплопереносом при суб- и сверхкритических параметрах состояния Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 536.22+53.08+66.012.52

Р. А. Шарафутдинов, Ф. Р. Габитов

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВОДЫ НЕИСКАЖЕННОЙ РАДИАЦИОННЫМ ТЕПЛОПЕРЕНОСОМ ПРИ СУБ-И СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ СОСТОЯНИЯ

Ключевые слова: теплоплопроводность воды, сверхкритическое флюидное нанодиспергирование.

Приведены результаты измерения молекулярной теплопроводности воды при суб- и сверхкритических параметрах состояния и их практическое применение.

Keywords: water heat conduction, supercritical fluid nanodispersion.

Molecular heat conduction measurements results at conditions of sub- and supercritical parameters and their application are showed.

Для внедрения суб- и сверхкритических экстракционных процессов в химической, пищевой и других отраслях промышленностях требуется наличие точных данных по теплофизическим свойствам (ТФС) веществ, участвующих в процессах в качестве объектов переработки или растворителей и сорастворителей.

Вода широко используется во многих отраслях промышленности в качестве растворителя и теплоносителя [1]. Данные о ТФС воды при различных Р и Т, в том числе вблизи критической точки и в сверхкритическом состоянии, нужны, например, для расчетов процессов и аппаратов сверхкритической флюидной экстракции, сверхкритического водного окисления, сверхкритического флюидного нанаодиспергирования материалов, в том числе, и для фармацевтических целей.

Основными тенденциями в развитии экспериментальных методов определения ТФС веществ являются: возможность измерения в условиях, недоступных для традиционных методов, повышения производительности и измерение комплекса свойств. Этим тенденциям в значительной степени удовлетворяет метод импульсного нагрева малоинерционного зонда.

Данным методом была измерена теплопроводность воды при давлениях до 30 МПа и температурах до 1000К. Измерения проводились на компьютеризованной экспериментальной установке (способ и устройство защищены 4 патентами на изобретение). В качестве

измерительного зонда используется платиновая нить диаметром 9 мкм.

Принципиальной особенностью этого метода является то, что за время измерения тепловая волна от зонда проникает в среду на очень маленькую глубину. Если эта глубина меньше длины свободного пробега фотона, то зондируется прозрачная для инфракрасного излучения (ИК) среда и полученные значения коэффициентов тепло- и

температуропроводности можно отождествить с молекулярными (кондуктивными).

Так, измеренные этим методом значения коэффициента теплопроводности водяного пара систематически ниже справочных [2] до 10% (для органических жидкостей это расхождение доходит до 20%). Однако, вблизи линии насыщения (со стороны газа) и в том числе около критической точки значения молекулярной теплопроводности приближаются по величине к справочным - эффективными(на рис.1 эти точки помечены овалом). Этот факт был установлен и в работе [3]. В указанной области параметров состояния справочные значения теплопроводности получены традиционными методами измерения (плоского слоя,

коаксиальных цилиндров) для слоя водяного пара (-0,5 мм) являющихся непрозрачными

средами (оптически толстыми) для ИК-излучения.

Литература

1. Гумеров, Ф.М. Суб-и сверхкритические флюиды в процессах переработки полимеров/ Ф.М. Гумеров, А.Н. Сабирзянов, Г.И. Гумерова. -К.:ФЭН, 2007.-336с.

2. Handbook of thermal conductivity of liquids and gases/ Vargaftic Natan B/ /// et al. Boca Ration, Ann Arbor, London, Tokyo. 1994. 358 p.

3. Гумеров, Ф.М. Радиационно-кондуктивный перенос тепла в суб- и сверкритических флюидных средах. / Ф.М. Гумеров // Сверхкритические Флюиды: Теория и практика. -2007 - Т. 2. №1. - С. 3-15.

© Р. А. Шарафутдинов - канд. техн. наук, доц. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, zi_sunny@mail.ru; Ф. Р. Габитов - д-р техн. наук, проф. той же кафедры.