Спектральные характеристики сжатого пропилена Текст научной статьи по специальности «Физика»

ГИДРОДИНАМИКА, ТЕПЛО-И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, ЭНЕРГЕТИКА

УДК 536.535.34

Д. В. Косенков, П. И. Бударин, К. Б. Панфилович

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЖАТОГО ПРОПИЛЕНА

Ключевые слова: спектр, коэффициент поглощения.

Даны спектры пропускания и коэффициенты поглощения пропилена (газовая и жидкая фазы) в интервале температур 293-333 К при давлении от 0,1 до 7 МПа и волновых числах от 400 до 4000 см-1. По спектрам пропускания рассчитаны массовые спектральные коэффициенты поглощения.

Keywords: spectrum, сoefficient absorption.

Transmittance spectrum and absorption coefficients of propylene (gas and liquid phases) at pressures 0,1 - 7 MPa within the range of temperatures 293-333 K and wave numbers 400-4000 1 have been given in the article. Mass

spectral absorption coefficients have been calculated using the data of transmittance spectrum.

В химической промышленности широко используются теплообменные аппараты, где в качестве теплоносителей используются органические вещества в различных агрегатных состояниях при повышенных давлениях и температурах.

Теплообмен излучением является основной составляющей переноса тепла при таких параметрах. Большую роль в переносе тепла играет так же теплопроводность, где значительная часть - это радиационная составляющая. Учет ее возможен при знании спектрального коэффициента поглощения (СКП) и показателя преломления вещества.

Данные в литературе по спектральным характеристикам сжатого пропилена практически отсутствуют.

Цель работы - получение спектров пропускания пропилена в интервале волновых чисел от 400 до 4000 см-1, давлений от 0,1 до 7 МПа и в диапазоне температур от 293 до 333 К, при разных толщина исследуемого слоя вещества.

ИК-спектры получены на установке с использованием спектрофотометре SPECORD M80. Разработана экспериментальная ячейка, позволяющая проводить измерения до 10 МПа и повышенных температурах [1].

На рис. 1. представлена изотерма спектров пропилена при разных давлениях.

Из рис. 1 видно, что давление оказывает слабое влияние на пропускание пропилена в жидкой фазе, т. к. это связано с малым изменением плотности вещества.

На рис. 2. представлены изобары спектров пропускания при разных температурах.

С ростом температуры пропускание уменьшается в центре полос. В области «крыльев» полос пропускание растет. Полученные зависимости находят подтверждение в работе [2].

100

2400 400

Волновое число, см '

Рис. 1 - Спектры пропускания пропилена

(жидкая фаза) при Т=293 К и давлениях (L=0,0001 м): 1 - 1,5 МПа; 2 - 2 МПа; 3 - 3 МПа; 4 - 4 МПа; 5 - 6 МПа

100 * 75

0 =

1 50 ■

|

С

25 -О

2400 400

Во.шокос чис.ш, см 1

Рис. 2 - Спектры пропускания жидкого

пропилена при Р=2 МПа и температурах (L=0,0001 м): 1 - 293 К; 2 - 333 К

По полученным спектрам пропускания рассчитаны СКП. На рис. 3. показан характер изменения поведения СКП для одной частоты. В области газа он медленно растет, приближаясь к линии насыщения, вблизи которой круто изменяет

свою величину. В области фазового перехода СКП изменяются скачком. В жидкой фазе изменение незначительно.

Влияние давления на СКП объясняется уширением спектральных линий и отклонением поведения пропилена от идеально-газового состояния.

По СКП расчитаны массовые спектральные коэффициенты поглощения пропилена:

X =

1пР

р-

где й - поглощение, р - плотность, і - толщина исследуемого слоя.

Массовые спектральные коэффициенты поглощения при давлении выше МПа образуют единую зависимость для всех давлений при Т=const, что значительно облегчает использование спектра пропускания вещества в расчетной практике.

Распологая данными по радиационным характеристикам любого органического вещества и коэффициентами преломления можно расчитать радиационную сотавляющую коэффициента теплопроводности [3], вклад которой достигает порядка 10 - 20 %.

Литература

1. Косенков Д.В. Установка для измерения ИК-спектров пропускания газообразных веществ при повышенных давлениях и температурах / Д.В. Косенков, П.А. Бударин, К.Б. Панфилович // Вестник Казан. технол. унта. 2011. Т. 14; № 22. С.36-40.

2. Бахшиев Н. Г. Спектроскопия межмолекулярных взаимодействий./Н. Г. Бахшиев - Л., 1972.- 137 с.

3. Аляев В.А., Панфилович К.Б. Радиационно-кондуктивный теплообмен в полупрозрачных органических жидкостях. - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2003. - 195 с.

Рис. 3 - СКП пропилена при волновом числе 1960 см-1 и температурах: 1 - 293 К; 2 - 313 К; 3 -333 К; 4 - пограничная кривая

© Д. В. Косенков - асп. каф. вакуумной техники электрофизических установок КНИТУ, [email protected]; П. И. Бударин - канд. техн. наук, доцент той же кафедры; К. Б. Панфилович - д-р техн. наук, проф. той же кафедры.