Изменения теплофизических

Уэстрам [216] обнаружил небольшие изменения теплоемкости аморфной Si02 и кварца в результате облучения. Эти изменения измерены также Майером и Джиганом [145]. Изменение магнитной восприимчивости кварца вследствие облучения нейтронами обнаружено Мак-Клелландом иДонажю [146]. Стевенси др. [195] измеряли магнитную восприимчивость облученного нейтронами кварца в зависимости от времени облучения. Изменение диамагнитной восприимчивости при разных дозах облучения в зависимости от температуры показано на рис. 4.23. Максимум плотности магнитных центров получается при одном и том же потоке быстрых нейтронов (3-Ю19 нейтрон /см2), которым ускоряется расширение решетки, в результате чего происходит размытие рентгеновских линий. Отсюда делается вывод, что нарушение кристаллической структуры облученного кварца связано с исчезновением парамагнитных центров при высоких дозах облучения и разрывом ковалентных связей, которые большей частью определяют расширение кристаллической решетки и потерю кристаллических свойств. Наблюдалось также, что парамагнитные дефекты в кварце и плавленой Si02 может образовывать у-излучение [112].

Направление скачка (знак изменения теплоемкости) легко устанавливается из следующих положений. На верхней ветви пограничной кривой производные вдоль изо-хоры со стороны газообразной области (dp/dT)vl, меньше производной по кривой упругости dp/dT, взятой в той же точке. На нижней же ветви (dp/dT)vl, > dp/dT. Кроме того, dv"/dT < О, тогда как dv'fdT > 0.

С удельным объемом теплоемкость связана простой линейной зависимостью. Вид связи обусловлен тем, что у двухфазной среды производная (dcv/dv)T есть функция одной только температуры (или давления). Закон изменения си от температуры значительно сложнее. Он определяется индивидуальными свойствами вещества, отраженными в уравнении кривой упругости и характере температурных зависимостей и* и c'v. Термодинамика не дает указаний на знак производной (dcv/dT)v. Поэтому судить о направлении изменения теплоемкости с температурой можно лишь на основании имеющихся сведений о физических свойствах достаточно изученных веществ.

Ход изменения теплоемкости водяного пара в диапазоне температур насыщения от 25 до 300° С иллюстрируют графики на рис. 1-4. Верхняя сетка линий охватывает интервал температур от 25 до 110° С, нижняя — от ПО до 300° С. Здесь же (обведено окружностью) показаны заимствованные из [Л.6] кривые c"v и c'v на участках, примыкающих к критической точке.

Ранее (см. гл. 1) отмечалось, что у известных нам веществ производные d2pldT2 и dp/dT положительны на всем протяжении кривой упругости. Там же, рассматривая характер изменения теплоемкости с„ с температурой вдоль изохоры, мы пришли к заключению, что в области двухфазных состояний (dcv/dT)v> 0. В таком случае температурная зависимость шкр (при постоянном объеме) должна проходить через экстремум либо иметь точку перегиба. Температура, отвечающая нулевому значению (dwKp/dT)v, определяется из следующего соотношения логарифмических производных:

Подобный характер изменения теплоемкости ср и cv в околокритической области наблюдается не только для водяного пара, но для всех реальных веществ. Только при температурах, значительно превышающих критическую, влияние давления на теплоемкость становится ма-

бара теплоемкости ср с известным своеобразным максимумом. Такой ход изменения теплоемкости согласуется с резким увеличением скорости изменения термодинамических функций в надкритической области— в данном случае энтальпии, так как cv —

Отсутствие взаимодействия этих теплоносителей с углеродистой сталью установлено лабораторными испытаниями. Пластины из углеродистой стали весом по 4 г подвергались испытаниям продолжительностью 72 ч. В парах ДКМ пластина увеличилась в весе всего лишь на 0,001 г, в кипящей жидкости ДКМ и того меньше — на 0,0003 е. В парах ДТМ вес пластины увеличился на 0,0026 г, в кипящей жидкости ДТМ он практически не изменился. По данным [Л. 9] степень коррозии определяется в 0,025 мм в год при температуре 425° С и является обычной для большинства конструкционных материалов, находящихся под воздействием полифенилов. По характеру изменения теплоемкости и коэффициента теплопроводности углеводороды ке отличаются от других органических жидкостей, например даутерма.

Рис. 9.2. Скорость высвобождения накопленной энергии облученного графита в процессе отжига после облучения (/), после отжига (4) и после вторичного облучения (3); кривая (2) показывает характер изменения теплоемкости с температурой

Далее поступаем так же, как и ранее: находим постоянную интегрирования C(s), причем второй член в обратном преобразовании Лапласа по временной координате опускаем. Окончательную формулу для суммарного изменения энтальпии с учетом изменения теплоемкости теплоносителя запишем следующим образом:

Изменение энтальпии теплоносителя (среды) вдоль оси трубы с учетом изменения теплоемкости в ЗМТ. /-t]c=0; 2 — Т]с-0,5; 3 - tc=0,8(tc-2 с; ао/Оомин=1-!-0,5).

Для лучшего понимания механизма изменения теплофизических и прочностных свойств композиций под влиянием высокотемпературного теплового воздействия необходимо получить информацию о структурном состоянии исследуемого материала.

Для теплоносителей, у которых образование ВК продуктов полностью определяет пиролитические и радиол'и-тические процессы, изменения теплофизических свойств аппроксимируются в зависимости от степени разложения, т. е. через массовое содержание В'К продуктов. Так, для целого ряда органических теплоносителей (полифенилы и их производные), в процессах пиролиза и радиолиза 15* 227

В связи с резким различием в закономерностях изменения теплофизических свойств четырехокиси в зависимости от Т и Р по сравнению с обычными веществами имеющиеся расчетные зависимости не позволяют опи-. сать опытные данные с достаточной точностью [3.44]. В [3.30, 3.43, 3.44] для обобщения опытных данных использовалось уравнение (3.20). Эффективная среднеин-тегральная теплоемкость в условиях протекания первой стадии реакции и в переходной области вычислялась по зависимости

При значительных тепловых воздействиях и (или) интервалах во времени Д? такой подход, основанный на предположении о малости изменения теплофизических свойств в пределах интервала, может оказаться неверным. В этом случае необходимо использовать итерационные методы решения

Рис. 9. График изменения теплофизических * _ -г/г- -7777^ 1

Результаты численных расчетов нестационарного оплавления стеклообразных материалов показали, что из всех физических параметров, входящих в дифференциальные уравнения и граничные условия, на ход зависимости скорости уноса массы от времени GE (т) влияют лишь теплопроводность материала (рис. 8-10) и его плотность. Изменение всех остальных параметров приводит лишь к отличиям в установившихся значениях скорости оплавления GE и температуре поверхности Tw (рис. 8-11,а—в). На представленных рисунках величины с индексом 0 приняты в качестве «эталонных» и соответствуют параметрам и результатам основного варианта расчета, а диапазон изменения теплофизических свойств выбран с учетом их реальных отклонений.

* При расчете температуры и ТДТИ не рассматриваем зависимости теплофизи-ческих характеристик материалов от температуры. Это объясняется тем, что объемная температура невелика (240 °С) и изменения теплофизических свойств чугуна и ФПМ 1-43-60А незначительны.

ревания газа при дТс/дт > О из-за замедленного движения масса газа у стенки успевает существенно нагреться и расшириться. Это увеличивает поверхность ее взаимодействия с большими, ускоренно движущимися массами относительно холодного газа и приводит к более интенсивному выбросу его. Поэтому с одной стороны, интенсифицируется порождение турбулентности, а с другой, обеспечивается выброс порции горячего газа в холодный. Однако по мере увеличения ТС/ТП будет усиливаться эффект изменения теплофизических свойств и особенно плотности газа около стенки по сравнению с изотермическим течением.

теплоносителя на нестационарный теплообмен. Нестационарное изменение профиля температур через изменение теплофи-зических свойств (р, ср, X, ju) около стенки, где сосредоточено основное порождение турбулентности, может существенно влиять на интенсивность и распределение турбулентности. Поэтому следует также ожидать различных зависимостей числа Нуссельта от изменения теплофизических свойств теплоносителя в стационарных и нестационарных условиях. Из сказанного следует, что в общем нестационарном случае турбулентного течения в канале функциональные зависимости для Nu и ? будут иметь следующий вид:

учет изменения теплофизических свойств материалов с температурой и нелинейной зависимости условий теплообмена с рабочей или окружающей средой от температуры поверхности;

Полученная формула дает ответ на вопрос о количественном изменении линейного функционала температуры при геометрически подобном изменении размеров канала с твэлом и теплоносителем в отношении R'/R без изменения теплофизических параметров системы.