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瞬态热线法测量液体导热系数的研究

作　者: 刘明
导　师: 何潮洪
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 导热系数瞬态热线法测量去噪丁酮肟 DMSO
分类号: O657.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在化工等相关学科的工程设计及基础研究中,对于液体导热系数数据的需求越来越大。此外,液体导热理论的研究也依赖于实验数据作为支撑和参考。目前已有的液体导热系数数据有限,混合物等复杂体系的导热系数数据则更为匮乏。鉴于工程应用及理论研究对导热系数需求的增加,建立一套可靠的液体导热系数测量装置十分必要。本文在综述液体导热系数测量领域相关研究的基础上,选择了瞬态热线法进行研究,通过设计、加工、组装和调试,新建了一套瞬态热线法测量液体导热系数的装置。该装置设计较合理,在有效测量时间段内较好地避免了自然对流的发生；对信号进行了有效的去噪处理,信号的噪音水平得到了抑制；此外,装置实现了数据的自动采集。通过标准物导热系数的数据对装置进行了标定,并验证了装置的可靠性,且对装置作了误差分析,最大不确定度为2.39%。论文对丁酮肟相关生产中常用的丁酮肟-丁酮、丁酮肟-正已烷体系在常压、288K-328K、5个组成下的导热系数进行了测量,分析了混合物导热系数随温度、组成的变化情况,并对其导热系数与温度、组成的关系进行了拟合,拟合最大偏差分别为0.35%、0.84%,相对平均偏差分别为0.13%、0.36%。本文还对分子动力学模拟中经常研究的高度缔合液体DMSO水溶液在常压、296K-326K、9个组成下的导热系数进行了测量,结果表明,在DMSO摩尔分数为0.48-0.675区间,其导热系数随温度的变化关系发生了较大的改变,本文对此进行了相关的讨论。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
缩写、符号清单和术语表  11-13
1 文献综述  13-34
  1.1 导热系数  13-15
    1.1.1 导热系数定义  13-14
    1.1.2 液体导热系数的应用  14
    1.1.3 液体导热系数研究方法概述  14-15
  1.2 理论预测  15-19
    1.2.1 机理模型预测  15-16
    1.2.2 经验关联预测  16-19
  1.3 实验测量  19-28
    1.3.1 稳态法  19-22
    1.3.2 非稳态法  22-26
    1.3.3 其他方法  26-28
  1.4 瞬态热线法模型  28-33
    1.4.1 理论模型  28-29
    1.4.2 理论模型的修正  29-33
  1.5 本文的研究目的及主要工作  33-34
2 实验装置的研制  34-53
  2.1 热导池  34-38
  2.2 电路系统与数据采集系统  38-44
    2.2.1 电路系统  38-40
    2.2.2 数据采集系统的分析  40-42
    2.2.3 信号处理  42-44
  2.3 加热功率的选择  44-45
  2.4 装置研制的难点分析  45
  2.5 铂丝电阻温度系数的标定  45-46
  2.6 导热系数测量步骤  46-47
  2.7 装置可靠性验证  47-49
    2.7.1 实验原料  47
    2.7.2 实验值与文献值的比较  47-49
  2.8 误差分析  49-52
    2.8.1 截断误差分析  49
    2.8.2 热线物性影响分析  49-50
    2.8.3 自然对流及辐射的影响分析  50-51
    2.8.4 其他误差分析  51
    2.8.5 不确定度计算  51-52
  2.9 小结  52-53
3 丁酮肟-丁酮、丁酮肟-正已烷体系导热系数的测量  53-62
  3.1 丁酮肟-丁酮系统  53-57
  3.2 丁酮肟-正已烷系统  57-60
  3.3 基于纯物质导热系数的二元混合体系导热系数的预测  60-61
  3.4 小结  61-62
4 DMSO水溶液导热系数的测量  62-69
  4.1 实验数据  62-66
  4.2 基于纯物质导热系数的DMSO水溶液导热系数的预测  66-67
  4.3 小结  67-69
5 结论与展望  69-71
  5.1 结论  69
  5.2 工作展望  69-71
参考文献  71-78
附录:数据采集程序  78-81
作者简历  81
科研成果  81

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