ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Регуляризация тепловых процессов Регуляризация в калориметрических системах из "Точная калориметрия Издание 2 " Явления регуляризации тепловых процессов в калориметрических системах не подвергались систематическому теоретическому исследованию. Экспериментаторы заметили, что при обработке калориметрического опыта можно получить различный результат в зависимости от времени его окончания. В современном эксперименте, например при прецизионных измерениях теплоты сгорания в бомбовых калориметрах, длительность опыта в 2—3 раза продолжительнее, чем в исследованиях более раннего периода [65]. Очевидно, что продолжительность опыта должна зависеть прежде всего от уровня той предельной температуры, которая обусловлена выделившейся теплотой в изучаемой реакции. Это время будет тем больше, чем меньше теплопроводность отдельных элементов калориметрической системы, чем больше каналов тепловой связи с окружающей средой. На время установления стационарного состояния будет влиять стабильность теплообмена калориметрического ядра с оболочкой калориметра. [c.50] При энергетическом воздействии на тело или систему тел можно выделить две стадии нестационарного теплового режима. Первая стадия характеризуется влиянием на тепловой процесс начальных тепловых условий (начального температурного поля тела)—это иррегулярный тепловой режим. Вторая стадия характеризуется изменением теплового состояния (температурного поля), вызванным воздействием основного энергетического источника, — регулярный тепловой режим. [c.50] В калориметрических системах наблюдается главным образом регулярный режим первого рода, характеризуемый экспоненциальным изменением температуры в любой точке калориметра. Температура среды (оболочки калориметра) при этом постоянна или изменяется так же, как и температура ядра калориметра (адиабатический режим). [c.51] Изменение температуры однородного тела с внутренним источником тепловой энергии определяется по уравнению (1И.5). [c.51] Это уравнение может быть применено как к начальному, так и к конечному периодам калориметрического опыта. При этом величина будет иметь различное значение для разных периодов. Из уравнения (П1.5) видно, что температура тела изменяется по экспоненциальному закону с начала периода охлаждения (т = 0). Следовательно, иррегулярный период охлаждения отсутствует, и тело с момента т = О вступает в регулярный режим. Этот результат противоречит опыту обычно в первые моменты времени температура тела изменяется в соответствии с ее начальным распределением, и даже при равномерном распределении в эти моменты не подчиняется закону (П1.5). [c.51] Из выражения (IV.2) видно, что для определения темпа охлаждения необходимо измерить температуру оболочки и определить мощность источника тепловой энергии w и произведение aS. Эти величины можно вычислить способом, использованным при выводе уравнений температурного поля водяного калориметра (см. главу П1). [c.52] Регуляризация температурного поля, уравнение которого (1И.8) предложено в работах А. Н. Гордова [13, 15], возможна через некоторый интервал времени, когда второе слагаемое затухает с большей скоростью, чем первое, так как т и им можно пренебречь. Уравнение поля, полученное Г. М. Кондратьевым 58], позволяет сделать вывод, что через некоторое время в системе наступит регулярный режим, так как в силу соотношения ni пг вторым слагаемым в уравнении (III.11) можно пренебречь. Этот вывод подтверждается калориметрическими опытами. [c.52] Таким образом, на основе учета конкретных тепловых свойств образца и массивного блока в методе смешения Г. М. Кондратьев вывел уравнения температурного поля, более точно описывающие реальное изменение температуры калориметра и позволяющие аналитически рассмотреть процесс регуляризации калориметрической системы. [c.52] Коэффициенты Вп, начиная с п k, где к — целое число, подчиняются неравенству Bn+i Вп. Эти же выводы следуют также из рассмотрения уравнений для неограниченного цилиндра (III.40) и (III.42). [c.52] Аналогичные выводы могут быть получены при анализе уравнений для неограниченного цилиндра (III.40) и (III.42). [c.53] Элементарная теория калориметрического опыта, не учитывающая неравномерность температурного поля системы, не раскрывает полностью физическую сущность темпа охлаждения, определение которого сформулировано в выражении (III.4). Однако, как установил Г. М. Кондратьев, для систем без внутренних источников тепловой энергии темп охлаждения зависит и от неравномерности температурного поля [39]. Для сложной системы, состоящей из двух тел, неравномерность температурного поля также может характеризоваться соответствующим критерием. При этом следует учитывать, что калориметрическая система имеет внутренние источники тепла. Следовательно, для изучения процессов регуляризации сложной системы с внутренним источником тепла необходимо установить аналитическую зависимость охлаждения системы от критерия, характеризующего неравномерность ее температурного поля. [c.53] Уравнение (IV.11) можно получить также из выражений ( .4) и (П. 5). [c.54] Из выражения (IV.10) следует, что в общем случае темп охлаждения определяется не только величинами, входящими Б уравнение (111.4), но и зависит от критерия неравномерности температурного поля системы Ч . Только при Ч = 1 темпы охлаждения, вычисленные по формулам (1П.4) и (IV.10), совпадают. [c.54] Если в это выражение подставить значения величин, приведенных в табл. 2, то как для шара, так и для цилиндра получим Ч = 0,9998, т. е. неравномерностью температурного поля калориметрической бомбы в регулярном режиме можно пренебречь. [c.55] На рис. 6 показана зависимость критерия 4 8 для различных значений критерия Кс- Кривая 3 Кс = °°) является критерием для шара. Как видно из рисунка, критерий Ч мало отличается от единицы при небольших значениях Кс и ц. [c.55] Уравнение (1У.12) применимо для модели IV. При известном значении Ф можно вычислить темп охлаждения пг калориметрической системы. Эта возможность позволяет сравнить результаты эксперимента с теорией. [c.56] В работах Г. М. Кондратьева и Г. И. Дульнева теория регуляризации получила дальнейшее развитие и обобщена на системе тел с внутренними источниками тепла [23]. [c.56] Исследованию регуляризации тепловы.х процессов и ее параметров посвящены разделы монографии Г. Н. Дульнева п Э. М. Семяшкина [25] и Н. А. Ярышева [79]. Капитально рассмотрен этот вопрос в трудах основоположника теории регулярного теплового режима Г. М. Кондратьева [39]. [c.57] Вернуться к основной статье