Viscosity and thermal conductivity of rubidium and cesium in the gas phase

Abstract

Розроблено експериментальну установку для дослідження в’язкості парів лужних металів у широкому діапазоні високих (до 2000 K) температур, у якій реалізовано метод віскозиметра з кільцевим каналом. Конструкція віскозиметра вимірювальної комірки дає змогу безпосередньо вимірювати температуру робочого елемента віскозиметра. Це забезпечує точне визначення температури досліджуваної пари лужного металу в робочому зазорі. Застосовано оригінальний метод стабілізації режиму роботи парогенератора, що дало змогу забезпечити стаціонарну течію досліджуваної пари лужного металу в робочому елементі віскозиметра. Відмінними рисами створеної установки є висока стабільність режимів її роботи та значний ресурс. Експериментальне дослідження в’язкості рубідію та цезію в газовій фазі проведено методом віскозиметра з кільцевим каналом за таких значень параметрів стану: для цезію T = 900 ... 1770 K, P = 12 ... 135 кПа; для рубідію T = 990 ... 1750 K, P = 39 ... 135 кПа. Більшість отриманих експериментальних даних лежить у діапазоні температур вище 1200 K. Середня похибка експериментальних даних становить 3 %. З експериментальних даних про в’язкість цезію та рубідію в газовій фазі отримано значення ефективних перерізів зіткнень «атом — атом» та відносних перерізів зіткнень «атом — молекула». Розроблено розрахункові рівняння та таблиці в’язкості й теплопровідності пари цезію та рубідію в діапазоні температур 700–2000 K і тисків 1–1500 кПа, зокрема на лінії насичення. Проведено експериментальне дослідження в’язкості пари рубідію та цезію за високих температур із реалізацією методу віскозиметра з кільцевим каналом. З експериментальних даних про в’язкість цезію та рубідію в газовій фазі отримано значення ефективних перерізів зіткнень «атом — атом» та відносних перерізів зіткнень «атом — молекула». Розроблено розрахункові рівняння та таблиці в’язкості й теплопровідності в широкому діапазоні температур і тисків,An experimental installation has been developed to study the viscosity of alkali metal vapor in a wide range of high (up to 2000 K) temperatures, which implements the method a viscometer with an annular channel. The design of the viscometer of the measuring cell makes it possible to directly measure the temperature of the working element of the viscometer. This provides an accurate determination of the temperature of the investigated alkali metal vapor in the working gap. The original method of stabilization of the steam generator operation mode was applied, which allowed to ensure the stationary flow of the investigated alkali metal vapor in the working element of the viscometer. Distinctive features of the created installation are high stability of modes of its work and considerable resource. An experimental study of the viscosity of rubidium and cesium in the gas phase was carried out by the method of a viscometer with an annular channel at the following values of the state parameters: for cesium T = 900 ... 1770 K, P = 12 ... 135 kPa; for rubidium T = 990 ... 1750 K, P = 39 ... 135 kPa. Most of the experimental data obtained are in the temperature range above 1200 K. The average error of the experimental data is 3%. the experimental data on the viscosity of cesium and rubidium in the gas phase, the values of the effective cross sections of the «atom-atom» collisions and the relative cross-sections of the «atom-molecule» collisions were obtained. Calculated equations and tables of viscosity and thermal conductivity of cesium and rubidium vapor in the temperature range 700-2000 K and pressures 1-1500 kPa, including the saturation line, have been developed. An experimental study of the viscosity of rubidium and cesium vapor at high temperatures have been conducted with implementation of the method a viscosimeter with an annular channel. the experimental data on the viscosity of cesium and rubidium in the gas phase, the values of the effective cross sections of the «atom-atom» collisions and the relative cross-sections of the «atom-molecule» collisions were obtained. Calculated equations and tables of viscosity and thermal conductivity in a wide range of temperatures and pressures have been developed,