Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
и штриховой линиями. Уравнение
<J г
^2
I
QO
N2-CO2 фНЩ-метиламин
^jSF6-CCl4 Диэтилобый эфир -H2S
сплошной линии:
Фі
1,45
(Вильке) =
M2 \1/2
M2 у/2 _
Ж)
0.505 (9.5.6)
Это простое соотношение неприменимо для систем, содержащих водород, например H2—NH3 или H2—N2 [для последней системы (МЫг/МН2)1/2= = 3,72, Фн _N = 1,9], но ведь возможны системы, для которых как раз ни аппроксимация Вильке, ни аппроксимация Хернинга и Ципперера не являются особенно точными. Для остальных проверенных случаев, представ-
Рис. 9.5. на Ф12.
Влияние молекулярной массы
362
ленных в табл. 9.5, уравнение (9.5.5) оказывается вполне надежным. По-видимому, многочисленные комплекты Oij-Oji удовлетворяют требованиям для использования в уравнении (9.5.1).
Пример 9.6. Повторить пример 9.5, используя аппроксимацию Хернинга и Цнпперера для Ф^/.
Решение. Как и ранее, пусть метан будет компонентом 1, а я-бутан компонентом 2. Тогда
Фі2=(^а-)1/2=1'903; ^1 = ^=0,525
Цт = -
(0,697)(109,4)
0,697 + (0,303) (1,903)
(0,303)(72,74)
0,303 -+- (0,697) (0,525)
:92,8 мкП
п 92,82 -93,35 ЇЛЛ л ft Погрешность =---100 = —0,6 %
Аппроксимация Брокау для Фг7-. В особенно полном исследовании вязкостей
газовых смесей Брокау [25, 26] предложил определять Ф^- как
ф^ = (Ji-)17 Vi;
(9.5.7)
а Фji — путем перестановки индексов. Член уравнения (9.5.7) Sij принимается равным единице, если компоненты inj — нсполярные газы. Для полярных газов определение Sij обсуждается ниже. Член Aij является функцией только отношений молекулярных масс компонентов, т. е.
Аи = т,т}12
і +
0,45
где
2(1 + Ми) + 4
(і+м?/5к;
1 + rtiij
1/2
(1 +M7}) (I+ Mtj) J Mi
Mi
M1
(9.5.8)
(9.5.9) (9.5.10)
Величина Aij легко находится машинным расчетом. Она представлена также как функция MilMj на рис. 9.6 и 9.7. Кроме того, значение A1J может быть опре-
2,5
2,0
15
Mi/Mj
Рис. 9.6. Значения для 1 < M^M. < 20. Рис. 9.7. Значения Ац для 0,05 < M^jM^ < 1.
О 02 0,4 O? 0r6 J1O 363
ТАБЛИЦА 9.5. Сравнение расчетных и экспериментальных значений вязкости бинарных газовых смесей
Давление близко к атмосферному
Мольная доля первого компонента Эксперимен- Отклонение *) значений, рассчитанных по методу
Система Т, °С тальное значение вязкости, мкП Литература Вильке Хернинга и Ципперера Дина и Стила Брокау
Водород—азот 100 0,0 210,1 [157, 207]
0,202 205,8 1,4 -1,2 2) 2,5
0,490 190,3 5,6 — 1,0 8,6
0,800 152,3 12,0 —2,0 16,0
1,0 104,2
Метан—пропан 25 0,0 81,0 [14] 3,1
0,2 85,0 —0,4 -0,2 3,9 —0,6
0,4 89,9 —0,8 —0,7 3,3 —0,7
0,6 95,0 —0,4 —0,2 3,0 1,4
0,8 102,0 —0,6 —0,5 1,0 о,а
1,0 110,0 — 1,8
225 0,0 131,0 [14] 1,5
0,2 136,0 0,0 0,0 2,1 0,6
0,4 142,0 0,0 -0,5 3,5 1,0
0,6 149,0 0,0 —0,6 4,0 1,2
0,8 157,0 0,0 —0,3 3,3 1,1
1,0 167,0 0,0
Шестихлор истая сера—четыреххлористый углерод 30 0,0 0,246 0,509 176,7 164,3 161,5 167 4,8 3,4 4,9 3,9 12,7 4,4 5,9 4,8 3,8
0,743 159,9 2,3 2,3 5,7 2,2
1,0 159,0
Азот—двуокись угле- 20 0,0 146,6 112 0,2
рода 0,213 153,5 — 1,3 — 1,1 — 1,9 —0,9
0,495 161,8 — 1,8 — 1,5 —3,0 — 1,1
0,767 172,1 —2,7 -2,6 —3,4 —2,3
1,0 175,8 —0,1
Водород—аммиак 33 0,0 105,9 157
0,323 120,0 -9,7 — 13,0 2) —4,5
0,464 122,4 —10,9 — 16,0 —4,1
0,601 123,8 —12,0 ' — 19,0 —4,2
0,805 118,4 — 10,8 — 18,0 —3,7
1,0 90,6
Диэтиловый эфир— 58 0,0 137,9 158 —4,3
сероводород 0,198 116,0 —0,3 4,2 —2,1 2,8
0,500 96,8 —2,8 3,2 1,0 1,1
0,796 83,5 —3,5 0,1 5,4 — 1.0
1,0 74,2 11,0
Аммиак—метиламин 150 0,0 130,7 31
0,25 134,5 —0,3 —0,6 2) 0,0
0,75 142,2 —0,3 —0,6 0,2
1,0 146,0
400 0,0 204,8 31
0,25 212,8 —0,7 —0,8 2) —0,3
0,75 228,3 —0,7 —0,7 —0,1
1,0 236,0
*) Отклонение = [(расч. — эксп.)/эксп.] 100%.
2) Метод неприменим для систем, содержащих водород или полярные соединения.
делено по номограммам, представленным Брокау [25, 26]. Выражение для аппроксимации А а имеет вид
1ЩЛ \ Mj )
-0,37
при 0,4 <
Mj M1
<1,33
и дает отклонения менее 1 % в указанном диапазоне отношений молекулярных масс.
Для смесей, содержащих полярные газы, необходимо знать параметры б и Т*. Величина б была определена уравнением (9.4.6), а значения б могут быть найдены в табл. 9.2 или рассчитаны по уравнению (9.4.10). Параметр Т* равен kTle. Значения е для многих полярных веществ также приведены в табл. 9.2. Кроме того, E можно рассчитать, исходя из уравнения (9.4.9). Для полярных газов
1 4- (T]T])1» + (6^/4)
SiJ
-Sji = -
[l+rr + (6?/4)]^[l+r;-h (б2/4)]
1/2
(9.5.12)
Уравнение (9.5.12) следует применять только в том случае, когда 6? или бу > > 0,1. Если и бt- и бу меньше 0,1, то Sij = Sji = 1,0.
В табл. 9.5 показаны отклонения расчетных значений вязкости нескольких смесей. Ошибки подобны тем, которые получаются по методу Вильке, хотя для смесей, содержащих полярные компоненты, метод Брокау аппроксимации atj определено лучше. Значительно большее число систем сравнивал Брокау, и для разнообразных неполярных и полярных смесей ошибки в основном составляли менее 2 %. Пример расчета для тройной смеси дан ниже.
