Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
432
100 90 60 70 .60 50 ^40
%д&Метиловый гГе^иГ\
Хлороформ"
^етилацетат Этилацетат *Диоксан\ • і Этилнитрат
\^Диэтиламин \ Триэтил^мин^лохгексан
60 80 100 120 140 160 160 200 Температура ,°С
Рис. 10.9. Изменение теплопроводности с температурой при низком давлении [196]. Штриховые линии в верхней части рисунка получены по уравнению (10.4.1):
%Т2
T2 1>786
Tx
1,03 1,02
^ 1,01
- ? ' / Jo
Oi = /,<9/ =3,14
/ I oTr =3,80
і і і
0 0,2 0,4 Op O
1,10
• 1,05
UO1
Метан 1
- *Tr=2,2l\> O
- ь/Ь\иТг=3,0\ Г. і і і
0,5
1,0
Рис. 10.10. Влияние давления на теплопроводность некоторых газов [81, 82].
1,10
Этилен'
\оТг = 1,22 1,507
- і
------т ¦ т--1- Аммиак
]°Tr=0,796\Z
1,05
0,1 0,2 Pr
рые относятся к более высоким давлениям (свыше нескольких миллиметров ртутного столба), а не к измеренным значениям в области очень низких давлений.
Низкие давления. К диапазону низких давлений относятся ^значения \Р примерно от 13 мм рт. ст. до 10 атм. Он включает в гсебя также область давлений, рассматриваемую в^разделах 10.3 и 10.4. В этом диапазоне теплопроводность возрастает приблизительно на 1 % при увеличении давления на 1 атм. Таким повышением X часто пренебрегают в литературе, и теплопроводностью при низком давлении называют либо значение X при 1 атм, либо значение Я,, экстраполированное на нулевое давление.
Большинство имеющихся данных о теплопроводности X было получено для области низких давлений, но переменной величиной, изменяемой в эксеприментах, обычно служила температура, а не давление. Вайнес и Беннет [196] и Вай-нес [194, 195] приводят данные о теплопроводности для паров различных органических веществ при температурах от 30 до 1000C в диапазоне давлений 10— 100 мм рт. ст. и отмечают, что значения В (определяемые как выраженное в процентах возрастание значения X, отнесенного к «нулевому давлению», при повышении давления на 1 атм) увеличиваются с давлением. Для полярных соединений В изменяется от 0,5 до 4,3; метиловый спирт отличается высокими значениями В: 10,9 и 4,3 при 79 и ПО °С, соответственно. Для неполярных соединений значение В меньше 2. Данные как для полярных, так и неполярных соединений показали, что В уменьшается с повышением температуры. На основе исследований при давлениях ниже атмосферного, Каннулюк и Дональд [76] установили, что влияние давления на теплопроводность Ar, Не, воздуха, CO2, N2O и CH4 ничтожно мало.
Более обширные данные по изменению X с давлением в этой области представлены на рис. 10.10. Кривые показывают влияние давления на отношение Х/Х°, где Х° — значение X при низком давлении и той же температуре. Только для аммиака при Pr = 0,3 значение X на 8 % выше, чем при низком давлении; влияние давления в случае этого полярного газа, очевидно, большее при низких приведенных температурах.
Данные, представленные на рис. 10.10, показывают, что значение B1 выраженное в процентах на 1 атм, в каждом случае меньше 1,0. Более высокие значения В в немногих случаях, о которых сообщает Вайнес, объясняются близостью условий насыщения.
Высокое давление. Многие корреляции теплопроводности при высоком давлении основываются на использовании принципа соответствующих состояний, согласно которому либо Х/Х°, либо Х/Хс наносятся на график как функция приведенного давления при постоянной приведенной температуре.
Теплопроводность при T и низком давлении обозначается через Х°, X0 — значение теплопроводности при T0 и Рс. Графики Х/Х° впервые были предложены
434
Камингсом и Мейландом [26], а графики XlX0- Гамсоном [47] г). Такие графики удобны для обобщения данных по отдельному веществу [27, 91, 92, 112, 177]. Однако, как показали Крамер и Камингс [84], даже для простого ряда этан, пропан, я-бутан двух параметров Тг и Рг недостаточно для корреляции отношения Х/Х°. Они предлагают использовать С° в качестве третьего коррелирующего параметра, но этот метод, кажется, не получил дальнейшего развития.
Теплопроводность значительно меняется при небольших изменениях давления или температуры вблизи критической точки; здесь обнаруживаются резкие перепады значений X на изотермической кривой при изменении давления (или плотности) [170]. На рис. 10.11 представлены данные Гилднера для CO2 [57]; при рс значение (dX/dT)Pc становится все больше по мере приближения к критической температуре. Это явление объяснить нелегко. Оно может быть обусловлено упорядочением молекул, соответствующим переходной стадии [84], или влиянием мелкомасштабной циркуляции, вызываемой миграцией небольших скоплений молекул [89]. В любом случае при построении обобщенной зависимости X от давления эти иррегулярности обычно сглаживаются и не выявляются.
Типичный график, показывающий влияние температуры и давления на теплопроводность метана, представлен на рис. 10.12 [102]. При высоких давлениях увеличение температуры приводит к уменьшению X, тогда как при давлениях около 1 атм влияние температуры на теплопроводность противоположно.
Большинство корреляций, описывающих влияние давления на теплопроводность X, использует в высшей степени простую корреляционную методику, предложенную Варгафтиком [190, 191]. По ней избыточная теплопроводность
