Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
х) Иногда используется соотношение Х/Х°с, где Х° — значение X при T0 и низком давлении.
Рис. 10.11. Теплопроводность двуокиси углерода вблизи критической точки [57].
435
Температура^
Рис. 10.12. Зависимость теплопроводности метана от температуры и давления: 1 — [102]; 2 — 1 атм (P? = 45,0 бар) [102]
Рис. 10.13с График избыточная теплопроводность — плотность для метана (по [102]):
1 - 120 К [102]; 2 — 200 К [102]; 3 — 300 К [102]; 4 — 400 К [102]; 5 — 200 К [64]; 6 — 235 К [64].
к—к° изображается на графике в виде функции плотности (или приведенной плотности), т. е.
Я — Я°=/(р) (10.5.1)
Эта методика подобна той, которая излагалась в разделе 9.6 для коррелирования вязкости по плотности газов. Она была применена к аммиаку [56, 144], этану [18], я-бутану [17, 84], закиси азота [143], этилену [128], метану [19, 102, 127], двухатомным газам [115, 165], водороду [164], инертным газам [126] и двуокиси углерода [77]. В такие корреляции температура и давление в явном виде не входят, но их влияние отражено в параметрах к° (только влияние температуры) и плотности р. В качестве иллюстрации данные о теплопроводности метана, представленные на рис. 10.12, перенесены в координаты (к— к°)— р (рис. 10.13) 1J.
Стил и Тодос [178] обобщили уравнение (10.5.1), предположив, что / (р) зависит только от Тс, Рс, Vc, Мир. Методом анализа размерностей они получили корреляцию между к—к°, ZCi Г и рг, где Г — величина, определяемая уравнением (10.3.15). По данным для 20 неполярных веществ, включая инертные газы, двухатомные газы, CO2 и углеводороды, они вывели корреляцию, представленную нарис. 10.14. Приближенные аналитические выражения для этой кривой имеют вид
(^-OrZc5 = (l4,0.10-8)G°'535p^-l) при рг < 0,5 (10.5.2)
(к - к°) TZ5C = (13,1. Ю-8) (e0,67pr - 1,069) при 0,5 < рг < 2,0
(10.5.3)
(к -О TZ]= (2,976.10-8) (еМ15рг + 2,01б) при 2,0<рг<2,8 (10.5.4)
1J Розенбаум и Тодос [147] тоже измеряли теплопроводность плотного метана и сообщают, что наблюдаемое слабое влияние температуры будет, по-видимому, иным, чем то, которое отражено в рг. Значительные эффекты температуры были обнаружены для тетрафторметана, и каждая изотерма изображалась на графике отдельно.
436
Для полярных веществ, водорода и гелия рис. 10.14 использовать не следует. Вообще его точность вызывает сомнение (разброс данных показывает, что возможны погрешности, равные ±10—20%). Однако это, по-видимому, лучшая из обобщенных корреляций в настоящее время.
Рекомендации. Для определения X — Xа в случае неполярных газов следует использовать рис. 10.14 или уравнения (10.5.2)—(10.5.4). Критические константы могут быть найдены в приложении А или рассчитаны по методам, приведенным в гл. 2. Предпочтительны значения плотности, найденные экспериментально, но, когда они неизвестны, их можно рассчитать с помощью методов, описанных в гл. 3. Значения Х° при низких давлениях можно определить так, как это показано в разделе 10.3. Точность номограммы оценить трудно. Вблизи критической точки точность, вероятно, очень мала, а в других областях высокой плотности следует, по-видимому, ожидать погрешностей 10—20%,
Как отмечено выше, рис. 10.14 не должен использоваться для определения теплопроводности полярных соединений, водорода и гелия при высоких давле-
но
100
60
60 50 40
JO 20
10
N
I
6
5 4
3 2
' W
0,6
0,6 0,5 0,4
0,3 0,2
0,10
< < -> Аргон > Криптон k
D Ксенон ъ
і > Азот > Кислород ^ Окись углерода > Двуокись углерод 1 Метан Jf
9
і
H п
а +Vn
) \ < Этилен 7 Этан * Пропан і- н-Бутан « н -Пентан <і н-Гексан * н-Гептан ь н-Октан > н-Нонан ъ Циклогексан > Бензол ш TVl пі tr\ п -
. і
J
•
1
і 2
I J *
і г
I f
I Uj IU д -
г
Ш J о /
\
\* *
r^6M,/2/Pc2/J тс>к M-молекулярная масса РС;атм
Л/ J
Г
/ \
Д,кал/(см-с-К)
0
0,02 0,04 0,06 0,10
0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1,0 Pr=PfPc
2 3 4 5
Рис. 10.14. Корреляция Стила и Тодоса для определения теплопроводности плотных газов [178].
437
ниях. Для слабо полярных соединений никаких определенных рекомендаций дать нельзя.
Предлагались другие эмпирические методы, но они, по-видимому, менее пригодны для обычного использования, чем рис. 10.14 [44, 45, 83, 179].
Пример 10.3. Рассчитать теплопроводность закиси азота при 105 °С и 136 атм. Экспериментальное значение теплопроводности при указанных температуре и давлении равно 93,2-10~6 кал/(см-с-К) [143]. При 1 атм и 1050C значение Х° = 55,8-Ю-6 кал/(см-с-К) [143]. В приложении А находим: T0 = 309,6 К; P0= 71,5 атм; V0 = 97,4 см3/моль; Z0 = 0,274; M = 44,013. При 1050C и 136 атм значение Z для закиси азота составляет 0,63 [30].
