Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Только для органических жидкостей:
1. Использовать метод Сато и Риделя [уравнение (10.9.6)], если необходимо быстро получить приближенные значения теплопроводности. Однако метод неприменим к сильно полярным жидкостям, углеводородам с разветвленной цепью, легким углеводородам и неорганическим жидкостям, а также при температурах много выше нормальной точки кипения. Для использования метода нужно знать только молекулярную массу, нормальную температуру кипения и критическую температуру.
2. Применять метод Роббинса и Кингри [уравнение (10..9.1)], если необходимы более точные значения теплопроводности в диапазоне приведенной температуры приблизительно от 0,4 до 0,8. В этом случае нужно знать плотность жидкости и теплоемкость, а также нормальную температуру кипения и теплоту парообразования. Метод не годится для неорганических веществ и соединений, содержащих серу. Погрешности обычно меньше 5 %.
3. Если жидкость находится при приведенной температуре выше 0,8, то следует руководствоваться рекомендациями по определению теплопроводности газа при высоких давлениях (раздел 10.5).
Пример 10.6. Рассчитать теплопроводность тетрахлорметана (четыреххлори-стого углерода) при 20 °С. Для этой температуры Джеймисон и Тадхоуп [69] сообщают 11 известных значений теплопроводности. Шесть из них считаются надежными и находятся в диапазоне от 244-10"6 до 256-10"6 кал/(см-с - К). Большинство этих значений близко к 246•1O-6 кал/(см-с-К). Более новые измерения, проведенные Полтцем и Джугелем [136], кажется, подтверждают это значение.
454
Решение. Данные:
20 °С
Теплоемкость, кал/(моль-К) [146а] Плотность, мол/см3 [146а] Критическая температура, К Нормальная температура кипения, К Молекулярная масса Число атомов в молекуле
Теплота парообразования при нормальной температуре кипения, кал/моль
31,22 31,53
0,0106 0,0103
556,4 349,7 153, 823 5
7170
Метод Роббинса и Кингри. По табл. 10.3 H = 3, и, поскольку плотность жидкости" равна (0,0103) (153,823)= 1,58 > 1, N = 0. Кроме того, по уравнению (10.9.2)
71Q0 273
AS* = -^y + 1,987 In = 20,01 кал/(моль- К)
Затем по уравнению (10.9.1) ч = {^¦0-(^(3)1(10-^ (31 53) (0 0103)4/з _ 259. ю.6 кал/(смс.к)
259 — 246
Погрешность =-^r73-100 = 5,3%
z4o
Метод Сато—Риделя. По уравнению (10.9.6), поскольку Tr = 293/556,4 = = 0,527 и Тьг = 349,7/556,4 = 0,629, имеем:
х = 2,64.1Q-3 3 + (20) (1 -0,527)2/3 L ~ (153,84)1/2 3 + (20) (1 — 0,629)2/3 "
= 242-10"6 кал/(см-с-К) 242 — 246
Погрешность =--100 = — *>6%
Метод Миссенара—Риделя. Сначала определяем по уравнению (10.9.7) Xi0 — теплопроводность при 0 °С:
XL(S = (90- Ю-6) [(349,7) (0,0106)]1/2--пт =292-10-"6 кал/(см-с-К)
0 v ' v (153,823)1/2 (5)1/4
Тогда по уравнению (10.9.8) с 273/ТС = 273/556,4 = 0,491
Ч = (292 • 10-) 3 + (20)(1 - 0,527)2/3 =
3 -f- (20) (1 — 0,491)2/3 = (292-10"6) (0,961) = 281. Ю-* кал/(см-с К)
0 281 -246 1ЛП Погрешность =-- 100 = 14%
Как замечено в тексте, если коэффициент уменьшить с 90-10"6 до приблизительно 80-Ю"6, то будет достигаться лучшее соответствие между расчетными и экспериментальным значениями теплопроводности.
455
10.10. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ
За исключением водных растворов, воды и веществ, молекулы которых содержат несколько гидроксильных групп, теплопроводность большинства жидкостей уменьшается с температурой 1). Ниже или вблизи нормальной точки кипения это уменьшение почти линейно и для небольшого температурного диапазона часто представляется в следующем виде:
KL = Kl0[I +a (T -T0)] (10.10.1)
где Kl0 — теплопроводность при температуре T0; а — постоянная для данного вещества, значения которой лежат в пределах (—0,0005)^-(—0,002) К"1. При температурах, близких к точке плавления, наклон dK/dT может уменьшаться [155], а вблизи критической точки становится большим [145].
Для более широких температурных диапазонов предпочтительней становится предложенная Риделем корреляция, приведенная выше как уравнение (10.9.5). Хотя она неприменима для воды, глицерина, гликолей, водорода и гелия, Джей-мисон [65] показал, что она хорошо представляет изменения теплопроводности Kl с температурой T для широкого круга соединений. На рис. 10.16 дан график зависимости теплопроводности жидкого хлортрифторметана (F-13) от температуры в диапазоне от —120 °С (Tг « 0,5) до 0 °С (Tr « 0,9) [95]. Кривая была построена по уравнению (10.9.5), и экспериментальные данные (на рисунке не показаны) имели разброс вокруг этой кривой. Однако для умеренного диапазона температур уравнение (10.10.1) адекватно.
Миссенар [118, 119] предположил, что если использовать линейную зависимость Kl от T [уравнение (10.10.1)], то гомологические ряды будут иметь общую точку сходимости. Джелалян [35] и Пуранасамриддхи [138] сообщают, что величина K1V1I является постоянной, где показатель степени п связан с VL 0 — мольным объемом жидкости при 20 °С. Это соотношение, однако, лишь прибли-
При очень высоких давлениях значение dK/dT часто положительно даже для неполярных жидкостей [74].
