Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Из табл. 11.2 следует, что уравнение Фуллера—Шеттлера—Гиддингса дает результаты, несколько лучшие, чем получаемые по теоретическому уравнению. Среднее отклонение значений, полученных по последнему методу равно 8 %, но вычисленные значения в среднем на 3,7 ниже. Это может приблизительно компенсировать ту ошибку, которая *часто возникает в завышенных экспериментальных данных из-за невозможности исключения конвекции. Для систем, содержащих воду, теоретические значения почти всегда на 10 % ниже, что и послужило основанием для введения в этих случаях в уравнение (11.3.2) эмпирического коэффициента 1,09. Температурные функции, входящие в несколько уравнений, включенных в табл. 11.2, проверены недостаточно; температурная же функция теоретического метода, как было указано в предыдущем разделе, оказывается весьма хорошей.
Рекомендации. На основании численной оценки, представленной в табл. 11.2, а также других проверок, описанных выше, можно рекомендовать следующее.
1. Для простых неполярных систем при умеренных температурах использовать корреляцию Фуллера, Шеттлера и Гиддингса (11.4.1); отклонения должны быть меньше 5—10 %.
2. В случае систем, содержащих полярные компоненты, применять метод Брокау [уравнения (11.3.2), (11.3.8)—(11.3.14)]; отклонения полученных значений обычно меньше 15 %. Дипольные моменты многих веществ приведены в приложении А.
11.6. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ В ГАЗАХ
При низких и умеренных давлениях коэффициенты диффузии в газах обратно пропорциональны давлению и плотности. Этот экспериментально установленный факт согласуется с теорией [см. уравнения (11.3.1) и (11.3.2)].
Большая часть экспериментальных данных по диффузии при высоких давлениях относится к коэффициентам самодиффузии. Доусон, Хури и Кобайяши [50] провели особенно широкое исследование коэффициентов самодиффузии в ме-
16 Рид Р. и др.
481
о
Рис. 11.3. Корреляция коэффициентов самодиффузии с плотностью, предложенная Доусоном, Хури и Кобаяши.
тане при 0,8 < Гг< 1,9 и0,3< Рг< < 7,4 и коррелировали свои данные следующим уравнением:
-^o= 1 +0,053432p,-
- 0,030182р2 - 0,029725p»
(11.6.1)
где D — коэффициент самодиффузии при T и Р; р — плотность; (Dp)0 — произведение D и р при Ту но низком давлении; pr = plpc — приведенная плотность.
График уравнения (11.6.1) представлен на рис. 11.3. Ниже значений рг = 1 влияние плотности невелико * (Dp)0. Это подтверждается также другими экспериментальными дан-о коэффициенте самодиффузии [61, 129, 154, 168, 209], хотя разброс
0,4 0,8 7,2 1? 2? Приведенная плотность
2,4
и Dp ными
значений составляет около 10 %. Матур и Тодос [145] предположили, что в этом диапазоне приведенных плотностей
10,7.105ТГ
DPr=-
?
(11.6.2)
где D — коэффициент самодиффузии при высоком давлении; pr = plpc — приведенная плотность; Тг = Т/Тс — приведенная температура; ?=Af1/2Py37^/6. Значения P0 выражены в физических атмосферах, T0 — в Кельвинах.
По уравнению (11.6.2) также должно быть Dp/(Dp)° = 1 при рг< 1,0, как показано на рис. 11.3. Другая корреляция, приводящая к тем же выводам, была предложена Стилом и Тодосом [204].
При приведенных плотностях выше единицы уравнение (11.6.1) предсказывает существенное уменьшение значений произведения Dp. Это подтверждается экспериментальными данными Доусона и др. для метана, некоторыми данными по самодиффузии в водороде при 36 и 55 °С [92], а также данными, относящимися к жидкому метану [164]. Последние два ряда данных укладываются несколько выше сглаженной кривой, представленной на рис. 11.3. Данные по самодиффузии в жидких двуокиси углерода и' пропане, опубликованные Робинсоном и Стьюартом [186], не могут быть использованы для проверки уравнения (11.6.1), поскольку ни одно значение (Dp)0 не было измерено; однако эти данные (1,5 < рг< 2,5 и 0,8 < T г< 0,97) показывают, что значение произведения Dp уменьшается с возрастанием плотности в соответствующей области. Приближенные корреляции, основанные на использовании принципа соответствующих состояний, для D как функции приведенной температуры и приведенного давления были приложены Слеттери и Бердом [199] и Такахаши [205а].
Таким образом, для самодиффузии при высоких давлениях значение произведения Dp почти постоянно, когда приведенные плотности ниже единицы. При более высоких приведенных плотностях значение произведения Dp быстро уменьшается с постепенным увеличением рг. Для этой области уравнение (11.6.1) дает лишь грубое приближение.
В противоположность самодиффузии, немногочисленные имеющиеся данные по диффузии в бинарных смесях показывают, что Dab P уменьшается с плотностью даже при значениях псевдоприведенной плотности г) меньше единицы.
1J Поскольку истинные критические плотности смесей часто неизвестны, мы основывали наше обсуждение на псевдокритической плотности рс = V^1 =
«(Ew^)-1.
482
Плотность газовой смеси, г/см3
Рис. 11.4. Зависимость произведения от плотности газовой смеси при 23 0C
Данные заимствованы из работы [111].
Рис. 11.5. Коэффициенты диффузии в бинарной газовой системе метан — этан. Данные заимствованы из работы [14].
