Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
При обработке экспериментальных значений теплопроводности аргона в тех же системах координат (рис. 33) разброс точек оказывается более заметным, чем для азота. Это частично объясняется тем, что данные И. Ф. Голубева и М. В. Кальсиной об азоте [251 ] сглажены самими экспериментаторами в координатах ДА,, р. Наиболее существенным для нас является то обстоятельство, что и для аргона обе системы координат •позволяют достигнуть примерно одинаковой точности при построении обобщенной кривой по опытным точкам. Большинство экспериментальных данных Икенберри и Раиса [260] и Цибланда и Бартона [255] отклоняется от кривых X = f (р) и AX = f (р) не более чем на 3%, и лишь для отдельных точек отклонения превышают указанную величину. Часть опытных точек Юлира [254] и Кейса [258] несколько больше отклоняется от обобщенных кривых, однако отклонения лежат в тех же пределах, что и при сопоставлении всех опытных данных в обычных координатах А,, р, T1 и не свидетельствуют о непригодности зависимостей X = f (р) и ДА, = / (р).
Обработка экспериментальных данных о теплопроводности аргона в координатах Ig A,, Ig р (рис. 34) показывает, что при этом не соблюдается линейная зависимость, т. е. уравнение (143) даже в случае выбора на основании опытных данных не только постоянной ?, но и показателя
219
Рис. 33. Обобщение опытных данных о теплопроводности жидкого аргона:
/ — данные Икенберри и Раиса [260]; 2 — Цибланда и Бартона [255]; 3 — Кейса [258]; 4 — Юлира [254].
степени при величине плотности не может описать эти данные в широком" диапазоне параметров. В то же время из рис. 34 видно, что в узком интервале плотностей, т. е. для группы близко расположенных изотерм, можно провести прямую по опытным точкам в пределах их разброса, чем и объясняется хорошее согласование расчетных значений X с экспериментальными в работах [203, 242, 269]. Аналогичный результат получается при обработке опытных данных в координатах Ig ДА,, Ig р.
19
? - / о -2 • - 3 Л- 4 ? ? і
? _J
с
[
л. ~Г ° э о •
-0,10 -0,05 0 0,05 0,10 0,15 Ig^
Рис. 34. Экспериментальные данные о теплопроводности жидкого аргона в координатах
Ig К Ig р:
/ — данные Икенберри и Раиса [260]; 2 — Цибланда и Бартона [255]; 3 — Кейса [258]; 4 — Юлира
[254].
Поскольку кривые X = f (р) и ДА, = / (р) с одинаково хорошей точностью соответствуют экспериментальным данным о наиболее изученных компонентах воздуха, нами было использовано для расчета теплопроводности исследуемых жидкостей уравнение Н. Б. Варгафтика (146), имеющее наиболее общий вид и позволяющее в принципе получить единое уравнение для расчета теплопроводности газа и жидкости.
В монографии [70] опытные данные о теплопроводности газообразного воздуха и его компонентов в широком интервале температур и плотностей обобщены в координатах АХ, р, и полученные кривые с высокой точностью описаны полиномами 4-й или 5-й степени от плотности. В отличие от уравнений для расчета вязкости, уравнения для определения избыточной теплопроводности газообразных азота и аргона даже при условии экстраполяции по плотностям хорошо согласуются с данными о жидкости.
222
во всем рассмотренном нами интервале плотностей. Так, для жидкого азота при построении кривой AX = / (р) до р = 0,76 кг/дм3 могут быть приняты в качестве опорных значения ДА,, рассчитанные по уравнению [70], и только при более высоких плотностях расчетная кривая, показанная на рис. 32 штриховой линией, располагается несколько выше принятой нами опорной кривой (сплошная линия), однако расхождения не превышают 1%. Для жидкого аргона опорная кривая AX = / (р) совпадает с рассчитанной по уравнению [70] при плотностях менее 0,9 кг/дм3, а при более высоких она проведена нами несколько выше расчетной (на 1,0—1,8%). Такое хорошее согласование объясняется тем, что при составлении уравнений для расчета теплопроводности газообразных азота и аргона в интервалах плотностей 0—0,7 и 0—1,4 кг/дм3 соответственно были также использованы в качестве опорных данные И. Ф. Голубева и М. В. Кальсиной [251 ] и Цибланда и Бартона [255]. К тому же производная d (AX)/dp в отличие от d (At])/dp не начинает резко возрастать при плотностях выше 2,5 критической, и поэтому экстраполяция ранее составленных уравнений по плотностям не вызывает существенного расхождения с опытными данными.
Отсутствие на опорных кривых AX = f (р) для азота и аргона участков с резким изменением кривизны позволило описать кривые в широком интервале плотностей, включая докритические плотности, уравнениями, содержащими всего пять членов. Эти уравнения имеют вид: для азота
Кт — V^ 29,46p + 175,67p2 — 305,78p3jr 420,06p4 — 79,16p5; (148) для аргона
V т — К= 18>52Р +" 57,98р2 — 71,53р3 + 57,18р4 — 7,52р5, (149)
где X выражена в 10~6 кет/(м-град), р — в кг/дм3. Уравнения (148) и (149) описывают опорные кривые в интервалах плотностей 0,15—0,9 и 0,20—1,45 кг/дм3 с погрешностями менее 0,20 и 0,35% соответственно. При меньших значениях р относительные отклонения расчетных AX от опорных, естественно, возрастают, однако абсолютные отклонения не превышают 3-Ю"6 кет!(м-град). Необходимо заметить, что на околокритических изотермах наблюдаются существенные отклонения опытных точек от обобщенной кривой в интервале плотностей 0,10—0,45 кг/дм3 для азота и 0,15—0,85 кг/дм3 для аргона [70] — это следует учитывать при расчете теплопроводности по уравнениям (148) и (149).
