Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
70 —0,092 —0,089 —0,003 _ _ —0,108 —0,105 —0,003 _ _
80 —0,107 —0,107 0 — — — —0,125 —0,125 0 — — —
90 —0,126 —0,127 0,001 —0,122 —0,120 —0,002 —0,146 —0,147 0,001 —0,144 —0,145 0,001
100 —0,151 —0,151 0 —0,140 —0,144 0,004 —0,174 —0,174 0 —0,166 —0,171 0,005
ПО —0,191 —0,186 —0,005 —0,191 —0,178 —0,013 —0,217 —0,212 —0,005 —0,222 —0,209 —0,013
120 —0,269 —0,267 —0,002 —0,313 —0,258 —0,055 —0,299 —0,296 —0,003 —0,348 —0,293 —0,055
130 * —2,235 —2,250 0,015 —2,267 —2,238 —0,029 —2,270 —2,285 0,015 —2,308 —2,281 —0,027
140 * —2,156 —2,174 0,018 —2,188 —2,159 —0,029 —2,198 —2,214 0,016 —2,237 —2,210 —0,027
На изотермах 130 и 140° К из значений / и s при повышенных давлениях вычитались значения при р = 1 атм-.
Расчетные значения калорических свойств жидкого азота были сопоставлены с данными, имеющимися в литературе. Ввиду крайней ограниченности экспериментальных данных были привлечены табличные [72, 100, 112], охватывающие достаточно широкий диапазон давлений. При сравнении с данными Дина [112] об энтальпии и энтропии ввиду различия в начале отсчета сопоставлялись разности Ai = і — /' и As = s — s' на изотермах. Для температур 90; 100 и 110° К при давлении 500 атм расхождения в значениях At составляют соответственно 2,1; 1,3 и 2,9 кдж/кг и As — 0,012; 0,019 и 0,003 кдж/(кг-град). На изотермах 120 и 125° К отклонения вдвое превышают наибольшие из приведенных значений. Для газообразного азота при температурах 130 и 140° К At и As при давлениях 500 атм и 1 атм по таблицам Дина и нашим отличаются на 2,9 кдж/кг и 0,008 кдж/(кг-град). Такие расхождения можно считать приемлемыми. При давлениях 300 и 40O атм Ai и As, рассчитанные по уравнению состояния, согласуются с данными Дина примерно с такой же точностью, как и при 500 атм. Подробное сопоставление с данными [112] для давлений до 200 атм включительно приведено в табл 8 и 9.
Представляют интерес результаты сопоставления с расчетными данными Стобриджа [72]. В табл. 8 и 9 приведены значения Ai и As, рассчитанные ца ряде изотерм при давлении 82,7; 124,1; 172,4 и 206,8 бар. Данные хорошо согласуются как на представленных в таблице изотермах, так и на промежуточных (65, 75; . . .; 135° К), за исключением околокритической изотермы 125° К, где отклонения при р = 206,8 бар достигают 5,3 кдж/кг и 0,043 кджі'(кг• град). Расхождение с данными [112], взятыми при близких давлениях, для жидкости значительнее, чем с величинами [72]. Это может быть объяснено недостаточным совершенством методики, применявшейся при составлении таблиц [112]. При температурах 130 и 140° К отклонения данных [72,112] от полученных нами в основном близки по абсолютным величинам, но противоположны по знакам.
Сопоставление рассчитанных нами значений Ai жидкого азота с табличными данными Мэйджа и соавторов [100] показало, что вплоть до давления 206,8 бар (максимального для таблиц [100]) расхождения не превышают 1—3 кдж/кг. Наибольшие наблюдаются при температурах, близких к критической и к нормальной температуре кипения.
Расчетные значения ср сопоставлены с данными Дина в табл. 10. При температурах, удаленных от критической, согласование хорошее.
Таблица 10
Сопоставление расчетных значений теплоемкости ср (строка 1-я) с данными Дина [112] (строка 2-я)
р, бар Ср, кджі {кг-град), при T1 0K
90 100 по 120 130 140
101,3 1,870 1,904 1,981 2,101 2,277 2,621
1,867 1,905 1,953 2,035 2,174 2,677
202,6 1,790 1,795 1,821 1,860 1,915 1,981
1,777 1,800 1,828 1,863 1,917 2,081
304,0 1,748 1,743 1,753 1,774 1,799 1,824
1,737 1,753 1,774 1,793 1,819 1,877
405,3 1,714 .1,712 1,717 1,733 1,739 1,750
1,713 1,724 1,734 1,745 1,756 1,766
506,6 1,694 1,694 1,695 1,699 1,701 1,706
1,696 1,703 1,706 1,707 1,707 1,705
0,4 0,5 0,9 1,5 2,1 2,8
—0,7 ±0,7 —1,4 —3,1 —4,5 5,0
4* 51
На изотермах 120; 130 и 140° К отклонения возрастают, однако не выходят за пределы, допустимые для расчетных величин. Заметим, что значения ср на изотермах 130 и 140° К, принятые в настоящей работе, согласуются с данными [112] лучше, чем результаты [70].
Надежность уравнения состояния (72) и вполне удовлетворительные результаты сопоставления с опытными и расчетными данными ряда авторов, представленные в 11.2 и 11.3, позволяют рекомендовать полученные нами значения термических и калорических свойств жидкого азота для практического использования.
В табл. I и II приведены термодинамические свойства жидкого азота в состоянии насыщения: удельный объем, энтальпия, энтропия, теплота испарения, изобарная теплоемкость и изотермическая сжимаемость (в зависимости от температуры и давления). В табл. III представлены термодинамические свойства азота в однофазной области при давлении 1—500 бар и температуре 65—150° К. Для полноты в табл. III помещены также данные о свойствах газа при докритических температурах, заимствованные из [70]. По табличным данным построены три диаграммы состояния: р—T (для 1 кг), I—р и S—р (для 1 моля), которые даны в приложении к монографии. Для области температур ниже 90° К и давлений свыше 207 бар калорические свойства азота определены впервые.
