Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Ван-Иттербик и соавторы [46 ] по уравнению состояния (33) рассчитали термодинамические свойства жидкого аргона в интервале температур 90—130° К при давлениях 2—300 кГІсм2. В таблице [46] даны ср и cv, их отношение, скорость звука, дифференциальный дроссель-эффект, производные — и —(~~іїг)р и Разности энтропии As = s|— s' на пяти изотермах и семи изобарах.
Более подробными являются таблицы термодинамических свойств аргона, рассчитанные Госманом, Хастом и Мак-Карти [74] по составленному ими уравнению состояния. В таблицы включены значения плотности, энтальпии, внутренней энергии и энтропии; шаг по температуре 1° К. Расчетные данные Госмана и соавторов охватывают более широкую область давлений (до 1000 атм), чем аналогичные данные НБС (США) для азота [72] и кислорода [73]. Однако в работе [74] не указано, каким образом было экстраполировано уравнение состояния до значений плотности, равных примерно 2,8 критической, при которых отсутствуют экспериментальные данные о термодинамических свойствах аргона в однофазной области.
В настоящей главе по уравнению состояния (84) рассчитаны термические и калорические свойства аргона в интервале температур 85—170° К при давлениях до 500 бар. Поскольку это уравнение имеет более простой вид, чем уравнения состояния для основных компонентов воздуха, выражения для расчета калорических свойств аргона также упрощаются и могут быть окончательно представлены в виде
і = V — 0,1 [(— 931,2 + 41,570 + 17096*"2 — 21633180~4) (р — ps) —
— (978 — 26,70) (р3 — р3) + 344,4 (р5 — р*)], (85)
s' — 0,1 [(4,157-854,8*-3 + 144221,20"5) (p_Ps) +
+ 0,89 (p3-ps)], (86)
Cp cv + О X
^ /_f(4J57 —854,8ft-3+ 144221,2ft-5) p + 2,67p3]2__
X I (— 931,2 -f 83,14ft + 8548ft~2 —721106ft-4) p — (2934 — 106,8ft) p3 + 1722p5
— (256,440"4 — 72210,60"6) (p — ps)}, (87)
где O =0,17.
При расчете энтальпии и энтропии на закритических изотермах (155; 160 и 170° К) в качестве нижнего предела интегрирования приняты значения плотности при давлениях 125; 150 и 200 бар соответственно;
112
значения і и s для этих начальных точек приведены в таблицах [70].
Расчетные значения термодинамических свойств жидкого аргона были графически согласованы с данными [70] о газе, при этом несколько изменены і' и s'. Поправки к значениям энтальпии в интервале температур 85—145° К лежат в пределах +1,7-;--1,5 кдж/кг. Постоянные интегрирования для ср на изотермах выбраны после определения производной
^ -Щг^ при давлении 300 бар. В процессе согласования данных о жидкости
и газе изменены значения v, і, s при 150—160° К и ср при 145—180° К; скорректированные данные дополнительно сглажены по изотермам.
Полученные по уравнениям (85)—(87) значения калорических свойств аргона сопоставлены с указанными выше табличными данными. При сопоставлении с результатами Дина (как и в главе II) сравнивались значения Д? = і — і' и As = s — s на изотермах; результаты приведены в табл. 22.
Таблица 22
Сопоставление разностей энтальпии и энтропии, полученных по данным Дина [140] и по уравнениям (85) и (86)
Ai, кдж/кг As, кдж/(кг. град) OS
T, 0K по таблицам [140] по уравнению (85) Oi к дж/кг по таблицам [140] по уравнению (86) кдж кг. град
При р = 202,6 бар
90 9,8 9,0 0,8 —0,057 —0,062 0,005
100 9,2 8,3 0,9 —0,061 —0,065 0,004
ПО 7,3 6,9 0,4 —0,078 —0,075 —0,003
120 4,5 4,8 —0,3 —0,099 —0,090 —0,009
130 0,4 1,3 —0,9 —0,126 —0,113 —0,013
140 —6,4 —4,3 —2,1 —0,166 —0,145 —0,021
150 —23,5 —21,5 —2,0 —0,276 —0,250 —0,026
При р = 304,0 бар
100 12,6 13,0 —0,4 —0,088 —0,091 0,003
ПО 9,9 11,4 —1,5 —0,112 —0,104 —0,008
120 6,3 8,8 —2,5 —0,141 —0,122 —0,019
130 1,3 4,6 —3,3 —0,174 —0,149 —0,025
140 —6,6 —1,8 —4,8 —0,223 —0,188 —0,035
150 —24,9 —20,0 —4,9 —0,341 —0,301 —0,040
При р = 506,6 бар
100 21,1 22,7 — 1,6 —0,142 —0,135 —0,007
ПО 15,1 20,7 —5,6 —0,173 —0,151 —0,022
120 10,8 17,7 —6,9 —0,208 —0,174 —0,034
130 4,9 13,0 —8,1 —0,249 —0,206 —0,043
140 —4,0 5,8 —9,8 —0,305 —0,250 —0,055
150 —23,5 —13,4 —10,1 —0,432 —0,368 —0,064
При давлении 202,6 бар обе группы данных согласуются удовлетворительно: расхождения не превышают 2,1 кдж/кг и 0,026 кдж /(кг-град). На изобаре 101,3 бар, не представленной в таблице, максимальные отклонения вдвое меньше, чем при р 202,6 бар. Большее расхождение
8 Зак. 1978
113
при давлениях 304,0 и 506,6 бар, вероятнее всего, объясняется уменьшением точности получения Дином результатов в области, где он не располагал экспериментальными данными.
Сопоставление значений ср с данными Дина показало, что расхождения в основном не превышают 4% (табл. 23). При давлениях 101,3 и 202,6 бар в ряде точек наблюдаются более значительные отклонения, однако часть этих точек относится к области температур ниже 120° К, где данные [140] получены экстраполяцией.
Таблица 23
Сопоставление значений ср, кдж/{кг-град), рассчитанных по уравнению (87), с данными Дина [140]
T При р = 101,3 бар При P = 202,G бар При P = 304,0 бар При р = 506,6 бар
0K ср [140] 0P (87) СР [IЩ СР (87) ср [140] СР (87) ср [140] СР (87)
