Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
V.l. Способ определения термических
свойств малоисследованной жидкости
Сетку опорных термических величин для жидкого воздуха невозможно получить на основании соответствующих данных для жидких азота, кислорода и аргона, поскольку опытные данные об изменении объема при смешении этих жидкостей имеются только в узком интервале температур при давлениях, близких к атмосферному. К тому же экспериментальные данные о плотности жидких кислорода и аргона при давлениях свыше 200 и 300 бар практически отсутствуют. Поэтому было признано целесообразным применить закон соответственных состояний и экспериментальные данные о термических свойствах азота [41], использованные в предыдущих главах при экстраполяции опытных данных о плотности компонентов воздуха.
Справедливость закона соответственных состояний для воздуха и азота проверена сопоставлением безразмерных комплексов о = pv/RTKp в газообразном состоянии при одинаковых значениях приведенных температуры т = Т/Ткр и плотности со = р/ркр- Комплексы о рассчитывались по уравнениям состояния, представленным в форме о = / (со, т) в монографии [70]; координаты со и т для воздуха были образованы с помощью параметров критической точки контакта: Гкр = 132,55° К, vKp = = 3,1963 дмУкг.
В табл. 26 представлены значения о для азота и воздуха при одинаковых т и со в интервале т = 1,2071—2,6405 (Гв = 160—350° К) и со = 0,2—2,2, в котором для обоих веществ имеются достоверные экспериментальные данные. Из таблицы видно, что при докритических плотностях отклонения от закона соответственных состояний незначительны, однако по мере увеличения плотности отклонения систематически возрастают, достигая 3—5% при со 2. Дополнительная проверка по восьми опытным
135
Таблица 26
Сопоставление комплексов а = -—=— в соответственных
A-/ Kp
состояниях азота и воздуха (опорная точка — критическая)
При T = 1,2071; Тв = 160° к При X = 1,3580; T3 = 180° К При X = 1,5089; Тв = 200° К
0N2 6а, % 0N2 Ob оо, % °в бо, о/0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 1,0462 0,9121 0,8042 0,7251 0,6764 0,6591 0,6772 0,7444 0,8884 1,1487 1,5695 1,0474 0,9156 0,8113 0,7338 0,6832 0,6620 0,6769 0,7409 0,8755 1,1120 1,4934 —0,11 —0,38 —0,88 —1,19 —1,00 —0,44 0,04 0,47 1,47 3,30 5,10 1,2218 1,1113 1,0265 0,9705 0,9471 0,9603 1,0179 1,1361 1,3435 1,6782 2,1810 1,2221 1,1130 1,0305 0,9750 0,9488 0,9569 1,0087 1,1194 1,3115 1,6160 2,0733 —0,02 —0,15 —0,39 —0,46 —0,18 0,36 0,91 1,49 2,44 3,85 5,19 1,3947 1,3062 1,2438 1,2107 1,2150 1,2601 1,3569 1,5237 1,7894 2,1913 2,7684 1,3945 1,3066 1,2456 1,2131 1,2128 1,2516 1,3405 1,4963 1,7425 2,1101 2,6385 0,01 —0,03 —0,14 —0,20 0,18 0,68 1,22 1,83 2,69 3,85 4,92
Продолжение табл. 26
При х = 1,8861; Тв = 250° К При T = 2,2633; TQ = зоо° к При т = 2,6405; Тв = 350° к
G) 0N2 0B ОСТ, % ав ОСТ, о/о °в OO, %
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 1,8209 1,7832 1,7752 1,8027 1,8739 1,9985 2,1900 2,4690 2,8656 3,4163 4,1581 1,8200 1,7815 1,7731 1,7987 1,8646 1,9806 2,1603 2,4228 2,7932 3,3029 3,9899 0,05 0,10 0,12 0,22 0,50 0,90 1,37 1,91 2,59 3,43 4,22 2,2428 2,2530 2,2975 2,3839 2,5222 2,7244 3,0057 3,3883 3,9029 4,5864 5,4765 2,2416 2,2502 2,2928 2,3753 2,5060 2,6966 2,9629 3,3254 3,8096 4,4465 5,2714 0,05 0,12 0,20 0,36 0,65 1,03 1,44 1,89 2,45 3,15 3,89 2,6626 2,7192 2,8150 2,9591 3,1634 3,4410 3,8085 4,2890 4,9137 5,7207 6,7495 2,6612 2,7160 2,8087 2,9464 3,1394 3,4017 3,7510 4,2088 4,8004 5,5548 6,5033 0,05 0,12 0,22 0,43 0,76 1,16 1,53 1,91 2,36 2,99 3,79
точкам [125] показала, что для жидкого воздуха отклонения лежат в пределах —6ч- + 15%. Это свидетельствует о невозможности использования закона соответственных состояний в обычной формулировке для разработки интересующих нас опорных р, и, Г-данных.
При исследовании термодинамического подобия газовых смесей и их компонентов в принципе нельзя выбирать критическую точку в качестве опорной, так как критические состояния смеси и чистого вещества не являются соответственными. Поэтому Я. 3. Казавчинский [141, 142] предложил использовать в качестве опорных другие точки, имеющиеся у чистых веществ и смесей постоянного состава и пригодные для образования безразмерных координат. Эти точки можно определить из условий равенства для различных газов двух безразмерных комплексов разного наименования.
В качестве одного из таких комплексов желательно выбрать коэффициент сжимаемости Z = pv/RT, который характеризует отклонение тер-
136
мических свойств реального газа от свойств идеального; вторым комплексом может служить любая надежно определяемая величина. В частности, целесообразно использовать точки на кривой Бойля с одинаковым значением Z, которые удовлетворяют следующим условиям:
Эффективность выбора опорной точки на кривой Бойля при исследовании термодинамического подобия газовых смесей показана в работе В. И. Недоступа [143].
Нами были определены для воздуха и азота кривые Бойля в координатах Z—р и Z—T на основании экспериментальных р, v, Г-данных. В качестве опорных приняты точки со значением Z0 = 0,3, расположенные достаточно близко к области жидкости и характеризуемые параметрами: для воздуха р0 = 0,4522 кг/дм3, T0 = 137,55° К и для азота р0 = = 0,4214 кг!дм\ T0 = 131,62° К.
