Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Предлагаемая методика была проверена на примере азота и аргона. В качестве базисного вещества выбран азот, для которого имеются опытные данные до значений плотности, равных примерно трем критическим,
138
Сопоставление значений Z = в соответственных
описанные уравнениями состояния [70] и (72). Экспериментальные данные о газообразном аргоне охватывают плотности до 2,1 критической и также отображены уравнением состояния [70]. Для жидкого аргона опытные данные ограничены давлением 300 бар, однако они были экстраполированы до давления 500 бар (см. гл. IV). Проверка методики на примере указанных веществ позволяет также дополнительно оценить надежность опорных данных для жидкого аргона в области, не охваченной экспериментом.
Для экстраполяции по плотности изотерм газообразного аргона необходимо располагать данными о термических свойствах азота и аргона при одинаковых приведенных температурах и плотностях. Поэтому уравнения состояния для азота и аргона [70] были преобразованы в используемые нами координаты Z, со, т с помощью параметров опорных точек подобия, выбранных на кривой Бойля при Z0 = 0,3. Параметры опорной точки для азота указаны выше, а для аргона они были определены на основании опытных данных и составляют: T0 = 157,55° К, р0 = 0,7149 кг/дм3. Преобразованные уравнения состояния записываются в форме
Z =-. а0 + -^- + 7ф, т
(89)
где объемные функции имеют вид:
7 _ 9 _ / 7 _
а0 = 1 + апы)п\ GC1 = Ьлсо" I для аргона S Ьп(яп
П=\ /2=1 \ M=I
7 _ 7 _
P=S слъп\ у -
п=1 п=\
Коэффициенты объемных функций для обоих газов приведены в табл. 28
(90)
T а б п и ц а 28
Коэффициенты объемных функций уравнения состояния (89) для азота и аргона
п ап Ьп сп
Для азота
1 0,45192 0,55393 —2,59025 0
2 1,05495 —6,73224 0 6,89599
3 —2,52035 21,88907 6,11843 —26,94950
4 2,96513 —23,02526 40,46730 —19,49229
5 —2,03887 19,32145 —67,23575 53,07037
6 0,67665 —12,93116 36,83974 —31,94459 •
7 —0,06303 6,77075 —6,97412 6,46732
8 — —2,30860 — —
9 — 0,32361 —
Для аргона
1 0,66548 —1,60827 --0,2()455 —0,24977
2 —0,21031 2,35651 —3,70382 2,19319
3 3,44536 —18,67227 32,36348 —17,14721
4 —9,03870 51,26459 —90,83549 49,58534
5 10,40805 —58,77124 104,75075 —58,28372
6 —5,42459 30,56294 —54,27920 30,38953
7 1,05700 —5,93397 10,50116 —5,87818
139
Температурные функции для азота представлены в виде полиномов от 1/т:
г|? = 3,015590т-2 — 5,218746т-3 -+ 5,161472т-4 — 2,480260т-5 +
+ 0,461955т-6
(91)
Ф - 3,402947т-2 —6,312844т-3 + 6,671846т-4 —3,587400т-5 +
+ 0,771947т-6
Для аргона функции я|) и ф имеют вид
г|)= 1/т2, ф = 1/т3. (92)
По преобразованным уравнениям состояния были рассчитаны для
P
аргона и азота приведенные давления л = — на десяти изотермах в ин-
Po _
тервале приведенных параметров: т = 1,0—2,5 и со = 0,1 —1,6, в котором имеются опытные данные для обоих газов. При сопоставлении расчетных величин наблюдаются отклонения от термодинамического подобия: приведенные давления для азота и аргона в соответственных состояниях отличаются до 7,3%. Из рис. 18 видно, что на шести изотермах в интервале X= 1,0—1,5 отношения л^Уядг при одинаковых ttNz оказываются практически одинаковыми, но при дальнейшем увеличении температуры они систематически уменьшаются. Для построения изохор жидкости достаточно располагать данными на нескольких околокритических изотермах при высоких плотностях, поэтому нами не учитывалось влияние температуры на отношение nNJnAr и построена обобщенная кривая по данным в интервале т = 1,0—1,5. Кривая экстраполирована графически до л^2 = 30 с учетом формы кривых отношений jiN2/пАг при более высоких температурах, где имеются данные во всем интервале давлений. Обобщенная кривая описана уравнением
-^- - 1 + 1,09b 10"2Kn2 - 6,229-10~VN2 +
+ 1,709-10-? — 1,804•1O-Vn2. (93)
Затем были рассчитаны значения я для азота на шести изотермах в интервале т = —1,5 и со = 1,7—2,0 и определены по уравнению (93) приведенные давления газообразного аргона в указанном интервале плотностей.
Получив в результате экстраполяции изотерм данные о сжимаемости газа до со = 2, приступили к построению изохор жидкости. С этой целью при выбранных значениях плотности были определены термические свойства жидкого аргона на кривой насыщения по сглаженным опытным данным, приведенным в [70], а при со = 2 — на кривой затвердевания по опорным данным, полученным в главе IV. Также был определен коэффициент сжимаемости жидкого азота на изохорах при со = 1,7—2,0 и при тех значениях приведенных температур, при которых представлены опорные данные для жидкого аргона. Величины Z азота определяли графической интерполяцией опорных данных, полученных в главе П. Использование в этих целях уравнения состояния для жидкого азота (72), несмотря на его хорошую точность по плотности, могло бы привести к заметным погрешностям определения Z в связи с малой зависимостью сжимаемости жидкости от плотности.
141
Затем были совместно построены изохоры для азота и аргона (рис. 19). При этом соблюдалось подобие их конфигурации и обеспечивалось плавное изменение отношений Z обоих веществ в соответственных состояниях в зависимости от плотности и температуры. В табл. 29 представлены значения коэффициента сжимаемости жидкого аргона.
