Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Эйкен и Хаук [1381 измерили теплоемкость жидкого воздуха на кривой насыщения C5 в интервале температур 80—120° К и изохорную теплоемкость в интервале 80—170° К (на одной изохоре).
Расчетные данные о термодинамических свойствах жидкого воздуха также весьма ограничены. Вильяме [149], составивший таблицу значений энтальпии и энтропии воздуха в интервале температур 140—500° R и дав-
* Следует заметить, что в таблицах [70] для воздуха на изобаре 60 бар при 450° К по вине типографии допущена опечатка в значениях энтальпии. Поскольку таблица термодинамических свойств воздуха, помещенная в конце настоящей главы, охватывает только температуры до 160° К, считаем необходимым указать правильные значения энтальпии і при р = 60 бар и более высоких температурах:
T і, кдж/кг T кдж/кг T і, кдж/кг T кдж/кг
170 122,9 230 207,5 290 276,5 350 341,7
180 140,0 240 219,5 300 287,5 375 368,4
190 155,1 250 231,2 310 298,5 400 395,0
200 169,1 260 242,7 320 309,4 425 421,4
210 182,4 270 254,1 330 320,2 450 447,8
220 195,2 280 265,4 340 331,0 — —
155
лений 1—220 атм на основании опытных данных Роэбука [147], приводит в ней данные о жидкости на шести изотермах и шести изобарах. Дин [140] на основании графической обработки опытных р, v, Г-данных [125, 129, 150] составил таблицы значений термодинамических свойств воздуха (V, /, 5, Ср, Cv) в интервале температур 90—450° К при давлениях до 1200 атм. К сожалению, для жидкости в таблицах [140] имеются данные только на трех изотермах (120; 125 и 130° К) при давлениях до 300 атм. Помимо этого, некоторые авторы [145, 146, 149, 151] при построении диаграмм состояния для газообразного воздуха охватывали и область жидкости, правда, на этих диаграммах она занимает лишь небольшие участки.
Нами сопоставлены значения термодинамических свойств жидкого воздуха, рассчитанные по уравнению состояния, с табличными данными Вильямса [149] и Дина [140]. В табл. 38 и 39 приведены разности энтальпии Ai = і — і' и энтропии As = s — s' на пяти изотермах по данным 1149] и нашим. На изотерме 140° R (77,78° К) сравнение не проводилось ввиду отсутствия для нее в таблицах [149] значений і' и s'. С учетом того, что Вильяме при составлении таблиц располагал в области жидкости только ограниченным числом опытных точек [147], согласование его данных с рассчитанными по уравнению состояния является вполне приемлемым.
T а б л и ц а 38
Сопоставление разностей энтальпии Д/ — і — Г, рассчитанных по данным [149] (строка 2-я) и нашим (строка 1-я)
Pt бар кдж/кг, при Т, 0K
88,89 100,00 111,11 122,22 127,78
60,80 3,4 1,1 1,9 0,7 —0,2 0 —4,6 —3,7 — 11,4 — 10,8
101,3 6,0 3,4 4,0 2,7 0,9 0 —5,6 —5,9 —14,3 — 14,5
141,9 9,6 6,6 6.2 5,3 2,5 1,9 —4,8 —6,0 — 14,3 —16,3
182,4 11,4 10,3 8,5 8,2 4,5 3,7 —3,4 —4,7 —13,5 — 15,4
222,9 14,2 13,2 11,2 11,2 6,7 7,0 —1,4 — 1,9 — 11,7 —13,0
ocp, кдж/кг 6jjj3x> кдж/кг 2,2 —3,0 0,9 — 1,3 0,6 —0,9 0,9 — 1,3 1,4 —2,0
Сравнение с данными Дина показало, что значения удельного объема жидкого воздуха, приведенные в таблицах [140], в интервале давлений 120—300 атм согласуются с рассчитанными нами в пределах 0,1—0,7%. Однако при давлении 100 атм и ниже во многих точках расхождения превышают 1%, достигая 3—4% на изотерме 130° К вблизи кривой насыщения. Это объясняется различием принятых нами и Дином значений плотности жидкого воздуха на кривой насыщения в околокритическом районе (см. рис. 21) и, по-видимому, погрешностями, допущенными в работе [140] при графической обработке весьма немногочисленных опытных данных о жидкости [125].
Значения Ai и As на изотермах 120; 125 и 130° К, рассчитанные по данным Дина и нашим, отличаются до 15—19 кдж/кг и 0,11—0,14 кдж/(кг -град) соответственно, причем абсолютные величины Ai и As, по [140], систематически выше. Расхождение во многом объясняется тем, что при составлении таблиц Дина энтальпия и энтропия жидкости определялись
156
с помощью, расчетных значений ср независимо от V и s'. Характерно, что при вычитании из текущих значений энтальпии и энтропии соответствующих величин при давлении 40 атм разности / — Z40 и s — S40 на изотермах 120—130° К по таблицам Дина и нашим отличаются не так существенно: до 5—8 кдж/кг и 0,03—0,05 кджі(кг - град). Заметим, что данные [140] об энтальпии и энтропии воздуха недостаточно надежны также и в газовой фазе при температурах, близких к критической, о чем свидетельствует сравнение разностей энтальпии и энтропии при повышенном и атмосферном давлениях на изотермах 135 и 140е К по таблицам Дина [140], Баера и Швиера [145] и нашим.
Таблица 39
Сопоставление разностей энтропии As ¦= s — s\ рассчитанных по данным [149] (строка 2-я) и нашим (строка 1-я)
р, бар As, кдж/(кг-град), при Т, 0K
88,89 100,00 Hi1Il 122,22 127,78
60,80 —0,039 —0,082 —0,050 —0,082 —0,061 —0,064 —0,088 —0,083 —0,131 —0,120
101,3 —0,065 —0,118 —0,081 —0,120 —0,100 —0,122 —0,145 —0,160 —0,203 —0,208
141,9 —0,087 —0,138 —0,109 —0,146 —0,135 —0,156 —0,186 —0,210 —0,252 —0,272
182,4 —0,111 —0,157 —0,134 —0,173 —0,163 —0,193 —0,220 —0,251 —0,289 —0,316
