Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 26 представлена зависимость между Ar] и pt/T для азота в логарифмических координатах. Здесь же нанесена прямая, соответствующая уравнению И. Ф. Голубева [217] для расчета вязкости газообразного азота, полученному на основании данных при температурах выше 273° К. При построении прямой постоянная а принята равной 5,587 (вместо 567 по [217]), так как pt выражено, в барах, а вязкость — в Ю-6 н-сек/м2. Из рис. 26 видно, что данные для околокритической изотермы 123,15° К располагаются довольно близко к этой прямой, однако по мере понижения температуры изотермы смещаются вправо и искривляются, а угол их пересечения с прямой возрастает. Это свидетельствует о неприменимости уравнения (119) для описания вязкости жидкости в широкой области параметров.
188
Для расчета вязкости сжатых газов весьма эффективно может быть использована зависимость избыточной вязкости от плотности, предложенная Н. Б. Варгафтиком [219]. Эта зависимость успешно применялась с целью обобщения экспериментальных данных о многих веществах, в частности, газообразного воздуха и его компонентов [70], двуокиси углерода, аммиака и азота [217, 170] в газообразном и жидком состояниях. Поэтому нами были обработаны в координатах Ar], р опытные данные о вязкости жидкого воздуха и его компонентов. Большинство этих данных относится к состоянию насыщения, вследствие чего по отклонениям их от обобщенной кривой, построенной в указанных координатах, можно судить о согласованности данных (даже при влиянии температуры на избыточную вязкость).
С целью построения зависимости Ar] = / (р) были рассчитаны значения плотности для всех опытных точек в однофазной области по уравнениям состояния, приведенным в главах II—V; для данных на кривой насыщения плотность определялась интерполяцией по таблицам термодинамических свойств (табл. I, IV, VII и X). Как и в случае проверки уравнения И. Ф. Голубева, при расчете Ar] из значений вязкости жидкости вычитались значения т]г, найденные по данным [70] при давлении 1 бар. При температуре ниже нормальной температуры кипения значения ч)т были получены экстраполяцией кривой, построенной по данным [70]. При этом учитывалось, что вязкость газа при атмосферном и более низких давлениях практически одинакова, кривая цт имеет незначительную кривизну и, наконец, вязкость исследуемых жидкостей при температурах, не превышающих ірмальную температуру кипения, и давлениях до 500 бар в 30—100 раз превышает вязкость газа и, следовательно, погрешность экстраполяции не может сказаться на достоверности значений Ar].
При нанесении на график наиболее надежных экспериментальных данных о вязкости жидкого азота в координатах Ai], р (рис. 27) не обнаруживается влияния температуры на избыточную вязкость. Данные И. Ф. Голубева и сотрудников [170], относящиеся к интервалу температур 77,35—123,15° К при давлениях до 500 атм, удовлетворительно согласуются с результатами опытов С. Ф. Герфа и Г. И. Галкова [157] и Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154], полученными для кривой насыщения. Экспериментальные данные Г. П. Филипповой и И. П. Иш-кина [169] на изотерме —183° С отличаются разбросом, однако часть их согласуется с перечисленными выше данными. По опытным точкам [154, 157, 169, 170] можно провести кривую, плавно сопрягающуюся при р = 0,68 кг/дм3 с кривой, рассчитанной по уравнению Arj = / (р) [70], которое обобщает опытные данные о вязкости сжатого газа [169—176], не представленные на графике. Данные [170] для жидкости при плотностях менее 0,68 кг/дм3 попадают на кривую для газа, в то время как результаты опытов Форстера [162] и Н. С. Руденко [155] существенно выше и не согласуются с этой кривой.
На рис. 27 не нанесены данные Ван Иттербика и соавторов [160, 170а], Б. И. Веркина и Н. С. Руденко [165] и Н. Ф. Ждановой [1661, так как эти данные представлены в работах только на графиках*. Как отмечалось в VI. 1, данные [160] об азоте согласуются с результатами опытов [154] в основном в пределах 1%, а данные [165] изменены в работе [166] примерно на 20%. Помимо этого следует подчеркнуть, что при плотностях 0,832 и 0,861 кг/дм3 данные [165, 1661 резко занижены по сравнению с результатами других исследователей и не согласуются с ними даже при низких температурах. По данным [165, 166] обнаруживается существенное влияние температуры на вязкость при плотностях, превышающих удвоенную критическую, однако из-за низкой точности данных
* С работой [170а] авторы ознакомились после окончания подготовки иллюстративных материалов рукописи.
189
н-сек
250
200
о - /
V - 2
? - 3
• - 4
0 - 5
л - 6
150
Рис. 27. Обобщение экспериментальных данных о вязкости жидкого азота:
/ — И. Ф. Голубева и соавторов [170]; 2 — Форстера [162]; 3 — Г. П. Филипповой и И. П. Ишкина [169]; 4 — С. Ф. Герфа и Г. И. Галкова [157]; 5 —H.G. Руденко [155]; 6 —Н. С. Руденко и Л В. Шубникова [154].
100
M2
такое влияние представляется сомнительным. Так, по графику, приведенному в работе [166], значения вязкости азота при максимальной плотности р = 0,861 кг/дм3 и температурах 85; 150; 273° К равны 163; 114 и 83 [10~6 н -сек/м2]. Последнему значению соответствует значение Ar) = = 67-10"6 н-сек/м2, которое, как видно, из рис. 27, не согласуется с общим ходом кривой Ay) = / (р) в области газа, полученной на основании надежных экспериментальных данных. По-видимому, при получении опытных данных [165, 166] были допущены значительные погрешности. В работе [166] одной из причин погрешности могла явиться неточность определения продолжительности падения груза t0 в газообразном азоте при р = 1 атм, которая используется при расчете вязкости по формуле (101).
