Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Опорную кривую Ar) = / (р) для жидкого азота первоначально предполагалось провести непосредственно по данным [170], однако тогда участок кривой при плотностях выше 0,8 кг/дм3 оказывался почти прямолинейным, и его плавное сопряжение с кривой вызывало некоторые затруднения. Контрольное построение изобар вязкости по данным [170] обнаружило перегибы на изобарах 300—500 атм при температурах ниже 100° К- Чтобы достичь достоверной конфигурации изобар и хорошего согласования данных о жидкости и газе, потребовалось провести опорную кривую в интервале р = 0,70—0,81 кг/дм3 несколько выше точек [170]. При более высоких плотностях кривая проведена между опытными точками [154, 170] и [157]. При плотностях менее 0,68 кг/дм3 в качестве опорных приняты значения Ar], рассчитанные по уравнению для газа [70], которые, как указано выше, хорошо согласуются с данными [170].
Интересно отметить, что данные Ван Иттербика и соавторов [170а] при нанесении их на построенный нами график Arj = / (р) располагаются в интервале р = 0,746—0,842 кг/дм3 выше опорной кривой, что подтверждает правомерность некоторого отклонения этой кривой вверх от данных [170].
Уравнение для расчета избыточной вязкости газообразного азота составлено в монографии [70] при р = 0—0,72 кг/дм3. При экстраполяции по этому уравнению до р = 0,9 кг/дм3 расчетные значения Ar) оказываются гораздо ниже принятых нами опорных данных. Попытка описать аналитически кривую Ац = f (р) азота в интервале р = 0—0,9 кг/дм3 показала, что для достижения требуемой точности уравнение должно содержать большое число членов (по-видимому, в связи с резким возрастанием Ar] при плотностях выше 0,75 кг/дм3). Поэтому было признано целесообразным описать участок кривой в интервале р = 0,65—0,90 кг/дм3 с помощью отдельного уравнения, а при плотностях менее 0,65 кг/дм3 рассчитывать вязкость азота по ранее полученному уравнению [70]
%,г^%+ 13,83р4-23,83р24- 160,75p3 — 328,88p4 -f 410,21 р5, (120)
в котором вязкость выражена в 10_в н-сек/м2 и плотность — в кг/дм3. Уравнение (120) мы применили лишь при температуре 107° К и выше, так как при более низких температурах плотность жидкого азота превышает 0,65 кг/дм3.
В интервале р = 0,65—0,90 кг/дм3 опорная кривая описана с погрешностью менее 1 % уравнением
Ат1 = Чр,т — Чт = 52,09 253,4 (р — 0,65) + 1638 (р -- 0,65)2 —
— 29 438 (р — 0,65)3 + 283 350 (р — 0,65)4 — 471 070 (р — 0,65)5, (121)
в котором г] и р выражены в тех же единицах, что и в предыдущем уравнении. При р = 0,65 кг/дм3 значения Ar) и производной d (Аг))/ф по обоим уравнениям совпадают. Заметим, что точность аналитического описания кривой выше точности опорных данных, однако возрастание отклонений расчетных Ar) от опорных нежелательно, так как может повлечь за собой
191
искажение конфигурации расчетных изобар вязкости и увеличение работы по графическому согласованию данных о жидкости и газе.
Экспериментальные данные о вязкости остальных компонентов воздуха не столь многочисленны, как данные о вязкости азота. Для кислорода нами были обработаны данные Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154], Н. С. Руденко [155], С. Ф. Герфа и Г. И. Галкова [158], Буна и Томаса [163], Сайи и Кобаяши [164]. Для пересчета данных Буна и Томаса из относительных величин в абсолютные было предварительно найдено по опытным данным значение вязкости аргона в состоянии насы-
м-сек 500
400
300
200
WO
і
У
о - 1 т-2 • ~3 0~4 а- 5
• /
•J
• /о
А
0 0
0,8
09
W
V
1,2.
р, м ' дм*
Рис. 28. Зависимость избыточной вязкости жидкого кислорода от плотности по опытным данным:
/ — Сайи и Кобаяши [164]; 2 — Буна и Томаса [163]; 3 — С. Ф. Герфа и Г. И. Галкова [158]: 4 — Н. С. Руденко [155]; 5 — Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154].
щения при температуре 89,98° К, использованное авторами [163] в качестве единицы измерения вязкости. На рис. 28 представлены в координатах Ar], р данные из перечисленных работ, за исключением части опытных точек [154] при температуре ниже 60° К (поскольку температура этих точек, как отмечают сами авторы, определена недостаточно надежно). На рисунке не нанесены данные Ван Иттербика и соавторов [159, 160], которые представлены в графической форме и согласуются с результатами опытов Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154] в пределах 1% (VI.1). Из рис. 28 видно, что данные [154] и [163] хорошо согласуются между собой и занимают промежуточное положение по отношению к [158] и [164], расхождение между которыми достигает 19%. Опорная кривая Ar] = = / (р) проведена нами по опытным точкам [154, 163] и при р = 0,92 кг/дм3 плавно сопряжена с кривой, рассчитанной по уравнению для вязкости газообразного кислорода [70]. Экспериментальные точки Ван Иттербика, Цинка и Хеллеманс [170а] представлены в интервале плотностей р = = 1,14—1,20 кг/дм3 и при нанесении их на рис. 28 располагаются выше опорной кривой. В этом интервале плотностей кривая наиболее точно описывает данные [163] и осредняет результаты измерений [158, 170а] и [164].
