Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
,192
Данные Н. С. Руденко [155 ] о кислороде, как и об азоте (см. рис. 27), завышены по сравнению с опорными величинами и не могут быть согласованы в координатах Ar], р с данными о газе, поскольку их отклонения от опорной кривой увеличиваются по мере уменьшения плотности, достигая 67% при р = 0,824 кг/дм3 (T = 138,4° К). По-видимому, в опытах Н. С. Руденко была допущена погрешность, которая сказывается все заметнее по мере удаления от нормальных температур кипения азота и кислорода, при которых калибровался вискозиметр.
Функция Ai] — f (р) для кислорода при плотностях выше 1,05 кг/дм3 резко возрастает и не может быть отображена с помощью экстраполяции по плотностям уравнения, составленного в работе [70]. Учитывая трудности, встретившиеся при попытке описать одним уравнением кривую избыточной вязкости азота при плотности от нуля до трех критических, мы не пытались составить такое уравнение для кислорода. Вязкость кислорода при плотностях менее 0,92 кг/дм3 можно рассчитывать по уравнению [70]
Оно используется нами лишь при T > 127° К, поскольку при более низких температурах плотность жидкого кислорода даже на кривой насыщения превышает 0,92 кг/дм3.
Для интервала р = 0,92—1,26 кг/дм3 получено уравнение, описывающее опорную кривую кислорода с погрешностью до 1,5%
Лр, т — Лг = 73>66 + 237>8 (P ~ °>92) + 486 (Р — 0,92)2 +
+ 10 695 (р — 0,92)3 — 79 367(р — 0,92)4 + 208570 (р — 0,92)5. (123)
В уравнениях (122) и (123), а также в приведенных ниже уравнениях для расчета вязкости аргона и воздуха, л и р выражены в Ю-6 н-сек/м2 и кг/дм3. Поскольку аналитическое описание кривой Ar] = / (р) для каждого вещества выполнялось с помощью двух уравнений, было обеспечено совпадение значений функции Ar] и производной d (Ат])/ф в точке перехода от одного уравнения к другому.
Зависимость избыточной вязкости жидкого аргона от плотности определялась в настоящей работе на основании экспериментальных данных Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154], Форстера [162], Буна и Томаса [163], Сайи и Кобаяши [164], Г. П. Филипповой и И. П. Иш-кина [168, 169]. Данные [154, 162, 164] охватывают узкий интервал плотностей (1,38—1,42 кг/дм3), и только в работах [162, 168, 169] представлены значения вязкости в более широком диапазоне плотностей. Из рис. 29 видно, что данные [168, 169] характеризуются большим разбросом, а расхождения между ними и результатами [164] достигают 14%. Данные [154] и [163], как и для кислорода, хорошо согласуются между собой. При построении опорной кривой по опытным точкам [162, 169] нельзя добиться ее согласования с кривой Ai] = f (р), рассчитанной по уравнению для определения вязкости газообразного аргона [70], которое описывает данные Михельса и соавторов [178] в интервале плотностей 0—1,13 кг/дм3. Учитывая невысокую точность данных [162], обнаруженную при сопоставлении экспериментальных величин для азота, мы провели кривую Ai] = f (р) по данным [154, 163] и плавно сопрягли ее при р = 1,08 кг/дм3 с кривой, рассчитанной по уравнению для газа. В интервале р = 1,05—1,16 кг/дм3 опытные точки [169] для изотермы —140° С располагаются ниже опорной кривой, что наблюдалось и при построении кривой для газообразного аргона [70].
Для расчета вязкости жидкого аргона при плотностях менее 1,05 кг/дм3 (т. е. в ряде точек при T > 132° К) можно рекомендовать ранее составленное уравнение
Лр, г = Лг + 11 '99P "і" 52,01 р2 — 58,11 р3 -!- 89,14р4.
(122)
Лр, т = Лг - 11,5Op + 42,9Op2 — 33,45р3 + 36,83р4.
(124)
13 Зак. 1078
193
При плотности от 1,05 до 1,45 кг/дм3 опорные значения избыточной вязкости аргона отображены с погрешностью менее 1 % уравнением
т)Р| г — т)г = 65,42 + 161,5 (р — 1,05) + 225 (р — 1,05)2
+ 7503 (р — 1,05)3 — 33 918 (р — 1,05)4 + 56 905 (р — 1,05)5. (125) Вязкость жидкого воздуха исследована гораздо хуже вязкости его компонентов. Для воздуха имеются данные Г. П. Филипповой и И. П. Иш-кина [168, 169] при температуре —183° С и давлении до 150 кГ/см2, несколько опытных точек Н. С. Руденко [154] на кривой насыщения
и-сек 300
150
WO
50
сР/
? I
о-/ ш-2 v-#-? -4 А-5 $
У
V
7/
V V у
U
? P
10 1,1 12 13 1,Vp,-^,
' ' I дм3
Рис. 29. Зависимость избыточной вязкости жидкого аргона от плотности по опытным данным:
/ — Сайи и Кобаяши [164]; 2 — Буна и Томаса [163 3; ? — Форстера [162]; 4 — Г. П. Филипповой и И. П. Ишкина [168, 169]; 5 — Н. С. Руденко и Л. В. Шубникова [154].
и результаты ранних исследований [152, 153], представляющие лишь историческую ценность. С некоторым приближением можно рассматривать в качестве данных о воздухе значения вязкости, полученные С. Ф. Герфом и Г. И. Галковым [158] для смеси 80,4% N2 — 19,6% O2 при температурах 68,1; 72,6 и 77,7° К. Перечисленные данные, а также результаты [ 168, 169] для околокритической изотермы —140° С в интервале р = 0,52— 0,67 кг/дм3 представлены в координатах Ar], р на рис. 30. Для данных [ 158 ] плотность определена по значениям плотности жидких азота и кислорода в состоянии насыщения, приведенным в табл. I и IV, с учетом уменьшения объема на 0,6% при смешении [70].
