Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Чистота исследованных в работе [241 ] веществ (азота, окиси углерода, метана и этилена), определенная химическим анализом, составила 99,8%. Полученные опытные данные представлены в таблице и на графиках. Для азота приведены четыре опытные точки в интервале температур —195,3-^—161,4° С. Погрешность опытных данных, по мнению авторов [241 ], не превышала 2%.
207
Позднее Пауэре, Мэттокс и Джонстон [252] измерили теплопроводность жидкого азота в состоянии насыщения методом плоского горизонтального слоя. Измерительная камера экспериментальной установки была образована двумя никелированными дисками и припаянной к ним трубой из нержавеющей стали; внутренний диаметр камеры 76,2 мм, расстояние между верхней и нижней пластинами 24,5 мм. На внутренних поверхностях пластин закреплены спаи дифференциальной термопары медь—константан, с помощью которой измерялась разность температур в слое жидкости, составлявшая примерно 5 град. На наружной стороне верхней пластины имелась спиральная канавка, в которой размещен манганиновый нагреватель. Измерительная камера со всех сторон, за исключением нижнего торца, окружена вакуумной рубашкой. Прибор был погружен в криостат, в котором поддерживалась более низкая температура, чем температура исследуемой жидкости.
В работе [252] получены 12 опытных точек в интервале температур 68,7—88,1° К. Экспериментальные данные представлены в таблице и на графике; погрешность их оценена равной 1,5%. Пауэре и соавторы сопоставили свои данные с полученными ранее и отмечают, что результаты [241 ] выше данных [252] примерно на 3% при температуре 90° К и на 8% при 80° К, а опытные величины [226] резко завышены. Авторы [252] объясняют расхождение с данными [241 ] в основном ошибками, допущенными Е. Боровиком и сотрудниками при калибровке экспериментальной установки.
Теплопроводность жидкого азота при давлениях, существенно отличающихся от давлений насыщения, впервые измерил Е. Боровик [224], который провел эксперименты в интервале температур —182,8-;—102,5° С и давлений 11,2—99,0 атм. Исследование охватывало наиболее трудную для измерений околокритическую область и имело большое значение для выяснения различия в механизме теплопроводности жидкости и газа. В работе [224] использован метод плоского горизонтального слоя, который, по мнению Е. Боровика, позволяет создать наилучшие условия для исключения конвекции. Эффективный диаметр измерительной пластины 40,3 мм, расстояние между пластинами 2,09 мм. Для предохранения от потерь тепла вокруг верхней пластины было размещено охранное кольцо, а над ней — защитный диск. Температуры в приборе измерялись платиновыми термометрами сопротивления; разность температур пластин составляла 0,3—3 град и определялась с погрешностью 0,01 град. Прибор помещался в ванну, заполненную жидким кислородом либо жидким этиленом.
При обработке результатов измерений [224 ] были введены поправки на утечку тепла через охранное кольцо (1—2%) и на передачу тепла излучением (от 0,05 до 2,3%). Помимо этого, была введена поправка на конвекцию, так как полученные в опытах данные зависели от разности температур пластин At. Для исключения влияния конвекции проводилась серия измерений при фиксированных значениях температуры и давления и различных АЛ Из графика, помещенного в работе [224], видно, что опытные значения X линейно зависят от разности температур. Поэтому Е. Боровик графически экстраполировал прямые, проведенные по опытным точкам, до А/ = 0 и принял соответствующие значения коэффициента теплопроводности в качестве «истинных».
Исследованный в работе [224] азот содержал менее 0,2% примесей. В итоге экспериментов получено 21 значение коэффициента теплопроводности для указанной выше области температур и давлений; данные представлены в таблице и на графиках, построенных в координатах 1K, р; 1K, t и К, р. При проведении исследований основное внимание было обращено на измерения в области перехода от газа к жидкости. Поэтому на трех докритических изотермах получено только четыре опытные точки при давлениях до 43,6 атм, а на критической изотерме и ближайшей сверх-
208
критической (—140,5° С)—девять точек при давлениях до 93,9 атм. Максимальная погрешность опытных данных оценена автором [224] равной 3%, но, по нашему мнению, может превышать эту величину из-за неточной графической экстраполяции, примененной, чтобы исключить влияние конвекции на результаты опытов.
Значительно меньшую область изменения параметров по сравнению с работой [224] исследовал Просад [253], который получил данные о теплопроводности жидкого азота в интервале температур —181,6-^—179,1° С и давлений 4—б атм. Данные [253] выше результатов [224] примерно на 50% и близки к получаемым при экстраполяции ненадежных данных Гаммана.
Юлир [254] определил теплопроводность азота при температурах 76,4—184,3° К и давлениях 5,8—67,6 атм; в этой же работе получены данные о теплопроводности аргона. Измерения проводились методом коаксиальных цилиндров; наружный диаметр внутреннего цилиндра—31,5 мм, радиальный зазор между цилиндрами — 0,25 мм, а длина зазора — 141,7 мм.
