Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Из приведенных в работе [256] 65 значений коэффициента теплопроводности кислорода подавляющее большинство получено осреднением результатов трех—шести измерений; отклонения от средних значений не превышали 1%. На основании опытных данных в работе построена диаграмма теплопроводность — температура для интервала 80— 200° К и нанесены 16 изобар от Ідо 140 атм, а также кривая насыщения.
Почти одновременно с авторами [256] Н. В. Цедерберг и Д. Л. Тимрот [243] измерили теплопроводность кислорода при давлениях 60 и 100 кГ/см2 в интервале температур —190-^+25° С методом нагретой проволоки. В экспериментальной установке [243] диаметр платиновой проволоки-нагревателя составил 0,1 мм, внутренний диаметр стеклянной измерительной трубки — 0,52 мм (в окончательной серии опытов [225]) и длина измерительного участка — 98 мм. На стеклянную трубку был навит наружный термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки диаметром 0,05 мм. Для натяжения нагревателя установлена вольфрамовая пружина. Измерительное устройство помещено в обогреваемый медный блок, окруженный вакуумной рубашкой, а весь прибор погружен в сосуд Дьюара с жидким азотом; температуры выше —190° С создавались обогревом медного блока.
212
При изготовлении измерительной части прибора было чрезвычайно трудно достичь соосности трубки и нагревательной нити. Постоянная прибора, вычисленная по геометрическим размерам, составила 2,67, однако после контрольных опытов с воздухом принята равной 2,50, что свидетельствовало об эксцентриситете в расположении нагревателя. Перепад температур в слое кислорода A^, величина которого в рассматриваемой работе не указана, по-видимому, поддерживался в допустимых пределах, поскольку авторы [243] специально исследовали вопрос о его влиянии на возникновение конвекции. Значение A^. находили как разность между общим перепадом температур, определяемым с помощью термометров сопротивления, и перепадом в стенке измерительной трубки, при расчете которого принималась во внимание зависимость теплопроводности стекла от температуры. При обработке данных учитывалось влияние натяжения нагревателя на его электрическое сопротивление, но поправки на лучистый теплообмен и на отвод тепла с концов проволоки не вводились, поскольку они, как показал расчет, не превышали 0,12 и 0,60% соответственно и лежали в пределах погрешности измерений.
В работе [243] не приведена таблица экспериментальных данных, а имеется только график, на котором представлена зависимость теплопроводности от температуры при давлениях 60 и 100 кГ/см2. Максимальная погрешность измерений при температурах ниже —130° С не превышала 2,8%, но при более высоких температурах возрастала до 4—5% из-за трудности поддержания стационарного режима при нагреве медного блока. Н. В. Цедерберг и Д. Л. Тимрот обработали экспериментальные данные в логарифмических координатах и описали их уравнениями
первое из которых справедливо при плотностях свыше 825 кг/м3, а второе — в интервале 50—535 кг/м3. Размерность коэффициента теплопроводности в этих уравнениях — ккал/(м-ч-град). По уравнениям (135) и (136) авторы [243] рассчитали теплопроводность жидкого и газообразного кислорода в интервале температур —200+-+40° С и давлений 1 —100 кГ/см2 (с шагом 20 град и 20 кГ/см2).
Н. В. Цедерберг и Д. Л. Тимрот сопоставили значения X, полученные интерполяцией своих опытных данных, с результатами Е. Боровика [224], который измерил теплопроводность газообразного кислорода на изотерме —117° С, близкой к критической, в интервале давлений 25,2— 96,8 атм. По мнению авторов [243], расхождения не превышают 3,5%, т. е. лежат в пределах суммарной погрешности сравниваемых величин. Однако интерполяция данных Н. В. Цедерберга и Д. Л. Тимрота в околокритической области не могла быть выполнена достаточно надежно из-за сложной конфигурации изобар и малочисленности опытных точек. Поэтому сопоставлением данных [224] и [243] нельзя строго оценить их согласованность.
Имеются работы, в которых приведены лишь отдельные значения теплопроводности жидкого кислорода. Так, в работе Просада [257] измерена теплопроводность в состоянии насыщения при температуре —180,9° С. Кейс [258], наряду с данными о газообразном кислороде, получил две опытные точки для жидкости при температурах — 187,5 и —162,8° С и давлениях 7,4 и 10,5 атм соответственно. В работе [259], посвященной исследованию теплопроводности жидкого озона в интервале температур —195,8-^ —128,0° С, определено значение X для жидкого кислорода в состоянии насыщения при t = —195,8° С.
Наиболее подробными являются результаты Цибланда и Бартона [256]. Они были обработаны нами графически по двум сечениям — изотермам и изобарам, что позволило получить сглаженные табличные зна-
'р, т —
- ХТ + 4,30-10"V'11, = X7 + 1,246.10-У'24
(135 (136)
чения коэффициента теплопроводности при круглых температурах и давлениях. Сопоставление полученных значений X с рассчитанными по уравнениям Н. В. Цедерберга и Д. Л. Тимрота [243] показало, что они согласуются преимущественно в пределах 1—2%, и только в околокритическом районе расхождения достигают 4—5%. Результаты опытов Е. Боровика на изотерме —117° С оказались ниже сглаженных величин [256] на 8% при давлении 67,8 атм и на 13% при р = 96,8 атм. Опытные данные Кейса [258] согласуются с результатами [256] в пределах 1%, а величины X в работах [257] и [259] оказываются выше на 40 и 8% соответственно. В дальнейшем в качестве опорных данных для расчета теплопроводности жидкого кислорода были использованы результаты работ [243, 256].
