Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
-Ъкор = Чоп — Ка )/Ч>пр, (9.3)
где а — скорость звука в исследуемой жидкости; К — регулируемая константа.
В [9.32] метод пьезокварцевого резонатора применен для определения вязкости в надкритической области С02. Погреш-
* Продольные колебания могут появляться из-за недостаточной чистоты поверхности кристалла, анизотропии его свойств, искаженной формы возбуждающего электрического поля, разориентации геометрической и электрической осей цилиндра и т. д.
438
ность опытных данных оценивается в ±5% и особенность в зависимости 1\ — р не выявлена.
Другие экспериментальные работы. В исследованиях [9.28, 9.39, 9.44, 9.50, 9.52, 9.58, 9.62] получено в общей сложности около 300 значений г] для С02 при давлениях до —120 атм. В работах Филлипса [9.50], Комингса и Эгли [9.28, 9.29] были использованы капиллярные вискозиметры, подобные вискозиметру Ренкина. Конструкция вискозиметров описана в [9.8], а конкретные детали методики измерений, описанной в [9.28] и [9.50], рассмотрены в [9.5]. Комингс и Эгли оценивают погрешность своих опытов при давлениях 90—137 атм в 2—4%. Погрешность данных Филлипса, по нашей оценке, не менее 3—4%. Измеренные в этих работах значения г\ дают более сильную зависимость вязкости СОг от давления, чем это следует из данных ГИАП. Расхождение опытных данных Филлипса и Голубева — Петрова по величине близко к суммарной погрешности сравниваемых значений г\ и обычно не превышает 4—5%. Опытные данные [9.28] располагаются заметно выше и расхождение достигает 7—8% *.
Для определения вязкости СОг и ряда других веществ Штакельбек [9.58] использовал метод падающего груза. Вискозиметр Штакельбека подробно описан в книге [9.8]. Там же обращается внимание на большие расхождения между найденными Штакельбеком значениями г\ и данными других, методически независимых измерений. В случае СОг эти расхождения достигают 10—12%.
Кияма и Макита [9.39], Макита [9.44], Шреэр и Беккер [9.52] для определения вязкости СОг использовали метод катящегося шарика. В монографиях [9.8, 9.9] обсуждается часть полученных методом катящегося шарика опытных данных для разных веществ и отмечается, что достаточно точных значений вязкости газов этим методом пока получить не удалось. Как правило, измеренные методом катящегося шарика значения ц газов сильно завышены.
Данные [9.39], [9.44] и особенно [9.52] для С02 также располагаются выше полученных методом капилляра, причем расхождение увеличивается по мере увеличения давления и достигает в ряде случаев 10% и более.
Обобщения. Различные группы опытных данных о вязкости сжатой С02 обобщались многими исследователями, но в подавляющем большинстве случаев обобщение завершалось получением интерполяционного уравнения или построением диаграммы вязкость — температура для различных давлений [8.104, 9.2, 9.13, 9.35]. Таблицы ц(р9 Т) составлялись лишь
* Позднее Комингс, Мейланд и Эгли [9.29] фактически на том же вискозиметре, что и в [9.28], исследовали вязкость С2Н4, СН4 и СзНв. Эти опытные данные согласуются с результатами измерений ГИАП в пределах 3%.
439
в нескольких работах. Нгш^олее^^^
ликованы в моно_графи1Г^^1Гохватывают интервал температур от —15 до 1000° С при давлениях 1 —600 бар.
При температурах ниже 250° С эти таблицы получены на основе графической обработки данных Голубева — Петрова, а при более высоких температурах рассчитаны .по уравнению (9.21). На основании обработки этих же данных Каменецкий с соавторами [9.12, 9.13] составил интерполяционное уравнение (9.31) и рассчитал таблицы г\ при Т = 300 — 320 К и р = = 60 — 80 бар [9.14], причем особенность г\ в критической области не учитывалась.
В настоящей работе представлены более обширные таблицы, которые рассчитаны по экспериментально обоснованному уравнению (9.33) и охватывают газовую и жидкую фазы в интервале температур 220—1300 К при давлениях до 2000 бар.
9.2. Методы обработки и обобщения опытных данных
Статистическая механика, целью которой является интерпретация и предсказание наблюдаемых макроскопических свойств веществ по механическим свойствам молекул и природе взаимодействия между ними, еще не достигла того уровня развития, когда, зная или подбирая несколько постоянных, можно было бы точно рассчитать равновесные и неравновесные свойства сжатого газа и жидкости. Если говорить о неравновесных свойствах газов, то кинетическая теория включает две фундаментальные проблемы: во-первых, вывод уравнений, правильно описывающих временную эволюцию функций распределения газа и, во-вторых, решение этих уравнений. Здесь будет полезен краткий обзор известных теоретических решений, так как он позволяет получить некоторые сведения о форме интерполяционного уравнения для вязкости.
В строгой кинетической теории найдено, что плотность потока импульса равна сумме двух слагаемых, из которых первое определяется переносом импульса за счет кинетической энергии молекул, а второе — переносом импульса вследствие действия межмолекулярных сил [9.23]. Поэтому коэффициент сдвиговой вязкости может быть представлен суммой:
^ = ^кин(Т, р) + ч,(7\ Р). (9.4)
