Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
В жидкой фазе вероятные погрешности р, и, Г-измерений [3.14, 3.18, 3.21, 3.30] являются практически одинаковыми (бр ^0,1—0,15%) и систематических расхождений, превышающих указанную ошибку, не было обнаружено. Поэтому в конечном счете предпочтение было отдано данным [3.18], охватывающим существенно большую по сравнению с изученной в [3.14, 3.21, 3.30] область состояний.
В принципе, конечно, следовало бы при поиске уравнения состояния использовать абсолютно всю согласующуюся экспериментальную информацию о термодинамических свойствах С02, в том числе и около 2500 экспериментальных г(р, Г)-точек. Но если учесть, что объем информации о ср, Я, а, |л для СОг примерно того же порядка, то станет ясным нереалистичность в нашем случае такого (верного в принципе) подхода к совместной обработке опытных термодинамических данных даже при использовании значительно более мощных ЭЦВМ, чем примененные нами (М-20 и БЭСМ-4). Подчеркнем, что в другой обстановке указанные ограничения могут оказаться излишними. В качестве примера мы можем сослаться на наши работы по № [1.5]. Для вязкости и теплопроводности СОг объем экспериментальной информации также существенно меньше (800—1200 точек) и там отмеченный принципиальный подход к статистической обработке наблюдений реализован в полной мере (см. гл. 9 и 10),
125
Таким образом, в настоящее время сжимаемость газообразной и жидкой С02 исследована экспериментально достаточно полно на всем интервале от тройной точки (Гтр.т. = 216,58 К) до 1100 К при давлениях до 600 бар. В интервале температур 300—700 К зона экспериментально обоснованных таблиц может быть расширена примерно до 3000 бар. По-прежнему недостаточно изученной остается область состояний, примыкающая к линии равновесия жидкость — твердая фаза, а также зона температур выше 700 К при давлениях выше 600 бар. Поэтому ниже кратко рассмотрены описанные в литературе способы экстраполяции р, v, Г-зависимости сжатых газов и жидкостей.
Для экстраполяции р, v, Г-зависимости сжатых газов на повышенные температуры в [3.66] и [3.19а] применяли различную технику вычислений, но в обоих случаях приняты относительные методы расчета по другому веществу (гипотетическому в [3.66] и реально существующему в [3.19а]) с предположительно подобной термодинамической поверхностью. К тому же по [3.19а] необходимо располагать об этом другом веществе точными экспериментальными данными во всем рассматриваемом интервале температур и плотностей, что далеко не всегда возможно.
Описанный в [3.4] способ не является относительным и в отличие от предложенных ранее здесь не используется принцип соответственных состояний. Авторами [3.4] установлено, что в Q, Г-диаграмме изолинии (z— l)v = const являются слабо искривленными и образуют сетку закономерно смещенных
линий с ^ < 0, изменяющих знак кривизны при переходе через значение (z—l)v=0. Из вириального уравнения состояния следует, что
[z-l)v = B1[T) + B%[T)P + Bz[T)? + (3.8)
т. е. при q = 0 с необходимостью [(z— l)v]9=o = Bi. Это позволяет продолжить изолинию (z— l)v = a, найденную по «низкотемпературным» /?, v, Г-данным, до «высокой» температуры Га, где Bi = a. При этом большим значениям комплекса (z—l)v соответствуют более высокие температуры Та. Если для рассматриваемого газа имеются экспериментальные р, v, Г-данные в некотором интервале температур до высоких плотностей и известна точная зависимость Si (Г) при более высоких температурах, то этот способ восстановления неизученной части /?, у, Г-поверхности должен быть назван интерполяционным. Если же зависимость Bi(T) изучена экспериментально только при низких температурах, то расчетная процедура несколько усложняется. Экстраполяцию зависимости Si (Г) проводят с помощью подходящего потенциала межмолекулярного взаимодействия, параметры которого находят из соотношений
126
г,
Б, on
(3.9)
k
с = j_2
3
9 л
(3.10)
Точное значение температуры Бойля Гб определяют с помощью изолинии (z—1)и = 0, которая в q — Г-диаграмме является прямой в интервале от q=0 до q3Tb. Вторую точку зависимости Si (Г) мы выбирали при Г=0,7 ГБ , так как при этих температурах точные опытные данные о втором вириальном коэффициенте, как правило, имеются.
В опубликованной позднее работе [3.32] использована другая техника определения параметров потенциала и, кроме того, в правую часть (3.8) введены фиксированные зависимости В** (Г*) при 1=1, 2, 3, 4, найденные ранее для модельного потенциала 12 : 6 (см. разд. 6.2).
Для С02 при повышенных температурах имелись опытные данные МЭИ и потому экстраполяция на область давлений 600—1000 бар облегчена. В качестве базисных в этом случае использованы опытные данные [3.12, 3.62, 3.75]. Полученные таким образом числовые результаты (1965 г.) использованы нами при построении уравнения состояния.
Необходимо обратить внимание на тот факт, что изолинии (z—l)v в q, Г-диаграмме являются монотонными кривыми во всей однофазной области, однако при фазовых переходах они, равно как и изобары, имеют излом *. Поэтому максимальные значения плотности, полученные экстраполяцией изолиний (z—l)v = 0 из газовой фазы, соответствуют q3Tb, а не Qo, max, как принимается в [3.76].
