Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
135
области отклонения измеренных в [3.72] значений г((>, Т) становятся систематическими (так же как и в случае рн).
Вблизи критической точки, как известно, производная (дд/др)т велика и поэтому для оценки вероятных погрешностей опытных данных характерными являются отклонения по давлению 6Р, а не по плотности бР. По нашей оценке, максимальная ошибка опытных данных [3.72] порядка 6Р«0,15%.
Работы лаборатории теоретических основ теплотехники МЭИ. В [3.9, ЗЛ2, 3.14, 3.30] исследования ру а, Г-зависимости СОг выполнены в различных областях диаграммы состояний и на трех различных экспериментальных установках.
Первая экспериментальная установка [3.9, 3.12] предназначена для «точечных» измерений при повышенных и высоких температурах и не имеет ртутного разделителя. Здесь применен безбалластный пьезометр постоянного объема с одним горячим вентилем, а количество исследуемого вещества, содержащегося в пьезометре, определяется с помощью отделяющейся емкости, заполненной адсорбентом. Схема экспериментальной установки изображена на рис. 27. Порядок проведения эксперимента следующий.
Через 2—4 ч после включения электронагревателя в термостате устанавливается равномерное поле температур. Пьезометр 5 заполняют специально подготовленной для исследования двуокисью углерода при необходимом давлении. Через 5—10 мин после впуска газа давление стабилизируется. Равновесное состояние считается достигнутым, если давление и температура сохраняются неизменными в течение 20—30 мин. После измерения температуры и давления газа «горячим» вентилем 7 в пьезометре отсекают известный объем газа и из соединительной коммуникации «горячий» вентиль 7—стакан 4 с адсорбентом форвакуумным насосом / в течение 5—10 мин эвакуируется газ (до давления 10~2 мм рт. ст.). Затем двуокись углерода медленно выпускается в предварительно подготовленный и взвешенный стакан 4У охлаждаемый до — (80—100)° С. Процесс адсорбции заканчивается через 5—10 мин, пьезометр вновь заполняют газом и опыт повторяют при той же температуре, но при ином давлении.
После завершения адсорбции С02 снятый холодный стакан помещали в сушильный шкаф и прогревали до полного удаления влаги, сконденсировавшейся на его поверхности. Затем слабо нагретый стакан охлаждали при комнатной температуре и многократно взвешивали.
Намеченная программа измерений выполнена в два этапа: первый включал измерения в интервале температур 75—500° С при давлении до 300 бар [3.9], второй — в интервале температур 40—800° С при давлениях до 600 бар [3.12, 3.13]. В промежутке между этапами экспериментальная установка улучшена в конструктивном отношении и заменены не только основ-
136
Рис. 27. Схема установки Вукаловича и Алтунина: /, 16 — форвакуумные насосы; 2 — поршневой манометр; 3—масляный пресс низкого давления; 4— стакан с адсорбентом; 5 —пьезометр; б — масляный пресс высокого давления; 7 — «горячий» вентиль; 8 и 0 — пружинные манометры; 10 — баллон с азотом; // — баллон с С02; /2—фильтр с _ алюмогелем; 13 — электроконтактный манометр; /4 —сосуд Дьюара с жидким азотом; /5—сосул-
ек хранилище очищенной С02; 17 — диффузионный насос; 18 — термокомпрессор; /9 —масляный пресс
высокого давления; 20 — дифференциальный манометр - * "
ные узлы, но и почти все измерительные приборы. Основная серия измерений [ЗЛ2, ЗЛЗ] выполнена на трех пьезометрах (31, 38 и 325 см3), изготовленных из жаропрочного сплава марки ЭИ-607.
В [3.9, ЗЛ1] на основании опытных данных [3.8, 3.26, 3.45] установлено, что при исследовании сжимаемости СОг в рассматриваемой области состояний возможные ошибки из-за сорбции, диффузии и химических реакций несущественны.
Рабочий объем пьезометра при давлении и температуре опыта вычислялся по предварительно найденному объему его при комнатных условиях, а поправки на термическую АУ* и барическую АУР деформации пьезометра вводили расчетным путем:
Ур = И20о с [1 + За (/ - 20) +• р (р - 1)]. (З.П)
Начальный объем пьезометра определяли многократными (8-ЫО) калибровками по дистиллированной воде. Средняя квадратическая ошибка определения искомого значения У20вс не превышала 0,03%. Для вычисления поправки на барическую деформацию пьезометра использовали формулу Ляме*. При этом зависимость модуля упругости стали 1Х18Н9Т и ЭИ-607 принята по данным Центрального котлотурбинного института (ЦКТИ) [3.33]. Принятые для расчета поправки на термическую деформацию пьезометра значения коэффициента линейного расширения приведены в [3.11] и получены в результате осреднения опытных данных МЭИ [3.37]^ ЦКТИ [3.33] и ВТИ [3.37а]. Погрешность принятых значений а не более 2%.
В качестве «горячего» вентиля пьезометра использованы вентили постоянного объема. Конструктивное оформление этого вентиля показано на рис. 28. Корпус и игла вентиля изготовлены из сплава ЭИ-607, шток — из быстрорежущей стали, подвергнутой специальной термообработке.
Термостатом является массивный медный блок, снабженный тремя электронагревателями. Для контроля изотермично-сти оболочки пьезометра служат шесть хромель-алюмелевых термопар с идентичными тарировочными характеристиками, заложенные то периферии медного блока, и два платиновых термометра сопротивления, помещенные в вертикальных пазах между пьезометром и медным блоком. Разница температур по высоте пьезометра, измеренная термометрами сопротивления, не превышала 0,02—0,04 К, а вариация средней температуры термостата не превышала 0,01—0,02 К.
