Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
н 283—353 90—100
н 423—773 25—220
и* 293—496 15—220
бг 253-343 6—60
4.28] 4.26] 4.26] 4.27] 4.21]
[4.20] [4.29]
[4.32]
4.22] 4Г31] 4.17]
[4.Ю] [4.1]
[4,6]
Непосредственные (прямые) измерения энтальпии были выполнены при низких температурах методом непосредствен-
171
ного нагрева [4.17, 4.26, 4.27, 4.31], а при повышенных температурах— методом адиабатного дросселирования [4.10].
По ряду причин, указанных в предыдущем издании этой книги [4.4], опытные данные Дженкина с соавторами [4.26,4.27] оказались недостаточно точными и не учитывались ни одним из составителей термодинамических таблиц.
В работе Колбасова [4.17] основной задачей было исследование теплообмена в околокритической области СОг. Автор не приводит опытных данных об энтальпии, но сообщает, что вычисленные по этим данным значения теплоемкости ср имеют погрешность порядка 5% и удовлетворительно согласуются с расчетами Михельса и де Гроота [1.87]. Коппел и Смит [4.31] также измеряли энтальпию С02 на опытном участке, предназначенном для исследования теплообмена в околокритической области. Пересчитанные нами в [4.4] данные этой работы приведены в табл. 36.
Таблица 36
Данные Коппела и Смита об энтальпии двуокиси углерода *
Я, кДж/кг, при р, бар
т, к 72,395 73,853 75,843 77,566 79,290 82,738
291,48 294,26 299,82 302,59 303,70 304,15 304,82 305,37 305,93 306,48 307,04 307.59 308,15 309,26 310,93 316,48 322,04
540,4 549,0 571,3 590,2 672,3 679,7 687,4 693,2 697,9 701,6 705,1 708,1 711,2 716,0 722,8 739,3 750,9
539,9
548,1
570,2
585,8
596,9
634,2
675,6
683,9
689,3
693,7
697,9
701,8
704,9
710,0
716,7
735,12
747,9
539,9 547,6 569,0 583,7 592,3 597,4 606,2 640,4 666,0 677,9 684,2 689,1 693,5 700,7 709,1 729,8 743,0
538,8 546,9 567,6 581,3 588,6 592,1 597,9 604,6 614,8 645,6 666,5 673,9 680,9 690,0 700,5 724,6 740,0
538,3 546,5 566,5 579,3 585,5 588,3 593,0 597,2 602,5 609,3 620,0 646,5 662,8 677,2 692,1 719,3 736,0
537,4 545,3 564,1 574,6 580,0 582,3 586,0 589,5 593,2 596,9 601,4 607,2 613,2 637,2 669,5 705,8 725,6
* В этом случае энтальпия кипящей жидкости при —40° С равна 411,3 кДж/кг, а не нулю, как в [4.31].
В работе Вукаловича й Масалова [4.10], выполненной в лаборатории теоретических основ теплотехники МЭИ, измерения энтальпии СОг проведены на специализированной установке, и, кроме того, другим методом. На основании численно-графической обработки этих опытных данных Масалов составил
термическое уравнение г = Т) с двумя температурными
172
функциями и рассчитал по нему Я, ^-диаграмму для температур выше 423 К и давлений до 200 атм [4.11]. Полученные в [4.10, 4.11] значения Я отличаются от табличных данных монографии [4.4] не более чем на 2—4 кДж/кг.
Изотермический и адиабатный дроссель-эффект. Экспериментальное исследование процесса изотермического дросселирования позволяет непосредственно определить зависимость энтальпии от давления. Как известно,
\др)т р \дт)р
~*т?(Г5г)р,~1' (4Л)
где А{ — коэффициенты уравнения состояния вида
г = 1-Ь2 ЛД7><-. (4.2)
Из соотношений (4.1) и (4.2) следует, что опытные данные об изотермическом дроссель-эффекте могут быть использованы не только для построения Я, Г-диаграммы, но и для составления уравнения состояния *. Заметим, что практическая реализация метода изотермического дросселирования сложнее, чем, например, адиабатного дросселирования, но вместе с тем появляется возможность обеспечить, по крайней мере с принципиальной точки зрения, более высокую точность опытных данных даже при небольших расходах исследуемого вещества.
Наиболее полные и тщательные измерения изотермического дроссель-эффекта СО2 выполнены Булле и Эртелем с соавторами в лаборатории теоретических основ теплотехники МЭИ [4.6]. Полученные в этой работе опытные данные хорошо согласуются с таблицами монографии [4.4], что свидетельствует, в частности, о высокой надежности исходных р, у, Г-данных (см. разд. 3.1) в рассматриваемом интервале температур и давлений, т. е. при Т > 273 К и р ^ 50 бар. В [4.6] установлено также, что полученные ранее в [4.22] опытные данные о 6т существенно занижены (до 3—7%).
Значительно более полные сведения имеются об адиабатном дроссель-эффекте двуокиси углерода (см. табл. 35). Различают дифференциальный и интегральный дроссель-эффекты. Дифференциальный адиабатный дроссель-эффект выражается уравнением
45 Так, например, Каганер [4.14] по измерениям бг для азота составил простое уравнение с двумя характеристическими постоянными, которое тем не менее передает термические и калорические свойства N2 лучше, чем более сложное уравнение Битти — Бриджмена.
173
1дТ\__(дН/др)т
\др )н ~ ср
(4.3)
а интегральный — уравнением
Т2-Тг= 1*?Лр.
(4.4)
Впервые измерения дифференциального дроссель-эффекта С02 выполнены Джоулем и Томсоном еще в 1860 г. [4.35]. Позднее \1 С02 исследовали Кестер [4.28], Дженкин с соавторами [4.26, 4.27]. Барнетт [4.21] измерил эффект Джоуля — Томсо-на в двуокиси углерода в интервале температур 429—390 К при давлениях 20—75 атм. Но измерения Барнетта считались недостаточно точными, в частности из-за наличия в исследуемой С02 примесей воздуха, доходивших до 1,5%. Наиболее полные и надежные сведения об адиабатном дроссель-эффекте С02 получены в 1942 г. Роэбуком, Мерреллом и Миллером [4.32]. Измерения дроссель-эффекта С02 проведены по методике, использованной ранее Роэбуком с сотрудниками при исследовании воздуха, гелия, аргона, азота и смесей Не — N2 и Не — Ау. Однако, небольшие усовершенствования экспериментальной установки, сделанные в работе [4.32], позволили существенно уменьшить разброс точек, несмотря на более сложные, чем раньше, условия эксперимента. В работе [4.32] также детально исследовано влияние примеси воздуха на измерения дроссель-эффекта С02, которое оказалось весьма существенным. В основных опытах содержание воздуха было меньше 0,1% (по объему). В этой же работе установлено, что из-за имевшейся ранее ошибки в тарировке поршневого манометра прежние измерения дроссель-эффекта, выполненные Роэбуком с сотрудниками до 1938 г., должны быть скорректированы *. Скорректированные значения \х для Ау, N2, Не и смеси Не — N2 приведены в справочнике [4.33].
