Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Из уравнения (4.1) следует, что при р —*0
Это соотношение устанавливает связь второго вириального коэффициента Ві(Т) с изотермическим дроссель-эффектом при нулевом давлении бт° и может быть использовано для
* Полученные в 1955—1956 гг. во ВНИИ «Гелиевая техника» экспериментальные данные о дроссель-эффекте для аргона, воздуха и азота значительно выше измеренных Роэбуком с соавторами в 1930—1935 гг., что послужило основанием для критики использованной Роэбуком методики измерений. Однако позднее было установлено, что эти данные должны быть уменьшены на 5% в связи с ошибкой в градуировке газометра установки. Кроме того, необходимо учесть корректировку данных Роэбука. Отсюда следует, что критические замечания, сделанные в [4.13, 4.19], также должны быть пересмотрены.
1 г р йТ йТ\Т)
(4.5)
174
оценки взаимной согласованности термических и калориметрических опытных данных при невысоких плотностях. Рис. 43 дает наглядное представление о степени согласованности измеренных величин бт° и |л° с рассчитанными по /?, г\ Г-данным в [4.4]. Нетрудно видеть, что при низких температурах рассчитанные Значения бт° очень хорошо согласуются с результатами измерений [4.6], но \і°оп < |д°асч и расхождение с данными [4.32] закономерно увеличивается по мере понижения температуры, достигая ~7% при Г = 248 К и р « 1 атм. Последующий анализ и сравнительные расчеты показали, что при повышенных давлениях опытные данные [4.32] корректны и удовлетворительно согласуются как с табличными данными настоящей работы, так и с независимыми измерениями \і9 выполненными Алтуниным и Гуреевым [4.1].
$,°см5/моль
700
500
°\ °\ і
•V о -1 • -2 д -J
200 500 400 Ш тк
Рис. 43. Зависимость изотермического дроссель-эффекта при нулевом дав*-
лении от температуры по данным:
/ —Эртеля с соавторами; 2 — Роэбука, Меррелла и Миллера; 3 —Чарнли, Роулинсона
и Саттена; 4 — по уравнению (6.34)
Кривая инверсия. На кривой инверсии изотермический и адиабатный дроссель-эффекты обращаются в нуль. Кривая инверсии одновременно является линией, на которой располагаются максимумы изоэнтальп в Г, р-диаграмме и минимумы изотерм в Я, р-диаграмме.
В [4.32] определены значения Г, соответствующие максимумам экспериментальных изоэнтальп, при давлениях до 200 бар. Для высоких давлений значения Т и р на кривой инверсии вычислены в работах [1.87] и [1.89] на основании графоаналитической обработки опытных данных о сжимаемости, по-
175
лученных в Амстердамской лаборатории [3.75]. Здесь параметры кривой инверсии найдены из условия, что
Кроме того, в [1.87] контрольный ряд значений р ^ Т найден по минимумам изотерм в Я, р-диаграмме.
Для оценки положения правой ветви кривой ийверсии при повышенных давлениях в [4.4] и [4.34] использованы табличные данные Прайс [1.94], полученные на основании графической обработки опытных данных Кеннеди. Максимальная температура на кривой инверсии Г0,г, при которой бт° = 0, определена с помощью соотношения (4.5) по температурной зависимости второго вириального коэффициента и равна 1323 К по [4.4] и 1275 К по [4.34].
Р,оар
800
400
• -7 о -2 v -3 д -4 --6
уЧ
\ V я? ,
и200
600
1000
1«
Рис. 44. Некоторые линии экстремумов термодинамических свойств в р, Г-диаграмме по данным:
/ — Роэбука, Меррелла и Миллера; 2 — [1.87]; 3 — [4.34]; 4 — [4.15]; 5 — [4.4]; 6 — по уравнению состояния; / — кривая насыщения; // — кривая Бойля; /// — линия 2—1; IV — кривая инверсии
Из рис. 44 и 45 следует, что на левой ветви кривой инверсии двуокиси углерода рассчитанные нами значения р, Т, д хорошо согласуются с литературными данными. Но на правой ветви кривой инверсии различия остаются существенными.
В связи с этим обратим внимание на работы [4.16] и [4.25]. В [4.16] получены следующие обобщенные оценки для термических параметров узловых точек на кривой инверсии: ти «
176
« 6,722кр, яи = 11, т0, г = 18гКр. В [4.25] по данным о кривой инверсии для группы криогенных веществ (Аг, N2, СО, СН4, С2Н4 и др.) составлено обобщенное уравнение кривой инверсии:
ти = — 36,275 + 71,598т—41,567т2 + 11,826т*-
— 1,6721т4 +• 0,091167т*. (4.7)
600
300
О
1 \ д -1
> %д у-? Е
) -г 1 V 1_-—1
500 800 1100 Т,К
Рис. 45. Некоторые линии экстремумов термодинамических свойств в Т-диаграмме по данным:
/ — [4.34]; 2 — [4.15]; 3 —по уравнению состояния; / — кривая насыщения; // — кривая Бойля; /// — линия г = 1; IV— кривая инверсии
4.2. Экспериментальное исследование энтальпии и дроссель-эффекта при высоких давлениях
Ниже описаны экспериментальные установки, использован» ные для исследования изоэнтальп [4.32], энтальпии [4.10] и изотермического дроссель-эффекта [4.5] сжатой двуокиси углерода.
Установка Висконсинского университета. Основным элементом установки является дроссельное устройство, схематически изображенное на рис. 46*. Исследуемый газ подают во внешнюю гильзу 1, омываемую термостатирующей жидкостью с температурой Г4. Проходя через микропоры фарфоровой трубки 2, газ дросселируется и его температура изменяется до Г2. Внутри фарфоровой трубки размещена гильза 3, в ко-
