Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
На основе измеренных экспериментально и усредненных за период измерения величин изобарная теплоемкость определялась по соотношению
где сРу г — теплоемкость при заданном давлении и температуре Ру ср,зоо — теплоемкость при этом же давлении и температуре 300° С; № — мощность калориметрического нагревателя; <7 — поправка на теплообмен калориметра с окружающей средой; Ае — э. д. с. дифтермопар калориметров, отнесенная к одному спаю; 6? — суммарная поправка на паразитную э. д. с. дифтермопары и эффект дросселирования, индексы «о.к» и «к.р» относятся соответственно к основному калориметру и калориметру-расходомеру.
(5.8)
224
Поправки Ы0.к и б^к.р определяли в специальных опытах с выключенными нагревателями калориметров*. Измерения э. д. с. термопар осуществляли потенциометром Р-306 и в части опытов потенциометром Р-308, а токов и напряжений на нагревателях и э.д. с. тепломеров потенциометром Р-307 и в части опытов Р-309. Давление исследуемого вещества измеряли грузопоршневым манометром МП-600 класса 0,05.
1б\-1-п--—I
12
8
50 40 50 1Л
Рис. 60. Изобарная теплоемкость в сверхкритиче-кой области двуокиси углерода:
1 — опытные данные ВТИ [5.26, 5.28] для разбавленной смеси С02 — Ы2 (при ^0,3%); 2 — данные Ривки-
на и Гукова для чистой С02; 3 —данные расчета по уравнению состояния
На этой установке Ривкин и Гуков провели три серии измерений на семи изобарах в интервале Г = 285 —403 К и р = = 88 — 295 бар. Первые две серии опытов выполнены на осушенной двуокиси углерода с чистотой 99,8—99,9% и полученные результаты опубликованы в [5.26, 5.27]. В третьей серии
* Максимальная величина 6/0.к составляла 0,12 К, в то время как 6/к.р была меньше 0,02 К.
15-2961 225
опытов, результаты которых опубликованы в [5.28], выполнено исследование изобарной теплоемкости разбавленных растворов СОг — N2. В этих опытах концентрацию азота (хцл) изменяли от 0,12 до 1,0%.
В [5,28] установлено, что увеличение примеси азота приводит к уменьшению величины максимума теплоемкости и к смещению «пика» теплоемкости в область меньших температур (рис. 60), причем эта тенденция усиливается лб мере приближения к /?кр (73,84 бар). Так, при изменении концентрации примеси от 0 до 1% величина Ср,шах уменьшается при давлении 88 бар на 8%, при давлении 98 бар — на 6% и при давлении 117 бар — на 2%. Зависимость теплоемкости ср от концентрации примеси вблизи максимумов оказалась, как и следовало ожидать, очень сильной *. По данным [5.28], наибольшее отклонение значений ср при изменении концентрации примеси от 0 до 1% и фиксированных р и Т достигает 65% при давлении 88 бар, 25% при давлении 98 бар, 10% при давлении 117 бар и лишь при (Г — Гтах) ^40 К влияние примеси (до 1%) становится малозаметным.
В результате специальной обработки опытных данных [5.26, 5.28], полученных для разбавленных растворов СОг — N2, в [5.28] были найдены значения ср для чистой С02(хы2 = 0) на изобарах 88,26, 98,56 и 117,68 бар. Эти данные приведены в табл. 47. В табл. 48 сведены экспериментальные данные [5.26, 5.28] при давлениях выше 177,68 бар. Данные табл. 48 относятся не к чистой С02, а к разбавленному раствору С02 — ~Ы2с Хы2 = 0,15 — 0,30%. Но при р > 120 бар влияние таких примесей становится незначительным и эти опытные данные можно использовать наравне с другими при разработке уравнения состояния чистой С02.
По оценке авторов, максимальная погрешность измеренных ими значений теплоемкости лежит в пределах 1,3—2%.-Со своей стороны заметим, что указанная оценка относится ср, t
к значениям ——— непосредственно полученным в опытах Ср, зоо
[5.26, 5.28]. Для Определения значений ср, *, которые и представлены в табл. 47 и 48, авторы использовали усредненные табличные величины сР,зоо [5.11, 5.12]. Эти значения сР,зоо завышены по сравнению с табличными данными настоящей работы в среднем на 0,5% и, следовательно, для тех же
Ср' ' | мы получили бы в нашем случае более низкие
ср, 300 /оп
(на 0,5%) значения (ср,г)оп.
* Влияние примеси азота (воздуха) на теплоемкость сР СОг оказывается существенным также и при докритических давлениях вблизи линии конденсации [5.6]. Калориметрическое исследование системы СОг —N2 при больших хяй проведено в [5.1].
226
Таблица 47
ср, кДж/(кг-К), при р, бар
88,26 98,56 117,68
(1) (2) (1) (2) (1) (2)
306,15 5,04 4,947 — — — —
307,15 5,59 5,523 — — -
308,15 6,32 6.349 — — — —
309,15 7,45 7,585 — — — —
310,15 9,39 9,502 — — — -
311,15 12,2 12,18 4,94 5,057 — —
312,15 14,3 14,20 5,38 5,517 — —
313,15 13,6 13,13 5,92 6,074 3,52 3,531
314,15 11,1 10,77 6,55 6,729 3,63 3,645
315,15 8,90 8,724 7,28 7,436 3,75 3,768
316,15 7,32 7,240 7,99 8,071 3,89 3,902
317,15 6,20 6,181 8,48 8,445 4,04 4,046
318,15 5,37 5,408 г, 8,56 8,421 4,19 4,199
319,15 4,76 4,824 8,22 8,032 4,35 4,360
320,15 — — 7,59 7,430 4,52 4,525
321,15 — — 6,90 6,768 4,68 4,690
322,15 — — 6,25 6,139 4,84 4,846
323,15 — — — — 4,98 4,985
