Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях - Зубарев В.Н.
ISBN 5-283-00108-3
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, нельзя считать, что в настоящее время решение задачи зависимости параметров потенциала от температуры является исчерпывающим, однако ясно, что изменение параметров потенциала невелико и может проявиться лишь при очень высоких температурах.
В связи с этим параметры потенциала принимаются постоянными, но погрешность параметров при высоких температурах принимается большая, чем указана в (1.52). Можно считать, что при 1500 и 2000 К погрешность параметров потенциала следует увеличить на 1 и 2% соответственно. Значения этих погрешностей приведены в табл. 1.3.
Таблица 1.3. Погрешности параметров потенциала
Параметр 1000 К 1500 К 2000 К
А (е/к), К 1,18 2,19 3,20
Ab0 • IO3, м3/кг 0,0136 0,0338 0,0540
26 Таблица 1.4. Погрешность расчета фактора сжимаемости
Производные и погрешность Параметры состояния
р, МПа 1000 к 1500 К 2000 К
8(ФУ 1/К —, г/см3 Sb0 Az 50 -0,00044 0,0986 0,00186 (0,16%) -0,00012 0,0650 0,00246 (0,22%) -0,00004 0,0477 0,00270 (0,25%)
Sz JTTTv 1/к 8 (е/к) 8z , 3 JT' г/см Sb0 Az 100 -0,00062 0,229 0,00383 (0,29%) -0,00015 0,141 0,00510 (0,41%) -0,00004 0,101 0,00558 (0,47%)
8z НФУ /к Sz JT^ tIcm Sb0 Az 150 — -0,00012 0,227 0,00794 (0,59%) 0 0,160 0,00864 (0,68%)
Принимая эти значения погрешностей параметров потенциала, можно рассчитать погрешность всех термодинамических и переносных величин в области экстраполяции.
В табл. 1.4 приведены результаты расчета максимально возможной погрешности фактора сжимаемости для воздуха [формула (1.46)].
Из табл. 1.4 видно, что эти погрешности в общем невелики. Обращает на себя внимание, что в точке 50 МПа и 1000 К, непосредственно примыкающей к области экспериментального исследования, где при расчете Az погрешности е/к и A0 были взяты по (1.52), получилась погрешность 5z=0,16%, что вполне соответствует точности экспериментальных данных, положенных в основу получения уравнения состояния и определения параметров потенциала.
Средняя квадратическая погрешность фактора сжимаемости, вычисленная по формуле (1.48) с вероятностью 0,95, будет примерно в 1,5 раза меньше значений, указанных в табл. 1.4.
Погрешность расчета калорических функций может быть получена с помощью формул типа (1.47) и (1.49).
Теперь представляется возможным дать некоторую общую оценку погрешности приведенных в таблицах значений термодинамических величин для всех газов.
Так как полученные уравнения состояния газов имеют примерно одинаковую точность и основной вклад в погрешность определения параметров потенциала вносит систематическая погрешность, влияние которой изучается с помощью искажения термодинамической поверхности, то можно приближенно для всех газов принять одинаковые погрешности табличных значений (разумеется, это не точный расчет, однако дает общее представление о точности
27 таблиц в области экстраполяции): & = 0,2н-0,7%; Л/; = Зн~6 кДж/кг; As= =0,02-=-0,04 кДжДкг К); 5с = 0,3.-0,8%; Scll=O,3-0,8%; 5а=0,Зч-1%; 5к=
=0,2-г 1%.
Максимальные значения указанных погрешностей относятся к большим давлениям. Все приведенные значения имеют смысл максимально возможных погрешностей. Средние квадратические погрешности при вероятности 0,95 будут примерно в 1,5 раза меньше.
Необходимо, однако, учесть, что при использовании различных потенциалов межмолекулярного взаимодействия табличные величины в области экстраполяции будут все же различаться.
Как уже упоминалось, соответствующий анализ проведен для диоксида углерода; он показывает, что вид потенциала все же оказывает влияние на термодинамические свойства. И это обстоятельство также следует учитывать при оценке точности таблиц.
Оценка табличных значений вязкости и теплопроводности производилась также по методу, изложенному выше, т. е. на основании погрешностей параметров потенциала. Дополнительным здесь является влияние погрешностей параметров потенциала на вязкость и теплопроводность при низкой плотности.
Анализ и расчеты показывают, что можно рекомендовать следующие погрешности: 5г] = 1 — 3%; 6Х = 2— 5%.
Раздел второй
Одноатомные газы
2.1. Аргон
Перечень и краткая характеристика основных работ, содержащих экспериментальные данные о плотности аргона в газообразном состоянии, представлены в табл. 2.1.
Подробный анализ указанных в табл. 2.1 работ выполнен в монографии [33], поэтому здесь приведем лишь краткие сведения о них.
Наиболее тщательное экспериментальное исследование сжимаемости аргона выполнено в Амстердамской лаборатории Михельсом с соавторами [30, 31].
Таблица 2.1. Экспериментальные исследования плотности аргоиа в газообразном состоянии
AT, К Ар, МПа Автор Литератур-
ный источник
173,15—223,15 2,0—10 Хольборн, Otto (1924) [28
573,15—673,15 2,6—10 Хольборн, Otto (1924) [29
273,15—423,15 2,0—290 Михсльс, Виджикер (1949) [30
118,15—248,15 0,7—105 Михельс, Левельт, де Гра- |31
аф (1958)
573,15—1223,15 2,5—100 Лекок (1960) [32]
302,05—673,57 10—53,5 Рабинович (1976) [33]
28 1200 JJK
Рис. 2.1. Область обработки данных & сжимаемости газообразного аргона: /—[28]; 2—[29]; J- [30]; 4— [31]; J-[32]
