Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях - Зубарев В.Н.
ISBN 5-283-00108-3
Скачать (прямая ссылка):
Использование потенциала сферической оболочки резко увеличило точность уравнения состояния ксенона. Обработано 87 экспериментальных точек: 28 точек из работы [44], Il точек из [45], 23 точки из [43], 25 точек из [33]. Область обработки экспериментальных данных показана штриховкой на рис. 2.5. Она лежит в интервале температур 323—723 К и плотностей 0—600 кг/м-\
Второй, третий и четвертый вириальные коэффициенты потенциала сферической оболочки, рассчитанные в работах [6 8], аппроксимированы с высокой точностью полиномами по обратной приведенной температуре. Аппроксимация В* и С* произведена в интервале 7^ = 0,6-^10, D*—в интервале Г* = 0,9= 10.
60 Таблица 2.8. Варианты обработки ргТ-данных ксенона с помощью потенциала
Леииарда-Джонса (12-6)
Интервал тем- Число Функционал VlO3- м3/кг є/А, К Литература
ператур, К точек
298—423 40 30 000 0,298 178,8 [44]
373—423 30 4400 0,542 199,8
398—423 8 488 0,981 176,9
273—773 14 17 500 0,902 126,5 [45]
373—773 11 172 0,514 211,4
423—773 10 55 0,460 221,1
298—573 24 25 000 0,674 157,7 [43]
323—573 11 6143 0,584 150,2
398—573 8 513 0,273 224,2
Поправка на неаддитивность в третьем вириальном коэффициенте не вводилась.
Третий параметр потенциала г* сферической оболочки для ксенона принят равным 2,5. Средняя квадратическая погрешность аппроксимации экспериментальных данных полученным уравнением состояния составляет 0,10%, т. е. точность уравнения находится в соответствии с точностью заложенных в него экспериментальных данных.
По полученному уравнению состояния рассчитаны таблицы термодинамических свойств ксенона. При этом идеально-газовая теплоемкость считалась постоянной в широком интервале температур и комплекс C0pIR=2,5 [36, 42]. За начало отсчета энтальпии принято состояние кристалла при 0 К. Теплота сублимации при температуре 0 К по данным [37] равна 120769,23 Дж/кг. Поэтому комплекс, используемый в программе расчета термодинамических функций, имеет вид
(Л°—А8 + Ah °0 H(RT) = 2,5 + 1,907186т,
(2.19)
где T= 1000/Т.
В [42] значения стандартной энтропии ксенона в идеально-газовом состоянии приводятся от 293,15 К, поэтому за базовую точку отсчета энтропии принимаем T= 293,15 К, и для расчета величины s°/R получаем
Г C°dT(s°\ RR J RT \R J 293il
+
р, МПо
293,15 c0 t
f^ln-
R 293,15 Или с учетом констант имеем S0IR=20,353718 + 2,51п(Г/293,15). (2.20)
Рис. 2.5. Область обработки данных о сжимаемости газообразного ксенона: /—[43]; 2— [44]; 3— [45]; 4— [33] Значения основных величин, используемые при расчете таблиц теплофизических свойств ксенона:
масса моля р= 131,30 г/моль; газовая постоянная R=63,323 ДжДкг • К); теплота сублимации при OK АЛ 8= 1,20769,23 • IO5 Дж/кг; константы потенциала сферической оболочки: b0=0,666669 ¦ IO-3 м3/кг; е/к=327,963 К.
Константы аппроксимации приведенных вириальных коэффициентов:
а0=5,28450719 ¦ 10"1 c0 = 1,72333386 ¦ 10"1 я, = -2,01111553 • 10"1 C1 =5,68449614 IO"1 O2= -5,51370335 ¦ 10° c2= -3,74179650 ¦ 10°
c3= 1,10382618 IO1 c4= -1,74717686 IO1 c5 = 1,73821830 IO1 c6=-1,06315952 IO1 c7 = 3,53988087 ¦ 10° c8=-5,15322845 IO"1
а3 = 1,37348921 IO1 а4=-2,34337859 IO1 а5=2,48024779 ¦ IO1 а6= —1,58065834- IO1 а7 = 5,51319256 -10° O8= —8,05689249- IO-1
d0 = 1,26126720-IO"2 Cl1 = 1,04147677 • 10° ^2=-7,18032235 10° </3=2,69533520- IO1 ^4= —6,04337878 • IO1 І/, = 7,66124754- IO1 d6= -4,98246799 • IO1 dn = 1,29550787 ¦ IO1
Для расчета таблиц теплопроводности и вязкости ксенона применен потенциал Леннарда-Джонса (12-6). Константы потенциала получены в результате обработки данных о вязкости и теплопроводности ксенона при атмосферном давлении из работы [34] и данных о вязкости и теплопроводности при повышенном давлении из работы [33]. Константы имеют следующие значения: e/A:=294,11070 К; b0 =0,5493196 IO"3 м3/кг; погрешности: 8ті = 0,15%; 8).=2,2%.
Расчет вязкости и теплопроводности ксенона производился по уравнениям (1.24)—(1.27) с использованием констант аппроксимации соответствующих функций, приведенных в § 2.1.
Авторы отдают себе отчет в том, что применение различных потенциалов межмолекулярного взаимодействия для расчета равновесных и неравновесных свойств ксенона снижает теоретический уровень предлагаемых таблиц. Однако такое решение является вынужденной мерой, так как вязкостные и теплопровод-ностные вириальные коэффициенты по сферически симметричному потенциалу не рассчитаны.
Рассчитанные значения теплофизических свойств ксенона приведены в табл. 2.9 и 2.10.
Таблица 2.9. Ксенои
P P 2 h І сР
T= 500 К
0,1 3,16 0,9991 199,8 1,374 0,095 0,159
1,0 31,87 0,9911 198,8 1,227 0,096 0,163
2,0 64,31 0,9823 197,6 1,181 0,096 0,167
3,0 97,33 0,9735 196,4 1,154 0,097 0,172
4,0 130,94 0,9649 195,2 1,134 0,098 0,177
5,0 165,13 0,9563 194,0 1,118 0,099 0,182
6,0 199,91 0,9479 192,8 1,104 0,099 0,187
8,0 271,23 0,9316 190,4 1,082 0,101 0,199
10,0 344,82 0,9160 188,0 1,064 0,102 0,211
12,0 420,52 0,9013 185,5 1,049 0,103 0,224
16,0 577,25 0,8754 180,6 1,023 0,106 0,251
