Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях - Зубарев В.Н.
ISBN 5-283-00108-3
Скачать (прямая ссылка):
Критический анализ экспериментальных данных о вязкости неона низкой плотности показывает [33, 59], что имеются существенные систематические расхождения между данными, полученными Траутцем, и результатами Кестина [60, 61], Смита [62, 63] и Гуевары [64]. Данные Кестина, Смита и Гуевары получены различными методами и согласуются между собой в пределах 2,5%. Сравнение их с данными Траутца показывает, что при температурах до 700 К наблюдается хорошее согласование; при более высоких температурах данные Траутца систематически занижены, причем расхождения возрастают по мере увеличения температуры и достигают 4% при T= 1100 К. Для исследования отобраны 57 экспериментальных значений вязкости неона низкой плотности: данные Кестина [60, 61], Смита [62, 63] и Гуевары [64], охватывающие область температур T= 140Н-2100 К. Относительная погрешность данных принята равной 1%.
Уравнения вязкости и теплопроводности газообразного неона низкой плотности находились в виде теоретически обоснованных уравнений (1.24) и
72 (1.27). Использованы те же значения констант аппроксимации интеграла столкновения, что и в §2.1.
В совместную обработку включены также данные о неравновесных свойствах неона при повышенном давлении. Сюда относятся данные о вязкости неона при повышенном давлении, полученные Кестиным и Уайтлоу [65], Флином [66], Рабиновичем [33] и Слюсарем [68], и данные о теплопроводности Зенгерса [69], Тюфо [70], Голубева и Шпагиной [71] и Васильковской и Голубева [72] в интервале плотности р=0-н 100 кг/м3. Температурная область исследования вязкости T= 200 -г- 523 К и теплопроводности T= 150-^600 К; относительная погрешность 6г) = 1%; 8). = 2%.
Уравнения вязкости и теплопроводности неона умеренной плотности найдены в виде вязкостного и теплопроводностного вириальных уравнений (1.43) и (1.44).
Константы потенциала Леннарда-Джонса (12-6) определены при минимизации функционала (1.18). Обработано 222 экспериментальных значения сжимаемости, 108 значений теплопроводности низкой плотности, 175 значений теплопроводности умеренной плотности, а также соответственно 57 и 99 значений вязкости низкой и умеренной плотности.
Средние квадратические погрешности аппроксимации экспериментальных данных составили , %: 8z=0,083; 5rj =0,928; 8т|0= 1,040; Sif n=0,868; 8).= 1,643; 8).0= 1,898; SP n =1,477.
Таким образом, получены единые константы потенциала и согласованные уравнения сжимаемости, вязкости и теплопроводности неона низкой и умеренной плотности, описывающие экспериментальные данные о равновесных и неравновесных свойствах неона с точностью, соответствующей точности используемых опытных данных. Эти константы мало отличаются от тех, которые получены при обработке только данных о плотности.
С помощью этих уравнений, а также известных термодинамических соотношений (см. § 1.6) рассчитаны таблицы теплофизических свойств неона в широком интервале температур как в области существования экспериментальных данных, так и в области высоких температур и давлений, где опытных данных нет. В качестве верхней границы температурного интервала выбрана температура начала ионизации Тв = 3000 К, в качестве нижней границы Tu=200 К, ниже которой начинают сказываться квантовые эффекты, не учитываемые в настоящей работе.
Область давления при расчете таблиц определяется предельной плотностью, при которой использовались экспериментальные данные о сжимаемости при низких температурах, р=300кг/м3.
Идеально-газовые функции неона рассчитаны с помощью выражений
C0pIR = IA (h°-h00 + Ah°)HR1)=2,5+0,23092460т,
где AAjJ= 1920 Дж/моль по данным [37].
Значение абсолютной энтропии в идеально-газовом состоянии (при p0=0,101326 МПа) рассчитано по уравнению
s0IR= 17,5446555+2,5 In (Г/293,15),
где s°9315/A= 17,5446555 по данным [42].
В процессе обработки экспериментальных данных использованы следующие значения физических констант для неона:
масса моля ц=20,183 г/моль;
газовая постоянная /?=0,411956 кДжДкг • К);
теплота сублимации при OK Ah0= 1920 Дж/моль;
единые константы потенциала Леннарда-Джонса (12-6): b0=(1,34029271 ±
±0,06821) -IO"3 м3/кг; ф=(34,8380839+0,00076)К.
Константы аппроксимирующих полиномов для второго и третьего приведенных вириальных коэффициентов:
73 O0=4,04049261 IO"1 я, =8,511696860 ¦ IO0 O2 = -2,09352973- IO2 а3 =2,43684895- IO3 о4 =-1,62109696-IO4 а5=5,61852361 - IO4 о6 =-7,85213672 - IO6
C0 = 1,39652346- 10"' с, =2,33525031 -10° с2 =-1,57905303-IO1 C3 = 5,82309684 -IO1 c4=-1,18478573-IO2 c5= 1,40105471 ¦ IO2 c6=-8,96378382 - IO1 C7 = 2,33476534 - IO1
Константы аппроксимации остальных вириальных коэффициентов использовались те же, что и в § 2.1.
Результаты расчета теплофизических свойств неона приведены в табл. 2.12 и 2.13.
Таблица 2.12. Неон
Г= 500 К
0,1 0,49 1.0003 607,6 7,788 0,618 1,030
1,0 4,84 1,0033 608,1 6,839 0,618 1,031
2,0 9,65 1,0066 608,6 6,553 0,618 1,031
3,0 14,42 1,0099 609,2 6,386 0,619 1,032
4,0 19,17 1,0132 609,8 6,267 0,619 1,033
5,0 23,88 1,0165 610,3 6,175 0,619 1,033
