Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях - Зубарев В.Н.
ISBN 5-283-00108-3
Скачать (прямая ссылка):
В [7] рассчитан аддитивный третий вириальный коэффициент потенциала ss для гJ = 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,5; 3,0; 4.0 в температурном интервале T'= 0,4— 10,0. Для семи веществ сравниваются значения третьего вириального коэффициента, рассчитанные по параметрам, полученным из второго вириального коэффициента, с экспериментальными значениями С. Для простых веществ результаты расчета по потенциалам да и (12-6) примерно однозначны, а для сложных— потенциал ss дает лучшее совпадение с экспериментом.
Авторы работы [8] рассчитали приведенный четвертый вириальный коэффициент для потенциала сферической оболочки при г^= 1,7 и 2,5 в интервале приведенной температуры Т*=0,55 -г-10,0.
На рис. 1.2 1.4 представлены второй, третий и четвертый вириальные коэффициенты в зависимости от приведенной температуры для различных значений г Ir Кривые со значением г ^ = со относятся к потенциалу Леннарда-Джонса (12-6) (с/=0).
Необходимо отметить, что третий параметр потенциала ss, диаметр d сферической оболочки, не является «свободным» параметром, а определяется геометрическим размером молекулы.
Наличие второю, третьего и четвертого вириальных коэффициентов для потенциала да даст возможность получать уравнения состояния, действующие в достаточно широкой области изменения плотности. Этот потенциал целесообразно применять для газов с относительно большими (или сложными) молекулами, например для шестифтористой серы.
Для описания термодинамических свойств водяного пара в настоящей работе применен потенциал Кеезома, учитывающий диполь-дипольное взаимо-
10 5 10 15 Tx 5 10 15 Т*
Рис. 1.1. Приведенные вириальные коэффициенты для потенциала Леннарда-
Джонса (12-6)
действие молекул. Этот потенциал путем алгебраических преобразований удается свести к потенциалу Леннарда-Джонса (12-6), но с переменными параметрами потенциала, однако в этом случае зависимость параметров потенциала от температуры оказывается теоретически строго обоснованной. Благодаря такому преобразованию потенциала Кеезома становится возможным использовать для построения уравнения состояния все вириальные коэффициенты, рассчитанные для потенциала Леннарда-Джонса (12-6).
Упомянутые выше три потенциала межмолекулярного взаимодействия и соответствующие вириальные коэффициенты использовались для построения уравнений состояния и уравнений свойств переноса в настоящей книге.
Другие потенциалы функции межмолекулярного взаимодействия, хотя и более совершенные, к сожалению, использовать в настоящее время пока не удается при решении задачи расчета теплофизических свойств газов в широкой области плотностей по причинам, о которых говорилось выше.
В этой связи можно упомянуть еще о потенциале, который кажется весьма привлекательным —это потенциал (т-6-8), в котором отталкивательная часть представлена степенной функцией, но показатель степени можно изменять (он равен т). В дисперсионном ряде взят уже и второй член ряда с показателем, равным восьми. Несомненно, что такой потенциал более правильно отражает межмолекулярное взаимодействие, чем. например, потенциал Леннарда-Джонса (12-6). Однако для такого потенциала рассчитаны только второй вириальный коэффициент и интегралы столкновений. Если бы для какого-либо газа было построено уравнение состояния на базе применения этого потенциала, то неизбежно это уравнение было бы только лишь со вторым вириальным коэффициентом и применять его можно было бы для давлений примерно 2 3 МПа. Такой диапазон давлений слишком мал для нужд современной техники.
И еще один важный вопрос: какое влияние будет оказывать вид потенциала межмолекулярного взаимодействия на рассчитанные таблицы термодинамиче-
U Рис. 1.2. Приведенный второй вириальный коэффициент для потенциала сферической оболочки
Рис. 1.3. Приведенный третий вириальный коэффициент для потенциала сферической оболочки
Рис. 1.4. Приведенный четвертый вириальный коэффициент для потенциала сферической оболочки
ских (и переносных) свойств в области экстраполяции? Для ответа на этот вопрос (хотя бы частичного) для углекислого газа было получено уравнение состояния на базе потенциала Леннарда-Джонса (12-6), и потенциала сферической оболочки и далее сравнивались результа-р . 4 ты расчета термодинамических
свойств при высоких температурах и давлениях, т. е. в области экстраполяции. Это сравнение обсуждается в разделе о построении уравнения состояния углекислого газа. Однако здесь можно отметить, что расхождения в значениях термодинамических свойств в области экстраполяции невелики.
Последнее подтверждает надежность предлагаемых в этой книге таблиц.
Рис. 1.2
0,5 1 2 5 Т" Рис. 1.3
12 1.3. Влияние неаддитивности в старших вириальных коэффициентах
Предложенный выше метод получения уравнения состояния основывается на использовании вириальных коэффициентов, рассчитанных в предположении аддитивности энергии взаимодействия. Между тем в применяемой методике определения параметров потенциалов, где используются не только второй, но и старшие вириальные коэффициенты, результаты расчета могут оказаться чувствительными к вкладам за счет неаддитивности в старших вириальных коэффициентах.
