Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях - Зубарев В.Н.
ISBN 5-283-00108-3
Скачать (прямая ссылка):
Голдинг и Сейдж [128] измерили сжимаемость оксида азота методом переменного объема в интервале температур 40—220 F (227— 377 К) и давлений 0—17,2 МПа. Получены четыре изотермы: 40, 100, 160 и 220 F.
Единицей измерения давления служит фунт/дюйм2, удельного объема фут3/фунт. Для пересчета данных использованы следующие соотношения: 1 фунт/дюйм — 68,9* 10 МПа; 1 фут3/фунт=0,0624 м3/кг.
T= (5/9)/+ 255,37, где T и /—соответственно температура в К и °F.
В работе большое внимание уделено чистоте исследуемого вещества, проведены две серии измерений, которые хорошо согласуются между собой, что говорит о надежности экспериментальных данных.
Данные работы [127] плохо согласуются с данными Голдинга и Сейджа [128]. Кроме того, они получены в области плотностей, близких к критической. Поэтому для обработки приняты только данные работы [128].
На рис. 3.8 показана область параметров состояния, в которой для получения уравнения состояния использовались экспериментальные данные о сжимаемости оксида азота. Обработано 46 экспериментальных точек. Средне-квадратическое отклонение расчетных значений сжимаемости от экспериментальных составляет 0,09%.
159 Рис. 3.8. Область обработки экспериментальных данных о сжимаемости оксида азота в газообразном состоянии: /—[127]; 2—[128]
Уравнение состояния оксида азота получено в виде вириального уравнения (1.3) с пятью вириальными коэффициентами при использовании потенциала Леннарда-Джонса (12-6).
Совместная обработка данных о сжимаемости и свойствах переноса оксида азота не производилась. Для расчета таблиц теплофизических свойств использованы приведенные выше константы уравнения состояния.
Коэффициент динамической вязкости при атмосферном давлении рассчитан по уравнению Энскога (1.24), в котором использована аппроксимация, приведенная в § 2.1. Вязкость при повышенном давлении рассчитана по вириальному уравнению с тремя членами ряда (1.25). Константы аппроксимации комплексов В*/П(2 2)* и C*/4/ft(2-21* использованы те же, что и в § 2.1.
Теплопроводность при атмосферном давлении рассчитана по уравнению Мейсона и Мончика (1.27). Функция ?0(7") для оксида азота рассчитана и
б
аппроксимирована полиномом ?0(r*)= ? wj, E/(fcr)si.
Теплопроводность оксида азота при повышенном давлении рассчитана по вириальному уравнению вида (1.25), в котором
л;./>3|_ ' (Л°> Cjfj3'(_Л'>
fi(2.2). ^Р\кт) ' fi<2-2>- Д Ч\кТ) '
Значения коэффициентов аппроксимации и соответствующих им степеней аргументов для Clf I31Q'2 2|* использованы те же, что и в § 2.1. Значения Bi для оксида азота рассчитаны но методике, разработанной в [22], и комплексы Bifl3)/Q>2 2)" аппроксимированы полиномом.
Таблицы теплофизических свойств оксида азота рассчитаны в интервале 500—2000 К. Максимальное давление на изотермах определяется при Рма.с = 400 кг/м3.
Для расчета калорических функций получены выражения, описывающие значения этих функций для оксида азота в идеально-газовом состоянии.
В справочнике под редакцией акад. Глушко [42] содержатся таблицы энтальпии и энтропии оксида азота в идеально-газовом состоянии в интервале температур . T= 293,15 ч- 5000 К. В работе Опфеля с сотрудниками [129] приводятся данные об энтальпии и энтропии в интервале T= 210н- 377 К. Данные [42 и 129] хорошо согласуются между собой. В результате совместной аппроксимации в интервале T= 210 ч- 3000 К получены полиномы вида (3.2), аппроксимирующие энтальпию и энтропию. Погрешность аппроксимации энтальпии SZi = 0,01 %, энтропии 8.v = 0,02%.
При пересчете данных [129] в стандартные тепловые единицы использованы следующие соотношения:
1 БЕТДфунт "Ra)=4186,8 Дж/(кгК); 1 БЕТ/фунт=2325,84 Дж/кг.
Полином для расчета теплоемкости получен дифференцированием выражения для энтальпии по температуре.
160 За начало отсчета энтальпии принято состояние кристалла при О К. В выражение для энтальпии введена поправка на теплоту сублимации. Значение теплоты сублимации для оксида азота- приведено в [36]:
AZig = 15,459 кДж/моль.
Приводим коэффициенты аппроксимирующих полиномов для энтальпии, теплоемкости и энтропии оксида азота в идеально-газовом состоянии:
а0=4,57593798-10° Oi1 =3,26372092-IO"1 Oi2= 1,02790930-10° а3 = — 3,57544854 -10"1 а4 = 6,97392956-10 2 Cf5= -7,25139711 -IO"3
Po =4,57593798 10° Pi=O
P2 =-1,02790930-10° P3 = 7,15089708-10 1 P4=-2,09217887-IO"1 P5 = 2,90055884-10" 2 P6=-1,56783799-IO"3
уо=4,10470271 ¦ IO1 y1 = —2,80154442 - IO1 72 = 3,37004543-101 Y3= —2,69538469- IO1 y4= 1,37098843- IO1 y5 =-4,36932313-10° y6=-8,41683572-Ю"1 y7= —8,93643585-10 2 y8 = 4,00755720- IO"3
При расчете таблиц использованы следующие значения физических констант для оксида азота:
масса моля ц = 30,008 г/моль; газовая постоянная R=277,07 Дж/(кг-К);
единые константы потенциала Леннарда-Джонса (12-6): е/к= 128.803593 К; b0 = 1,77099487 -10~3 м3/кг.
Константы полиномов, аппроксимирующих приведенные вириальные коэффициенты В*, D* и E*, те же, что и в §2.1. Для расчета использован аддитивный ^третий вириальный коэффициент. Значения коэффициентов полинома С*= Xr1T1, работающего в интервале 7"* = 2н-10:
