Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Если отсутствуют признаки такого аномального поведения, влияние температуры на теплопроводность смеси скрадывается изменением теплопроводностей чистых компонентов. О таких изменениях говорилось в разделе 10.4. Следовательно, нет необходимости изменять функциональную форму выбранной корреляции для смеси.
Улыбин [187] предложил эмпирическое соотношение
п
Хт (T2) = Хт (T1) J У і -??- (10'7- 1)
i=l
Как показали Саксена и Гапта [161], это соотношение можно с успехом использовать для смесей легких газов.
Влияние давления. Имеется очень мало экспериментальных данных о теплопроводности газовых смесей при высоких давлениях. Кейс [80] исследовал систему азот—двуокись углерода. Камингс и др. приводят данные о смесях этилен—азот и двуокись углерода—этилен [72 Jf, смесей инертных газов [135] и бинарных смесей, содержащих двуокись углерода, азот и этан [49]. Розенбаум и Тодос изучали бинарные смеси метан—двуокись углерода [148] и метан— тетрафторметан [147].
Хотя модификация Линдсея и Бромли уравнения Васильевой была предложена в качестве метода расчета теплопроводности газовых смесей при высоких давлениях (раздел 10.5) [49, 70], наиболее точные результаты обычно получаются с помощью соотношений Стила и Тодоса для чистых компонентов [уравнения (10.5.2)—(10.5.4)]. Смесь рассматривается как гипотетический чистый компонент с псевдокритическими свойствами. С помощью преобразованных правил Праусница и Ганна [аддитивные значения Тс, Vc, Z0 и уравнение (4.2.2) для Рс] была составлена табл. 10.7. С немногими исключениями эта простая методика надежна. Обсуждалась возможность использования других правил определения псевдокритических свойств, но получаемые по ним результаты несколько менее точны [148]. Однако для смеси CH4-CF4 метод Стила и Тодоса дает очень плохие результаты [147], поэтому было необходимо модифицировать уравнения (10.5.2)-(10.5.4), чтобы представить их в виде (X — Х°) TZъд— f (pr T1 Ni),
•si sf
<< о
S
о ST
Й
о
W
я
СО
-о о
CD 4*. и-00 н- -О (jo Ю 00 О СЛ
со
-vi
о
CD 4*> — 00 н- -о со OO сл to со
со to со
CC (?) ЬЭ ^0OtOO
со
to со
00 СЛ 4*. н-н- н- 00 СО
ю н-оо ¦4I ст)**»слсо со -g -д о ©юоооо
Ю н- H-
CD tO О) 00
Ю — H-
to -vi isa со 00 CT) н—
-vi CT» СЛ сл
tO -vi CO CT)
CD СЛ СЛ СЛ 0OjO 00 со
СЛ 00 00 о
to to н-
СЛО н- CD 4^ О О 00
н- CD CO О
о сл
tO н- H-
сл со to со
и— СЛ CD СЛ
О н-со о "со СЛ
CD CD CD СЛ СО 4* CO CD
I I I
4^4*-СЛ н-
со uico о
J 1 1
"cd CoV
со
S
1?5
нЗ S
^ CT) О д
о
S
о
CT
со
00
со
СЛ
CD
-vi
со сл
со сл
со
СЛ
_-vl J^. JO J—
oo'cdVh-
О СО -vi CD 4^. 4^ СО -vi
СО СЛ О 4*. O)O)^h-CO
"со Сл'сО О) СО СО 4*. н- н- СО 00 О
СО н- 00 CD О СО 00 4^
н- СО -vi CD н- СЛ 00 -vi
-vi 00 со СО
СО tO 00 CD СЛ О СО CD
СО О О JO
оо о> со
СО CD СЛ CD 00 00 н- 00
сл "cd
tO н- H-
н- СО -vi
00 сл о о
О CD 4*-JSD
о
СО CD СО CD tO 00 -v| со
tO н- —
н- СО 4^ CD н- — 4^
О 4* 4^н-
~СО~н-
о
S
Содержание первого компонента, % (мол.)
Экспериментальное значение "Кт' 10е
Экспериментальное значение А, • 10^ при 1 атм
Расчетное значение А,- 10е
Погрешность расчета *), %
to
H
Л>
а Sa о я
Xi
о ш
о
3=1
я
о
3=1
Чтобы подтвердить применимость соотношений Стила—Тодоса для определения теплопроводности смесей плотных газов необходимо больше данных, но в настоящее время этот общий метод самый надежный из имеющихся.
Пример 10.5. Рассчитать теплопроводность газовой смеси метандвуокись углерода, содержащей 75,5 % (мол.) метана, при 370,8 К и 172,5 атм. Розен-баум и Тодос [148] приводят экспериментальное значение, равное 121,3 X X 10"6 кал/(см-с-К); те же исследователи сообщают, что для этой смеси р = = 0,1140 г/см3 и при 1 атм К° = 90-10~в кал/(см-с-К).
Решение. По приложению А находим:
Метан Двуокись углерода
Те, к 190,6 304,2
Vc см3/моль ' 99,0 94,0
M 16,043 44,010
Zc 0,288 0,274
По преобразованным правилам определения псевдокритических констант Праусница и Ганна значения ТСт, VCm, ZCm должны рассчитываться по правилу аддитивности, а РСт — по уравнению PCfn = ZcmRTCm/VCm- Например
ТСт = (0,755) (190,6) + (0,245) (304,2) = 218,5К
Аналогично
VCm = 97,8 см3/моль; ZCm = 0,285; Мт = 22,895
_ (0,285) (82,06) (218,5)
атм
Затем
По уравнению (10.5.3), где Г = (218,5)1/6 (22,895)1/2 (52,24)2/3 = 0,840, получаем:
(*-r)rzS = (l3,1.10-8)(e<°-67> <°-615> - 1,069) =5,78-10"8
Я = (0,S(00285)5- + 90-10" = 126' 10"в ВД/(«-с-К)
10ft_ toi Q
Погрешность = 121 з 100 = 3,9о/0
10.8 ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ
Теплопроводность большинства простых органических жидкостей в 10— 100 раз больше теплопроводностей газов при низких давлениях и той же температуре. Она мало зависит от давления, а повышение температуры обычно приводит к уменьшению теплопроводности. Эти характеристики подобны тем, которые отмечались для вязкости жидкости, хотя зависимость вязкости от температуры почти экспоненциальна, а для теплопроводности она слабее и приближается к линейной.
Значения Xl для большинства обычных органических жидкостей составляют (250-Г-400) 10"в кал/(см-с-К) при температурах ниже нормальной точки кипения, но для воды, NH3 и других сильно полярных соединений соответствующие зна-
