Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 10.17. Соотношение между температурным коэффициентом теплопроводности жидкости и тепловым коэффициентом расширений L63 ]:
/ — окись углерода; 2 — аргон; 3 — азот; 4 — метан; 5 — бензол; 6 — циклогексан; 7 — тетрахлорметан (четыреххлористый углерод); 8 — толуол; 9 — дифенил; 10 — о-три-фенил; // —/г-трифенил; 12 — ж-трифенил.
зительное и Варгафтиком
похоже на установленную [191] пропорциональность
теплопроводности Хт величине
Хоррокс и Маклафлин [63, 97] доказали, что \(d In XL)/dT должно быть связано с коэффициентом теплового расширения жидкости. По их корреляции приблизительно
16
12
V0
К-
-si
Вб
d In Xi dT
¦2,75
d Jn VL > dT
) +[0,0015
Ip
(10.10.2)
- ;/
21/
/ /j
- //4
я 5J _ 6ZfO I ! I
/ 2 J 4 {d\n VL)/uT* 103, К"
График зависимости (10.10.2) представлен на рис. 10.17 (нанесены также д данные для нескольких соединений). Эта корреляция показывает, что теплопроводность простых жидкостей сильнее зависит от температуры — они обычно
имеют более высокие значения [(d In VijldT]p—и что особенности структуры сложных молекул не имеют особого значения. Например, как отмечают Хоррокс и Маклафлин [63], температурные коэффициенты теплопроводности для о-три-фенила и я-трифенила почти одни и те же. Однако температурные коэффициенты вязкости и абсолютные вязкости этих веществ существенно разнятся между собой; для первого вещества вязкость при температуре плавления равна приблизительно 350 мП, а для второго — всего лишь около 8 мП. Ясно, что вязкость жидкости гораздо более чувствительна к температуре и молекулярной структуре чем теплопроводность.
Таким образом, теплопроводность жидкостей обычно уменьшается с температурой; исключением являются вещества с высокой полярностью и соединения, содержащие несколько гидроксильных групп или несколько аминогрупп, — в этом случае теплопроводность уменьшается с увеличением температуры. Влияние температуры невелико, и простые жидкости более чувствительны к температуре, чем сложные. Эти замечания справедливы для насыщенных жидкостей или переохлажденных при давлениях до 30—40 атм, т. е. в пределах этого диапазона влияние давления на теплопроводность жидкостей невелико (кроме околокритической области, для которой более предпочтительным было бы пользоваться рис. 10.14).
10.11. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ
При умеренных давлениях (до 30—40 атм) влиянием давления на теплопроводность жидкостей обычно пренебрегают, за исключением области вблизи критической точки, где жидкость ведет себя до некоторой степени как плотный газ (см. раздел 10.5). Для более низких температур, чем Тс, результаты классических опытов Бриджмена [5] составляют почти весь имеющийся экспериментальный материал по влиянию давления на Xi. Эти данные показывают, что Xi возрастает с давлением.
457
Рис. 10.18. Влияние давления на теплопроводность жидкостей [90 ].
Удобным способом влияния давления на следующий
К_ __ h_ X1 I1
определения Xi является
(10.11.1)
где X2, X1 — теплопроводности жидкости при температуре T и давлениях P2 и P1; I2, I1 — функции приведенных температуры и давления
(рис. 10.18).
Эта корреляция была разработана Ленуаром главным образом на основе данных Бриджмена. При ее проверке на 12 точках для полярных и неполярных жидкостей были отмечены погрешности, равные только 2—4% .Применение уравнения (10.11.1) и рис. 10.18 иллюстрируется примером 10.7, где определяется теплопроводность NO2 — вещества, данные по которому не использовались при разработке корреляции. Пример 10.7. Рассчитать теплопроводность NO2 при 311 К и 272 атм. Экспериментальное значение равно 319-10"6 кал/(см-с-К) [142]. Значение Xi для насыщенной жидкости при 311 К и*2,09 атм составляет 296-10"6 кал/(см-с-К) [142]. Решение. По приложению А находим: T0 = 431,4 К; P с = 100 атм.
2 4 6 8 /0-Приведенное давление Pn
Таким образом Tr = 311/431,4 = 0,721,
= 272/100= 272. По рис. 10.18 I2 = 11,75HZ1= 11,17. По уравнению (10.IU)
РГ1 = 2,09/100 = 0,0209,
X (272 атм) = (296-10"
11,75 11,17
= 312 Ю"6 кал/(смс-К)
Погрешность :
312 — 319 319
100 = — 2,2%
Миссенар [119] предложил простую корреляцию для Xi, которая распространяется на очень высокие давления. В аналитической форме
(Pr)
Xi (низкое давление)
= 1 + Л'P0/7
(10.11.2)
где Xi (Рг) и ^(низкое давление) — теплопроводности жидкости при высоком и низком (т. е. близком к насыщению) давлениях и одной и той же приведенной температуре; А'— параметр, значения которого даны в табл. 10.11. Эта корреляция представлена на рис. 10.19.
Корреляции Миссенара и Ленуара согласуются до приведенного давления Pr = 12; максимальное значение дает корреляция Ленуара.
Пример 10.8. Рассчитать теплопроводность жидкого толуола^при 6250 атм^и 30,8 °С. Экспериментальное значение теплопроводности при этом высоком давлении равно 545-10 6 кал/(см-с-К) [74]. При 1 атм и 30,8 °С экспериментальное значение ^l= 307-Ю-6 кал/(см-с-К) [74].
Решение. По приложению А находим: T0 = 591,7 К и P0 = 40,6"атм. Следовательно, Tr = (30,8 + 273,2)/591,7 = 0,514 и Pr = 6250/40,6= 154. По
