Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Согласование экспериментальных данных о газе целесообразно проводить на изотермах и изохорах, поскольку и те, и другие являются линиями простой конфигурации. Однако для жидкости согласовывать по изо-хорам затруднительно, так как число опытных точек чаще всего весьма ограничено. Поэтому согласование выполнялось нами на изотермах и изобарах. Как отмечено в главе I, изобары жидкости в координатах р, T в широком интервале температур и давлений (за исключением околокритической области) являются линиями малой кривизны и, следовательно, при согласовании вполне могут заменить изохоры.
Первоначально по данным каждого автора были построены изо'термы, согласованы с кривой насыщения и определены значения плотности при выбранных нами давлениях. Затем были построены изобары и согласованы: докритические изобары с данными на кривой насыщения, а закритиче-ские — с расчетными величинами для газа [70].
Сопоставление результатов И. Ф. Голубева и О. А. Добровольского [41] с данными Бенедикта [80] и расчетными значениями [70] .показывает, что расхождения составляют 0,1—0,2%, т. е. лежат в пределах возможной погрешности эксперимента [80]. Данные Ван-Иттербика и Вербека [42, 83], как правило, существенно завышены — до 0,7—1,3% при высоких давлениях (рис. 8). Методика И. Ф. Голубева и О. А. Добровольского представляется нам достаточно надежной, поэтому на большинстве изотерм, вплоть до 123,15° К, были приняты в качестве опорных данные [41 ]. При T > 125° К для согласования с данными [70] опорные изобары были проведены несколько ниже данных [70] на изотерме 130° К и выше результатов [41] при 133,15° К.
Следует подробно остановиться на разработке сетки опорных данных в области температур ниже 85° К. Изобары жидкости должны быть согласованы с кривой затвердевания, для которой об азоте имеются экспериментальные данные ряда авторов. Зависимость температуры плавления (затвердевания) от давления исследовали Симон и соавторы [85], Вер-шойль [86], Кеезом и Лизман [87], Бриджмен [82, 88], Робинсон [89], Миллс и Грилли [71]. Данные [86, 87] относятся к области умеренных давлений (до 212 и 111 кГ/см2 соответственно), результаты [85 , 88 , 89] — к области высоких давлений (от 500 до 5000—9000 кГ/см2). В работе Миллса и Грилли [71] исследованы кривые плавления ряда веществ и получены для азота 26 опытных точек в области от низких давлений до 3600 кГІсм2*
3*
35
Чистота исследованного Миллсом и Грилли азота 99,7%. Погрешность измерения давления в работе [71] составляла ±0,05% во всем диапазоне давлений, а температуры (для азота) — 0,03 град. Давление плавления (затвердевания) определялось с погрешностью ±1 кГ/см2. В статье [71] опытные данные не приведены, но дано уравнение, описывающее их со средним квадратическим отклонением 1,75 кГ/см2.
При нанесении на график всех перечисленных экспериментальных данных для кривой плавления и расчетных значений [71 ] в координатах р,
' 0 200 400 600 800р/ар
Рис. 8. Изотермы жидкого азота по экспериментальным данным различных автбров:
/ — И. Ф. Голубева и О. А. Добровольского [41]; 2 — Ван-Иттербика и Вербека [83]; 3 — Бенедикта [80].
T результаты большинства исследователей согласуются хорошо, и только данные Симона и соавторов [85] и Робинсона [89] при давлениях свыше 1000 кГ/см2 существенно отклоняются. При давлении до 500 бар, где расхождения между данными различных авторов практически незаметны, целесообразно рассчитывать температуры плавления (затвердевания) азота по уравнению Миллса и Грилли, которое дает результаты, хорошо согласующиеся с экспериментальным материалом.
Удельный объем азота на кривой затвердевания измерили Грилли и Миллс [2] в интервале давлений 79—3556 кГ/см2. В работе [2] приведено уравнение, отображающее экспериментальные данные с погрешностью 0,05—0,15%, которая меньше оцениваемой самими авторами погрешности эксперимента (0,2%).
При экстраполяции изобар, построенных по данным И. Ф. Голубева и О. А. Добровольского [41 ], до температур затвердевания значения плот-
36
ности превышают расчетные и опытные данные Грилли и Миллса [2] на 0,2—0,6%. Для согласования с кривой затвердевания изобары опорной сетки при температурах ниже 85° К были проведены нами между точками, полученными экспериментально [41] и рассчитанными по уравнению Грилли и Миллса (рис. 9), при этом отклонения от точек не превышали 0,1—0,3%. Возможно, что плотность азота в работе [41 ] при низких температурах несколько завышена, поскольку с понижением температуры расхождение с недостаточно надежными данными Ван-Иттербика и Вер-бека [42, 83] уменьшается.
,ь.
г/см*
0,86
0,84
0,82
0,80
078
о-/ и-2
V
99,А
5ЦШр
60
70
90
100 VK
Рис. 9. Изобары жидкого азота вблизи кривой затверде-X вания:
/ — данные И. Ф. Голубева и О. А. Добровольского [41]; 2 — данные Грилли и Миллса [2].
В тройной точке нами принято расчетное значение р = 0,8653 кг/дм3 [2], в связи с чем потребовалось уменьшить значения плотности жидкого азота на кривой насыщения при температурах 63,15—74° К на величину до 0,3% по сравнению с данными [70]. Такая корректировка вполне допустима, если учесть возможную погрешность экспериментальных данных Матиаса и соавторов [90] о плотности азота в состоянии насыщения, использованных в работе [70].
