Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
III. 1. Опытные pj Vj Г-данные для жидкого кислорода и их экстраполяция по давлению
В течение длительного времени отсутствовали опытные данные о термических свойствах жидкого кислорода. В 1960 г. Ван-Иттербик и Вербек [43] определили его плотность при температурах 64,66; 74,77; 80,18; 85,41 и 90,29° К и давлении до 150 кПсм', а спустя год получили данные на изотермах 77,35 и 90,07° К при давлениях до 875 и 852 кГ/см2 соответственно [83]. Как и для азота, методика заключалась в определе-
Одновременно Д. Л. Тимрот и В. П. Борисоглебский [39] непосредственно измерили плотность жидкого кислорода в более широком интервале температур (—120--190° С) при давлениях до 200 кГ/см2 методом
пьезометра постоянного объема. Кислород содержал примеси — 0,5 об.% Ar и 0,5 об. % N2, но авторы [39] отмечают, что плотность такого раствора близка к плотности чистого кислорода. Уменьшение плотности жидкого кислорода по мере изменения температуры и давления определялось по количеству выпущенного из пьезометра кислорода, которое измерялось объемным способом. Давление в пьезометре измерялось образцовым поршневым манометром 1-го класса через систему, отделяющую кислород от масла манометра, давление в газометре — ртутным манометром. Для измерения температуры термостата газометра и криостата, в котором находился пьезометр, использованы образцовые платиновые термометры сопротивления, а для контроля равномерности температурного поля криостата — три медно-константановые термопары. Д. Л. Тимрот и В. П. Борисоглебский уделили большое внимание тарировке установки и определению поправки на изменение объема пьезометра и газометра в зависимости -от температуры и давления и поправки на влияние балластного объема. В работе [391 приведена подробная таблица плотности при круглых значениях температуры и давления (для пятнадцати изотерм и двадцати изобар), составленная в итоге обработки экспериментальных данных графоаналитическим
и расчете плотности интегрированием.
69
методом. Максимальную погрешность получения значений плотности, включая ошибку отнесения, авторы оценили равной 0,2%.
В работах Д. Л. Тимрота и В. П. Борисоглебского получены также данные для кривой насыщения кислорода — как экспериментальные [114], так и сглаженные [39]. Данные [114] о давлении насыщенного пара удовлетворительно согласуются с наиболее точными результатами опытов Хоуджа [115], но значения ps в [39] недостаточно надежны [70]. Приведенные в работах [39, 114] значения плотности кипящей жидкости согласуются хорошо.
Графическая обработка данных [39] показала, что по большинству точек можно провести плавные изотермы и изобары, а отклонения некото-
г
г/см3
1,20
V 5
чН3 і і і I j !
—NrVr - - J L-i\ ! і ^ о !
1-І —L о-З
\
і
^ \ 200КГ, I CM2
I 150
' Tl і ! SjOO
; ; 50^ S
і ^
\
70 SO 90 WO ПО VK
Рис. 12. Сопоставление экспериментальных данных о плотности жидкого кислорода:
/ — данные Ван-Иттербика и Вербека [43 ]; 2 — Ван-Иттербика и Вербека [83 ]; 3 — Д. Л. Тимрота и В. П. Борисоглебского [39].
рых точек от этих кривых не выходят за пределы погрешности, указанной авторами. Величины [39] хорошо согласуются с данными для кривой насыщения, принятыми нами по книге [70], в которой давление насыщенного пара рассчитано на основании данных [115], а плотность кипящей жидкости получена обработкой результатов [39, 114]. Эти величины также вполне удовлетворительно согласуются с расчетными [70] для газообразного кислорода, поскольку они использовались в указанной работе для получения сетки опорных р, V, Т-данных при сверхкритических плотностях.
При сопоставлении данных о плотности жидкого кислорода, полученных Д. Л. Тимротом и В. П. Борисоглебским [39] и Ван-Иттербиком и Вербеком [43, 831, обнаруживается, что значения в двух последних работах систематически выше — на 0,3—0,5% при температурах 90,29 и 85,41° К и на 0,2—0,3% при 90,07° К (рис. 12). Эти расхождения в значительной мере объясняются тем, что значения плотности жидкого кислорода в состоянии насыщения, принятые в качестве постоянных интегрирования при расчете плотности на изотермах [43, 83], выше соответствующих
70
величин [39, 114] на 0,3—0,5%. Напомним, что и для азота результаты Ван-Иттербика и Вербека завышены. Данные Д. Л. Тимрота и В. П. Борисоглебского получены по надежной методике и, вероятно, являются более точными, чем [43, 83], которые трудно непосредственно использовать для пополнения сетки опорных данных. Поэтому нами были графически экстраполированы до температуры 75° К изобары, построенные по данным [39], что допустимо Евиду их малой кривизны; экстраполированные участки проведены в координатах р, T ниже точек [43, 83] на 0,3—0,5% в связи с отмеченными расхождениями. Задача согласования изобар с кривой затвердевания для кислорода не ставилась, так как экспериментальные данные о его плотности на этой кривой отсутствуют. К тому же при давлениях до 500 бар температура затвердевания кислорода не превышает 60° К [71 ], в то время как данные [39] ограничены минимальной температурой 83,15° К.
