Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов - Вассерман А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Этот метод измерений является относительным. Авторы калибровали установку с помощью жидкого кислорода, данные о свойствах которого опубликованы другими исследователями; в частности, при измерениях вязкости были использованы данные Н. С. Руденко и Л. В. Шубни-кова [154].
В работе [164] приведены данные о плотности, поверхностном натяжении и коэффициенте динамической вязкости аргона в интервале температур 84,10—86,85° К и кислорода в интервале 80,07—87,50° К (по пять опытных точек для каждой жидкости). Точность полученных данных в статье не оговорена. Заметим, что значения плотности жидких кислорода и аргона, приведенные в рассматриваемой работе, систематически выше рассчитанных нами по уравнениям состояния (на 0,55—0,65%). Это объясняется, по-видимому, тем, что Сайи и Кобаяши при калибровке установки использовали завышенные значения плотности кислорода.
Рассмотренные выше работы посвящены определению вязкости жидкого воздуха и его компонентов при давлениях насыщения или весьма близких к ним. Гораздо больший теоретический и практический интерес представляют исследования вязкости этих жидкостей в более широкой области параметров; к сожалению, число таких работ незначительно.
Первое исследование в указанном направлении выполнили Б. И. Вер-кин и Н. С. Руденко [165], изучавшие вязкость азота и аргона при постоянных плотностях и различных температурах методом падающего груза. При проведении экспериментов в широком интервале температур и постоянной плотности давление достигало нескольких тысяч атмосфер, поэтому измерительная трубка была помещена внутри толстостенной бомбы. Трубка, бомба и падающий цилиндрический груз были изготовлены из бериллиевой бронзы; внутри груза был запрессован столбик из магнитного сплава. Прибор помещен в сосуд Дьюара; в качестве охлаждающих жидкостей применяли азот и кислород.
176
Падающий груз приводился в движение поворотом сосуда Дьюара на 180° вокруг горизонтальной оси; прохождение груза между двумя фиксированными сечениями измерительной трубки регистрировалось с помощью двух индукционных катушек, присоединенных к зеркальному гальванометру. Груз имел длину 12 мм и наружный диаметр 3,970 мм, радиальный зазор между ним и трубкой был равен 0,015 мм. Продолжительность падения груза измерялась секундомером с погрешностью 0,2 сек и составляла от 20 до 100 сек. Исследуемые вещества до поступления в вискозиметр подвергались дистилляции с последующей разгонкой.
В работе [165] вязкость измерялась относительным методом. Первоначально определялось время падения груза т0 при температуре насыщения вещества, т. е. для условий, когда известен коэффициент вязкости T]0 по данным [154]. Затем температуру повышали и снова измеряли время падения груза хг Значение коэффициента вязкости на изохоре при температуре опыта рассчитывали по формуле
% *loVTo. (")
Полученные Б. И. Веркиным и Н. С. Руденко экспериментальные данные представлены на графике в координатах текучесть—температура. Для азота, помимо кривой насыщения, нанесены четыре изохоры: р = 0,861; 0,832; 0,798 и 0,753 г/см3, для аргона — только изохора р= 1,41 г/см3. Максимальная температура в опытах составляла примерно 290° К. Погрешность определения коэффициента вязкости, по утверждению авторов, не превышала 2,5%.
Дальнейшие исследования в этой области были выполнены Н. Ф. Ждановой [166], которая измерила вязкость жидкого и газообразного азота в интервале плотностей 0,38—0,746 г/см3 и широком диапазоне температур (от кривой насыщения до 290° К). В работе [166] использован вискозиметр Б. И. Веркина и Н. С. Руденко; для регистрации продолжительности падения груза применялись поочередно гальванометр и усилитель с осциллографом. Как и в исследовании [165], азот перед опытами подвергался многократной дистилляции для удаления примесей. Плотность азота при его конденсации в вискозиметре определялась на основании табличных данных о зависимости р' = f (T8) *; погрешность определения температуры конденсации, по мнению автора, не превышала 0,5 град.
Н. Ф. Жданова проводила эксперименты в более широком интервале плотностей, чем предыдущие исследователи [165], и для части исследованных ею изохор не была известна вязкость азота в состоянии насыщения. Вероятно, по этой причине в работе [166] значения коэффициента вязкости на изохоре при температуре опыта вычислялись по формуле
Л/ ^ Ло^ (P — Pf)Ao (P — Po), (100)
где T]0 и ро — вязкость и плотность азота при температуре 18° С и атмосферном давлении; т0 — продолжительность падения груза при этих условиях; r\t, pt, xt — аналогичные величины при параметрах опыта;
р — плотность материала груза. Так как р0 <<; р, то формула для расчета вязкости несколько упрощается:
Л/ ЛоТ> (р —рД/т0р. (101)
Экспериментальные данные [166] представлены на трех графиках в координатах 1/т], Т; ц, р и In л, Масштаб графиков мал, и по ним нельзя надежно определять значения вязкости. Правда, точность опытных данных невысока( максимальная погрешность оценена автором равной 6%), и это в какой-то мере оправдывает графическую форму их представления.
