Теплофизические свойства двуокиси углерода - Алтунин В.В.
Скачать (прямая ссылка):
203
при /?= 100 кгс/см2 на 2%, а вблизи линии насыщения — на 8%. Этот факт необходимо иметь в виду при оценке качества экспериментальных данных [5.36, 5.37, 5.49, 5.50, 5.60, 5.70], полученных на недостаточно чистых образцах СОг с неизвестным содержанием водяных паров и концентрацией посторонних газов до 0,5—0,7% *.
Одним из первых систематических исследований скорости звука двуокиси углерода, имеющим практическое значение для рассматриваемой здесь задачи, является работа Новикова и Трелина [5.20, 1.48а], выполненная в Московском инженерно-физическом институте. В данном случае для измерения а использован метод ультразвукового интерферометра переменного расстояния. Исследование проведено в интервале температур 5—100° С и давлений 4—100 кгс/см2 на частотах 500 и 1500 кГц. Образцы вещества подвергали специальной очистке. Установлено, что дисперсия скорости звука в жидкой фазе при указанных частотах отсутствует, а в газовой фазе начинается в области давлений ниже 30 кгс/см2 при частоте 500 кГц.
На основе экспериментальных данных в [1.48а] составлена таблица термодинамической (не зависящей от частоты) скорости звука в СОа-
Груздев и Слабняк [5.15] измерили скорость звука в очищенной С02 при давлениях до 40 атм методом акустического резонатора на частотах 0,45—3,5 кГц. По оценке авторов, погрешность измерений скорости звука не превышает 0,5% и определяется главным образом неравномерностью распределения температуры по длине резонатора и влиянием концевых импедансов. Данные [5.15] хорошо согласуются с результатами измерений [5.50] (на изотерме 27°С), а на изобарах 30—40 атм располагаются систематически ниже полученных в [1.48]. Таким образом, подтверждается высказанное ранее в [5.12] мнение о том, что данные [1.48а] в этой области давлений несколько искажены из-за неучтенной дисперсии.
Низкочастотные акустические резонаторы применены также в [5.35] и [5.43] при исследованиях вблизи критической точки СОг. В [5.35] выполнены измерения а при р—^ркр на частоте 1 кГц, а в [5.43] при температурах 31,10 и 31,20° С на частотах 1,5 и 3 кГц.
В работе Питаевской и Билевича [5.21] скорость распространения ультразвука в СОг при высоких давлениях (до 4,5 кбар) измерена импульсным методом. Результаты измерений были представлены в табличной форме позднее в [5.22, 5.23]. Авторы проверили выполнимость эмпирического правила Рао и установили, что величина Яа = а1'3 — для СОг при давлениях 2—4 кбар близка к 18-Ю-2 и слабо возрастает по
* Измерения скорости распространения звука во влажных парах двуокиси углерода выполнены недавно в [5.24].
204
линейному закону по мере повышения температуры. Это обстоятельство можно использовать для экстраполяции ()(/?, Г)- или а (/?, Г)-зависимостей.
5.2. Экспериментальное исследование теплоемкости при высоких давлениях
Исследования изобарной теплоемкости. Для измерения теплоемкости ср газов (паров) при высоких давлениях обычно используют метод проточного калориметрирования. Экспериментальные установки, реализующие этот метод, отличаются, главным образом, способами определения расхода исследуемого вещества т и повышения температуры в калориметрическом опыте Л/.
Наибольшее распространение при исследовании газов, конденсирующихся при комнатной температуре, получил калориметрический способ измерения расходов. В этом случае циркуляционный контур экспериментальной установки замкнут и расход определяется с помощью калориметра-расходомера по известным значениям теплоемкости вещества при температуре Г«ГКомн и давлениях ржроп- Измерение расхода двуокиси углерода с помощью низкотемпературного калориметра-расходомера высокого давления неосуществимо из-за отсутствия надежных данных о теплоемкости и сильного влияния давления на теплоемкость при комнатных температурах.
При исследовании теплоемкости СОг в [5.66] для определения расхода применен газовый счетчик. Газ на выходе из калориметра дросселировали до давления, близкого к атмосферному, и после необходимого увлажнения подавали в счетчик. Схема установки упрощается, а точность измерения расхода газа увеличивается, если вместо счетчика использовать калориметр атмосферного типа. Необходимые в этом случае значения теплоемкости при давлениях, близких к атмосферному, могут быть сравнительно просто определены по спектроскопическим данным и имеющимся результатам измерения сжимаемости при низких давлениях.
Этот способ измерения расхода был применен в первой серии опытов, проведенных в МЭИ [5.14]. Однако позднее предпочтение было отдано объемному способу измерения расхода с помощью калиброванной емкости-расходомера. Объемный способ с успехом применялся в МЭИ не только при исследовании теплоемкости [5.3—5.5, 5.13], но и при изучении изотермического дроссель-эффекта двуокиси углерода (см. разд. 4.2).
Стремление сохранить калориметрический способ измерения расхода в замкнутой схеме циркуляции побудило Ривкина и Гукова [5.26, 5.27] создать высокотемпературный калориметр-расходомер, который работал при ржроп и ?«300° С. Основанием для применения такого способа калориметриро-
