Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях - Зубарев В.Н.
ISBN 5-283-00108-3
Скачать (прямая ссылка):
Рассчитанный второй вириальный коэффициент для водорода с учетом квантовой поправки аппроксимирован полиномом по обратным степеням приведенной температуры (2.1) в интервале Т* = 3= 100.
Квантовая поправка к третьему вириальному коэффициенту еще не рассчитана.
Неаддитивный третий вириальный коэффициент водорода получен как сумма приведенного адаптивного третьего вириального коэффициента и неадцитивной поправки, рассчитанной для водорода. Результат представлен на
105 Рис. 3.1. Область обработки данных о сжимаемости газообразного
водорода: 1— [105]; 2— [106]; 3— [107]; 4— [108]
JiSl N*/ .
/Tai. -2 0 / г г 1J г*
і і
Рис. 3.2. Составляющие квантовой поправки ко второму вириальному коэффициенту водорода: 1—Х*2В\; 2—X**В;,; 3—Х*3В'0
рис. 3.4. Для приведенного третьего неадцитивного вириального коэффициента также получен аппроксимирующий полином (2.2) в интервале Г* = 3 = 100.
При обработке экспериментальных данных о сжимаемости водорода использованы табулированные значения четвертого и пятого приведенных вириальных коэффициентов, рассчитанные до Г* = 20 в работе [5]. Однако для получения уравнения состояния водорода, имеющего малое значение глубины потенциальной ямы (е/к), необходимы вириальные коэффициенты в более широком интервале приведенных температур.
Расчетная экстраполяция аппроксимирующих полиномов для D* и Е* вида (2.3) и (2.4) с приведенными в §2.1 константами до T* = 50 дала значения: D* =0,0524 и Е* = 0,00576.
В результате графической экстраполяции D * и E * по данным [5 ] при T * = 50 получены соответствующие значения 0,0523 и 0,0560, достаточно хорошо совпадающие с результатами экстраполяции аппроксимирующих уравнений.
Оценка влияния четвертого и пятого вириальных коэффициентов на значение сжимаемости водорода при р = 0,02 iVcm3 показала, что вклад в уравнение состояния (1.3) от слагаемого D*bop составляет около 0,2% и от E*bip4 примерно 0,01%.
-2
Г ' ) 1 } f і 1 T
С'
OJS
0,3 0,2
\
\
Ci
Рис. 3.4. Неаддитивный третий вириальный коэффициент водорода С*
Рис. 3.3. Приведенный второй вириальный коэффициент для потенциала Лен-
нарда-Джонса:
1—классический второй вириальный коэффициент; 2—с учетом квантовой поправки для
водорода
106 Последнее обстоятельство, а также сравнение полученных результатов экстраполяции показали, что имеющиеся уравнения для D* и Е* в интервале до Г* = 20 вполне пригодны для экстраполяции их до Г* = 50.
Получены следующие значения констант потенциала Леннарда-Джонса (12-6) для нормального водорода: ?>„= 16,1158461 ¦ 10~3 м3/кг; е/к= = 33,9367963 К.
Средняя квадратическая погрешность описания экспериментальных данных полученным уравнением состояния составляет 0,11%, причем данные [108] описываются со средней квадратической погрешностью 0,1, данные [106] и [107]—0,13 и данные [105]—0,11%.
Единые константы потенциала Леннарда-Джонса (12-6) для водорода получены методом переаппроксимации (§ 1.5). В обработку включены приведенное выше уравнение состояния и данные о вязкости и теплопроводности водорода при атмосферном давлении из работы [111].
Данные о вязкости и теплопроводности при атмосферном давлении обрабатывались соответственно по уравнению Энскога (1.24). и уравнению Мейсона и Мончика (1.27). Константы аппроксимации комплекса /Jj*уП(2'2)* полиномом по обратным степеням приведенной температуры T*, необходимые для расчета т|0, даны в § 2.1. Зависимость P0(Г*), входящая в уравнение Мейсона и Мончика
для X0 представлена в виде полинома ?0(7'*)= ]Г пц(еЦкТ)У>.
і= і
Уравнения вязкости и теплопроводности при повышенном давлении определялись в виде вириальных уравнений (1.43) и (1.44). Аппроксимация комплексов Bytla-21', СуП(2'2)", СЦП,2 2)' приведена в §2.1. Второй тепло-проводностный вириальный коэффициент водорода рассчитан и затем аппроксимирован полиномом по обратным степеням приведенной температуры:
BUCl,2^=ipj(el(kJ))\ J=1
Таблицы теплофизических свойств нормального водорода рассчитаны в интервале температур 400 — 3000 К, максимальное давление на изотермах определяется предельной плотностью р = 300 кг/м3.
Для расчета термодинамических свойств нормального водорода использованы таблицы идеально-газовых функций NBS (США), приведенные в [112]. За начало отсчета энтальпии принято состояние кристалла при 0 К. Табличные значения идеально-газовых функций аппроксимированы полиномами по обратным степеням температур (3.2) в интервале 400 — 3000 К. Получены следующие значения констант:
Ot0=4,88680750-10° а, = -4,83687825 • 10° сс2 = 7,29911722- 10° OC3 = -6,04959435- 10° ОС4 = 2,84537009 • 10° OC5= —7,12526622 -10~1 а6 = 7,36554078 - IO-2
P0 = 5,25895584 -10° P1 = -2,22704724-10° P2 = -2,26838816- 10° P3=6,80095064 -10° P4=-6,10635429 10° P5 = 2,74574754 -10° P6=-6,29778642 - IO"1 P7 = 5,87785304 - IO"2
у0 = 3,10395917 IO1 J1 = —3,03682286 -IO1 у2 =4,05102029- IO1 Y3=-3,39202551 -IO1 T4= 1,65868425 -IO1 у5= -4,33181187 -10° у6=4,65031968 • Ю-1
