Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состоянии Варгафтик Н.Б., страница 10

Резуль. таты измерений приведены в табл. 2. где Я= Фиг. 1. Прибор с двумя капиллярами для измерения поверхностного на- тяжения Н мм н г )о г Ос 1сС керосин бензин бензин керосин 40,3 27,87 43 0 27 64 12,02 24,25 24,37 24,38 24,21 23,67 22,49 20,55 19,12 32,80 32, 50 32,36 32,77 32,80 32,51 31,64 31,56 — 52,0 — 52,0 — 51,7 -51,7 — 51,5 — 51,5 — 40,8 — 40,8 183,1 183,25 200,0 203,5 205,0 205,2 205,25 212,8 34,51 34,51 34,48 34,59 34,10 34,03 45,0 27,48 45,5 27,38 51,0 27.00 59,5 26,27 82 25,66 98 5 23,40 17,06 12,0 15,95 10,27 15,57 15,47 10,31 10,31 15,44 14,60 ~ 9,00 Таблица ! Изменение расстояния между меннскамн Н мм с температурой для керосина 7-1 н бензина Б-7 Продолж ение Н мм Н мм с'С бензин бензин бензин керосин керосин керосин 32,94 33,04 32.75 31,90 31,92 23,40 23,37 21,98 21,70 20,69 19,10 17,51 16.05 20,45 20,39 19,88 19,11 29,63 29,63 29, 63 Ю,бб 29,67 29, 15 29,62 15.24 15,34 13,68 12,90 12,15 18,46 !8,20 17,21 Таблица 2 Изменение расстояния между меннсками Н млз с температурой для топлива Т-5 ю с 1еС ! ОС Н мм 5 бц 65 27,5 27,2 27,2 12,0 ( -12,0 ~ !6,0 16,2 16,5 16,7 17,0 17,0 Ю,О 22,0 -40,0 -32, 8 -26,6 -16,5 -8,8 +1,8 17,0 17,2 26,0 60,7 77,7 90,3 90 4 91,4 97,1 97,5 105,2 30,56 30,45 30,43 29,08 29,07 М,40 26,61 26,64 26,61 26,61 26.16 26,10 25,92 33,40 32,89 32,44 31,76 31,26 30,58 29,45 2з9,47 28,85 26,54 25,36 24,58 24,55 24,47 24,10 21,12 23,62 98,8 99,5 113,0 121,0 135,0 144,0 142.0 144,5 145,0 157,5 164,5 170,0 181,7 105,3 105,5 114,0 130,0 130,0 144,0 144,0 145,7 150,3 !50,5 160,0 163,2 163,3 171,0 176,0 178,2 178,2 23,62 23,60 22,98 22, 03 22,01 21,07 21,12 25,32 25,0 24,93 20,03 23,6! 23,60 18,30 19,05 22,23 22,30 229,0 239,2 251,0 251,7 52,0 257,5 263,0 265,0 279,3 2.0 283,0 288,5 179,2 188,4 190,0 2'2,0 206,0 214,1 214 ! 214,2 214,2 216,0 216,0 230,0 230,0 230,5 246,0 246,0 13,54 12,71 13,26 12,07 12,06 11,90 11,56 11,43 10,48 10,45 10,19 !0,03 7,59 6,76 5,81 5,9! 5,82 5,55 4,98 4,82 4,38 3,42 22,08 21,25 18,10 17,07 17,06 16,70 16,63 16,66 16.62 16,24 16,25 15,34 15,26 15,25 14,15 14,20 2.

Производство опытов А. Измерения при низких температура~ Установка для измерений при низких температурах изображена на фиг. 2. Термостатом служил сосуд Дьюара со спиртом, необходимая температура устанавливалась введением в спирт твердой углекислоты. Температура измерялась спиртовым термометром с точностып 0,1' С. К нижнему концу термометра прикреплялась ажурная пла. Фиг. 2. Схема установки для измерения поверхностного натяжении при низких температурах: 1 — лампа днеаного света. П вЂ” термостат, П1 — катетометр.

! — сосуд дьюара со спиртом, т — прибао с дарма капиллярами, 3— термометр. мешалка, стинка и таким образом термометр одновременно служил для перемешивания. Трубка с каииллярами и исследуемым веществом укреплялась в центре сосуда Дьюара, разность Н высот менисков в капиллярах измерялась катетометром сквозь прозрачное окно в стенке сосуда Дьюара; такое же окно с противоположной сторона служило для освещения. На этой установке измерения проводились в температурном интервале от — 50 С до нескольких граду сов выше нуля. Б, Измерения при высоких температурах ДлЯ измеРений пРи высоких темпеРатУРах был сконстРУиРовгту и изготовлен воздушный термостат, изображенный на фиг.

3. О" состоит из алюминиевого цилиндрического блока 2 внешним диа' метром 210 мм, внутренним диаметром 160 мм и высотой 400 х!!р В стенке блока параллельно образующим цилиндра просверлены 21 \ « "О $„- оо З О Ф «о'~' ~ о Ф оф « -З ! .Ф -Р О ха Ф Ф си со М Ои ЪЪ »% о о о о Сс Ъ ЪФЪ о о о о о о о а ОО вхо'о, ФЗО' хоЗ»о» х хх Зх Ох с О х»О»с С»а»оса. ООО»ФО»х» Х ХО. »Х ХФ Хххо»а. Ф»С Фоха бх»» Ф хо ии Фи» ФЗ О Зи ° З З '~о"! х с ."о оаа а З Ф» Ф о а а $" о "«Ф "»» Фо ао» «» ФФ Ф Ф а ~ ««о ФЗФФ о»а а« « О Ф «Ф З Фо"Ф ««В Ф,о З Ф О а» З о«ФЯ о»Ф « З Зо~ о«о ХФФФ О»»«ох Ф ФЗ' Ф аа со » »« Ф ФО Ф ФФФФФ Фя 1 о'» с Ф«о Ф Ф » ° оа 3» Ф З~о Ф *' .О о Ф «зоа саас О а Ф а» Ф З с ФФ О О 'Ф О Фа» а«о ФФ» о ФФ я» *о« д«Ф «а»Ф Фф ФФФ Фо с" а О' » *О канала, в которых помещены нагревательные спирали из нихрома сечением 0,5 мм'. Помимо того, для выравнивания температурного поля в основании цилиндрического блока 13 и в его крышке 3 раз.

мешены нагревательные элементы 10. Крышка 3 сделана съемной для возможности доступа в термостат. Стеклянные приборы с капил. лярами и исследуемым веществом помешаются внутри алюминиево. го стакана ?, который служит для выравнивания температурного поля и придания направленности воздушному потоку от веи. тилятора 8, приводимого в движение электродвигателем 15. Изменение температуры в термостате производится изменением электрической мощности нагрева при помощи автотрансформаторов, Для более точного регулирования температуры имеется дополни. тельная электрическая спираль 9, помещенная возле вентиляторз и обтекаемая воздушным потоком; действие этой спирали оказа.

лось практически безынерционным. Для тепловой изоляции термостата применена стеклянная вата, проложенная в основании и в крышке цилиндрического блока и внутри цилиндрического кожуха 1 нз листового алюминия, надеваемого на цилиндрический блок 2. Измерение положения менисков в капиллярах производится катетометром сквозь окно 12, прорезанное в кожухе 1, цилиндрическом блоке 2 и стакане 7. Другое такое же окно на противоположной стороне термостата служит для освещения прибора внутри термо. стата от лампы дневного света, установленной снаружи. Во время эксперимента температура измерялась с точностью 0,2' С ртутным термометром, помещенным внутри термостата; по. казания термометра наблюдались в окно термостата. Применя.

лась также термопара хромель — алюмель, э. д. с. которой изме. рялась потенциометром типа ППТВ-! с точностью 0,0! мв, что соответствует 0,25'. В пределах точности отсчета показания термо. метра и термопары совпадали. При температуре выше 200 С в исследуемых веществах происходило выделение газовых пузырьков, затруднявших измерения. В этих случаях приходилось прекращать эксперимент, встряхиванием прибора удалять пузырьки из капилляров и затем возобновлять нагревание.

Таким образом удалось измерить расстояние между менисками в капиллярах и соответственно определить величину поверхностно. го натяжения для керосина в температурном интервале †52'-: ~+288,5 С (56 экспериментальных точек), для бензина — в тек. пературном интервале — 52' —:+282Я С (58 экспернментальные точ. ки) и для топлива Т-5 — в температурном интервале — 40' —:+246ес (50 экспериментальных точек) . Для уточнения измерений для бензина была определена темпз ратура исчезновения мениока в капиллярах, Впервые мениск исче! при температуре 4)3' С, поверхностное натяжение при этом стаяв вится равным нулю и это дает дополнительную эксперименталк ную точку при псевдокритической температуре, При повторных нагреваниях и охлаждениях исчезновение ме писка в той же трубке наблюдались каждый раз при все боле' низких температурах, что объясняется разложением бензина.

Низ. шая температура, при которой было отмечено исчезновение мениска, составляла 393' С, По результатам измерений при низких и высоких температурах, приведенным в табл. 1 и 2, для каждого исследуемого вешества был построен график зависимости расстояния Н между менисками от температуры. По этим графикам были определены через каждые 10' С усредненные значения Н, по которым методом последовательных приближений, как это указано выше, вычислялась капиллярная постоянная ая: ая= и 1 1 Ь, ря На основании полученных значений а' вычислялась величина поверхностного натяжения о. Результаты вычислений приведены в табл.

3„4 и 5, 3. Обработка полученных результатов А. Обработка результатов эксперимента по керосину Для вычисления поверхностного натяжения по формуле о — аа(Р— г1), помимо измеренных значений капиллярной постоян2 ной аа, необходимо иметь данные по плотности Р жидкой фазы и плотности !2 газообразной фазы. Экспериментальные данные по плотности Р керосина * охватывают температурный интервал от — 50' до +280' С, Эти значения плотности Р керосина, экстраполиРованные до 300' С и до — 50' С, приведены в табл. 3. Вычисление плотности с! паров керосина производилось по уравнению состояния идеального газа с!= .

Для расчета по этому уравнению исполь- рМ А'т зсваны экспериментальные значения давления р паров керосина, "" полученные в сосуде, в котором отношение объема пара к объему жидкости равно 4/,, как это имеет место и в наших опытах. Эти данные приведены в табл. 3. Известные значения молекулярного веса М паров керосина *'" охватывают температурный интервал от 100' до 160'С, они экстраполированы до 300'С. Значения плотности и паров керосина и значения поверхностного натяжения о также приведены в табл.

3, См, статью С. Н. Пятибратова в настоящем сборнике. '* См, статью С, Н. Соколова, Ю. В. Та рл акова в настоящем сборни«к ~*а См. статью Э. А. Б а л а м у т о в о й в настоящем сборнике. Таблица 3 Результаты опытов е керосином Т-1 ( — и) г/смг а р " м эрг/смг 7? г!смг М и г!смг аг ммг г'с Н мм 0,871 0,863 0,855 0,848 0,840 0,833 0,825 0,818 0,810 0,803 0,795 0,788 34,71 33,95 33,17 32,42 31,67 30,91 30,16 2),37 28,64 27,8? 27.12 7,89 7,73 7,55 7,38 7,2! 7,03 6,86 6,68 6,51 6,33 6,17 26,37 25,58 6,00 5,82 70 — 50 — 40 — 30 — 20 — 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 2!О 250 260 270 280 290 300 24,84 24,07 23,32 22,57 21,81 21,05 20,31 19,56 18,82 18,07 17,32 16,56 15,82 15,07 14.32 13,66 12,91 12,25 11,62 11,05 10,50 10,00 9,45 5,65 5,48 5,30 5,12 4,96 4,79 4,63 4,45 4,28 4,11 3,9! 3,76 3,60 3,42 3,26 3,07 2,94 2,80 2,65 2,51 2,38 2,27 2,14 0,780 0,772 0,765 0,757 0,759 0,742 0,735 0,727 0,719 0,710 0,702 0,694 0,685 0,676 0,667 0,658 0,648 0,639 0,629 0,618 0,60? 0,595 0,583 0,571 121 122 124 125 126 128 129 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 0,001 0,001 0,00! 0,001 о,оо! 0,002 0,002 0,003 0,003 0,004 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,011 0,012 0,014 0,016 0,018 0,020 0,871 0,863 0,855 0,848 0,840 0,833 0,825 0,8!8 0,810 0,803 0,795 0,788 0,780 0,772 0,764 0,756 0,749 0,741 0,734 0,725 О, 717 0,707 0,699 0,690 0,681 0,671 0,66! 0,651 0,640 0,630 0,6!8 0,606 0,593 0,579 0,565 0,55! 0,13 0.18 0,23 0,28 0,34 0,41 0,50 0,61 0,75 0,90 1,08 1,28 1,53 1,78 2,12 2,52 2,95 3,41 3,93 4,50 5,13 5,85 6,63 33,7 32,7 31,6 30,7 29,7 28,7 27,7 26,8 25,8 24,9 24,0 23,2 22,2 21,4 20,5 19,6 !8,8 18,0 17,2 16,4 15,6 14,8 14,1 !3,3 12,5 11,8 11,1 10,4 9,70 9,07 8,48 7,87 7,29 6,75 6,28 5,76 Таблица 4 Результаты опытов с бензннон Б-70 ( — а) %мг а грг1смг г'С И мм аг ммг г! г!смг гИ и г!емг 0,802 0,795 0,788 0,781 0,774 87,6 0,195 0,271 88,3 89,0 0,377 0,532 89,6 0,747 90,3 0,995 91,0 1,28 91,7 1,62 92,4 71 -50 40 -30 -Ю -1О 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 210 230 240 250 260 270 280 290 300 32, 34 31,47 30,59 29,72 28,85 27,97 27,07 26,20 25,30 24,42 23,55 22.67 21,82 20,98 20,07 19,20 18,34 !7,47 16,60 15,73 14,88 13,96 13,07 12,08 11,23 10,30 9,37 8,43 7,50 6,72 5,96 5,22 4,55 4,00 3,42 2,95 7,60 7,41 7,19 6,99 6,78 6,57 6,36 6,15 5,94 5,74 5,53 5,33 5,12 4,91 4,71 4,51 4,31 4,10 3,89 3,69 3,49 3,27 3,06 2,83 2,63 2,41 2,19 1,97 1,75 1,57 1,39 1,21 1,05 0,928 0,789 0,678 0,802 0,795 0„788 0,781 0,774 0,766 0,758 0,750 0,742 0,734 0,725 0,716 0,708 0,698 0,689 0,681 0,672 0,662 0,652 0,643 0,633 0,624 0,614 0,604 0,594 0,583 0,573 0,562 0,551 0,540 0,529 0,517 0,506 0,494 0,481 0,469 0,001 0,001 0.001 0,002 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,008 0,009 0,011 0,013 0,014 0,016 0,019 0,021 0,021 0,027 0,029 0,032 0,035 0,038 0,043 0,047 0,052 0,067 0,756 О, 758 0,750 0,742 0,733 0,724 0,715 0,706 0,696 '0,686 0,677 0,667 0,656 0,644 0,634 0,622 0,611 0,600 0,588 0,575 0,562 0,549 0,535 0,522 0,508 0,494 0,479 0,463 0,447 0,429 0,402 29,9 28,9 27,8 26,8 25,8 24,7 23,7 22,6 21,6 20,6 19,6 18,7 !7,7 16,7 15,8 14,9 14,0 13,2 12,3 11,5 10,6 9,80 9,00 8,15 7,41 6,65 5,89 5', 16 4,48 3,91 3,36 2,84 2,38 1',64 1,34 Таблица 5 Ревультаты опытов е топвпвов Т.б (?? — ') г1смг г'С Н мм аг ммг с зрг1смг И г(смг 1? г1смг р мм — 20 — 1О 10 20 30 40 50 60 ?О 80 90 100 110 120 130 140 150 160 0,743 0,736 0,728 0,720 0,7!2 0,703 0,694 0,685 0,675 0,665 279 170 180 190 125 0,001 О, 002 0,002 О,СОЗ 0,004 0,005 0,007 0,009 410 147 200 210 220 230 574 13,5 166 12,8 800 12,1 186 194 11,4 240 1094 10,7 250 1285 72 33,38 32,68 32,00 31,35 30,67 30,00 29,44 28.68 28,00 27,35 26,68 26,00 25,35 24,68 24,00 23,35 22,68 22,00 21,35 20,68 Ю,ОО 19,35 18,68 18, 00 17,35 16,65 16,00 15,35 14,65 14,00 7,86 7,70 7,53 7,38 7,22 7,07 6,90 6,75 6,58 6,43 6,26 6,12 5,96 5,79 5,64 5,48 5,32 5,16 5,00 4,84 4,69 4,37 4,22 4,05 3,90 3,75 3,59 3,43 3,28 0,882 0,875 0,868 0,862 0,856 0,849 0,842 0,835 0,829 0,822 0,815 0,808 0,802 0,794 0,787 0,780 О, Т?3 0,765 0,758 0,750 0,743 0,736 0,729 0,722 0,714 0,706 0,698 0,690 0,682 0,674 34,1 33,1 32,1 31,2 30,3 29,4 28,5 27,6 26,? 25,9 25,0 24,2 23,4 22,6 21,8 21,0 20,2 19,4 18,6 17,8 !7,0 16,3 15,6 14,9 14,2 Б.