Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состоянии Варгафтик Н.Б., страница 12

у всех химически чистых веществ с ростом температуры поверхностное натяжение уменьшается благодаря ослаблению молекулярных связей, но в данном случае здесь 77 4ле оз и и — константы, характерные для каждого вещества. Поверхностное натяжение этих веществ соответственно в интервалах температур — 50 —:!+300' С и — 40' —: ',+250' С можно рассчитывать по уравнениям 0=8,99 10-4 (5!Π— 7)ьтзз для керосина; а=6,44 ° 10 з (470 — 1)ьзтз для топлива Т-5; при этом, однако, числа 510 и 470 не следует рассматривать как критические температуры названных веществ, хотя они и близки к ней.

В практике для расчета поверхностного натяжения особенно широко применяется отличающаяся простотой формула Бачинского накладывается еще изменение поверхностного натяжения, обусловленное изменением состава жидкой и паровой фаз. Поэтому поверхностное натяжение химически неиндивидуальных веществ не подчиняется закономерностям, установленным для химически индивидуальных веществ, и это отклонение должно проявляться более заметно при высоких температурах, когда испарение более интенсивно и сильнее изменяется состав обеих фаз. Из трех исследуемых веществ — бензин Б-70, керосин Т-1 и топливо Т-5 — бензин состоит из наиболее легких и летучих фракций и обладает наименьшей псевдокритической температурой, поэтому его поверхностное натяжение всего хуже подчиняется известным закономерностям для поверхностного натяжения. В связи с этим уместно заметить, что приведенные выше математические выражения поверхностного натяжения керосина и топлива Т-б, удовлетворяющие опыту при температурах до ЗОО С, могут не оказаться в достаточном согласии с опытом при более высоких температурах.

Поэтому эти выражения не могут служить для надежной экстраполяции в области высоких температур, превышающих ЗООР„ ЛИТЕРАТУРА 1. А д ам Н К.,Физика и химия поверхностей, Гостехиздат, 1947, 2, В о л я к Л, Д., Новый метод калибровки капилляров, «Завбдская лабора торна», 1949, № 11, 3. В о л я к Л. Д., Исследование температурной зависимости поверхностного натяжения воды, «Доклады Академии наук», 1950, т, ХХ1Ч, № 2, 4. В ол як Л. Д., Уравнения для расчета поверхностного натяжения жидкостей, «Теплоэнергетика», 1958, № 7. 5, Р а го з'и н Н, А., Справочник по авиационным и автомобильным топливам, Гостоптехиздат, 1947. 6, Х ал и лов Х М., Критическая плотность углеводородов, «Известия Академии наук Азербайджанской ССР», 1958, № 3, Кана. техн. наук Л. С ЗАОЦЕВтх ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПАРОВ БЕНЗИНА Б-70, КЕРОСИНА Т-1, ТОПЛИВА Т-б И ГЕПТАНА Некоторые данные по теплопроводности индивидуальных углеводородов можно найти в опубликованных исследованиях.

Так, Мозер 18) и Вайнс 110) исследовали теплопроводность паров пентана, гептана, гексана, бензола и некоторых других органических веществ. Исследование теплопроводности паров многокомпонентных жидкостей, к которым относятся бензин Б-70, керосин Т-1 и топливо Т-й, осложняется тем, что средний молекулярный вес паров зависит от температуры жидкости, являющейся источником пара. Для того чтобы в экспериментальной установке иметь более однородный состав пара, опыты в настоящей работе проводились с отдельными фракциями, полученными при разгонке исследуе-. мых жидкостей.

1. Методика исследования Исследование теплопроводности паров проводилось методом нагретой проволоки. Основными достоинствами этого метода, применяемого для измерения теплопроводностн газов, являются: !) небольшое число малых по величине поправок, имеющих теоретическое и экспериментальное обоснование; 2) достаточно быстрое по сравнению с другими методами установление стационарного режима, что позволяет производить значительное количество измерений в сравнительно короткое время. К поправкам, которые необходимо учитывать, относятся следующие: а) отвод тепла с концов нагревателя; б) передача тепла излучением; в) температурный скачок на границе между нагревателем и исследуемым слоем газа; г) перепад температуры в стенке измерительной трубки.

Следует отметить, что при измерении теплопроводности паров по методу нагретой нити при давлениях, близких к атмосферному, устранение передачи тепла конвекцвей в слое газа не пред- ставляет трудностей в силу небольших плотностей газов. Исключение ~конвекции обеспечивается соответствующим выбором геометрических размеров измерительной трубки и градиента температуры в слое исследуемого вещества.

При исследовании разреженных газов тольчина слоя, а также диаметр измерительной трубки могут быть в 5 — 10 раз больше, чем при измерении теплопроводности жидкости или сильно сжатых газов. Условием, характеризующим отсутствие передачи тепла конвекцией, является условие !2) Ог Рг<1000, где Ог — критерий Грасгофа; Рг — критерий Прандтля. (( Даже для наиболее тяжелых паров (керосин Т-1), исследованных в настояшей работе, можно было пользоваться трубкой диаметром 0=5 мм; при этом Ог Рг<!000, что являлось достаточно строгим критерием отсутствия конвекции в измерительной трубке. Сушественно было решить вопрос о выборе диаметра платинового нагревателя, расположенного по оси измерительной трубки. Анализ существующих экспериментальных установок, сконструированных по методу нагретой нити, показал, что наиболее целесообразным является применение тонкой измерительной проволоки (Ы=О,! мм).

В этом случае указанные выше поправки могут быть . сведены к минимуму и верхний предел температуры исследования резко повышается. Некоторые авторы с целью уменьшения температурного скачка в качестве измерительной проволоки пользовались толстой проволокой (а'= 1,5 мм). Однако это нецелесообразно, так как резко возрастает отвод тепла от нагревателя к его концам и растут потери на излучение. Второе обстоятельство ограничивает верхний предел температуры исследования.

Что касается учета температурного скачка, то этот учет производится с достаточно высокой степенью точности путем проведения опытов при различных давлениях газа (5). Нужно указать, что в случае газов с большим молекулярным весом при давлениях около 1 аг температурный скачок мал, даже при повышенных температурах, 2. Описание установки Схема экспериментальной установки представлена на фиг. 1. 'Основной частью установки является измерительная трубка 7, расположенная в термостате б и соединенная с вакуумным насосом н источником исследуемого вещества. Измерительная трубка представляет собой тонкостенную стеклянную трубку, по оси которой с помощью вольфрамовой пружины натянута платиновая проволока, являюшаяся одновременно нагревателем и термометром со.

противления, Для определения температуры стенки измерительной трубки на ее наружной поверхности намотан второй платиновый термометр сопротивления. Если на внешней стенке трубки термостатом поддерживать постоянную температуру, а через нагреватель пропустить ток достаточной силы, то через исследуемый слой газа возникает радиальный поток тепла от проволоки к стенке, создающий определенную разность температур в слое газа. По количеству тепла Я, Огг бнгРЧ 75 попмнкибмбигру Фиг. 1.

Схема экспериментальной установки. à — ртуть в отутном манометое. 7 — исследуемая жидкость, 5- электрический нагреватель для нагрева жидкости, 4 †соединительн трубка с обогревом и термоизолянией 5 †кр, 5 †термост. 7 †измерительн трубка, Т,.

Т„ Т, — термаоары подведенному к измерительному участку проволоки, по разности температуры в слое исследуемого газа и по геометрическим размерам прибора определяется коэффициент теплопроводности 1зви (',>! и— ),= гб 2нИ7 где Я вЂ” количества подведенного тепла; га†диаметр проволоки; О,„ †внутренн диаметр измерительной трубки; аз в разность температур между проволокой и внутренней поверхностью стенки измерительной трубки; з †дли измерительного участка. 617 81 Т,; Т вЂ” абсолютная температура проволоки и стенки соответственно: г.

— поверхность излучения проволоки. Перепад температур в стенке измерительной трубки рассчитывался по формуле где Я вЂ” тепло, выделяемое измерительным участком платиновой проволоки; х)' — наружный диаметр трубки; 1) — внутренний диаметр трубки; ! — длина измерительного участка; Х„ — теплопроводность стекла, Для стекла коэффициент теплопроводности определялся по формуле !.„= (1+0,0012(„) 0,650 (ккал!м час 'С). (4) Определение количества тепла, отводимого концами платиновой проволоки, производилось по формуле (5) где ЛЯ вЂ” количество тепла, отводимого концами измерительной платиновой проволоки; Я вЂ” суммарное количество тепла, выделяемое измерительным участком проволоки; г — радиус измерительной платиновой проволоки; Й вЂ” внутренний радиус трубки; ! — длина измерительного участка; Хр! — коэффициент теплопроводности платиновой проволоки; Х, — коэффициент теплопроводности исследуемого газа.

Подробный учет этих поправок изложен в работе Н. Б. Варгафтика и О. Н Олешука (1). Полученные данные по теплопроводности воздуха оказались в хорошем соответствии с наиболее надежными данными, имеюшимися в литературе (фиг. 2) (1, 7, 9). Для учета влияния температурного скачка на границе «проволока — пар> опыты проводились при различных давлениях пара, т. е. при различных температурах жидкости, являюшейся источником пара.