Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состоянии Варгафтик Н.Б., страница 6

4) изготовлен из меди и име. ет следующие размеры; Р,„у,р,=60 мм; 1=500 мм. Фиг. 4. Блок-термостат. 1 — алюминиевый чехол, 2 — дополнительный сосуд 1 — калориметр, 4 — иесъемный медный блок. 5 — рабоча» полость, 4 †асбестов изоляция, 7 — теплоизоляционная вата. 8 †колп-зкраи, у †съемн мас. сивный медный блок со спиралью нагревателя в каналах по образующим, 10 — вакуумная теплоизоаянионная рубашка, 11 — спивная трубка. ным гальванометром М-21. Измерение температуры производится с точностью до 0,01' С.

По истечении 10 мин. после того, кан температура установилась постоянной, создается вакуум в рабочей полости термостата. После этого открывается кран слива ртути и ~количество вытес. пенной ртути взвешивается на аналитических весах с точностью до 0,1 мг. В течение всего этого времени температура термостата под. держивается постоянной (график нагрева фиг. 5, атрямая а1). За. а гаа 4аа т сел баа Фиг. о. Кривая нагрева и охлаждения калориметра с жидкостью при постоянной температуре термостата. тем одновременно включаются нагреватель калориметра и секунде.

мер. Сила тока в нагревателе составляет около 0,5 а, время нагре ва — около 3,5 мин. При этом температура калориметра повышает. ся на 4 — 5'С (кривая аЬ). Во время нагрева сила тока и напряже ние на нагревателе измеряются несколько раз с помощью потенпио метра ППТ-В с зеркальным гальванометром М-21. По истечении 3,5 мин. нагреватель выключается, а секундоме1 остается включенным.

Термометром сопротивления, расположенным непосредственна на калориметре, ведется измерение температуры калориметра после выключения нагревателя (кривая Ьсг( на фиг, 5). Температура сначала несколь~ко растет вследствие тепловой инерции калорнмет ра, а затем начинает резко падать и потом приближается к темпе' атуре термостата, Чем больше разность температур начала и „овца нагрева, тем больше потери тепла от калориметра к термо- тату и тем ~круче идет в начальной стадии кривая охлаждения ка- лориметра, а следовательно, и больше величина поправки 3(Л('). Сам процесс определения величины 3(Л(') сводится к следую- щему (фиг. 5) (3). По измеренным в опыте значениям температур строится кривая охлаждения Ьсс( и там, где эта кривая имеет наибольшую выпук- лость, касательно к ней проводится прямая ес; пересечение каса- тельной ес с границей конца нагрева дает точку 3.

Разность орди- нат ае и ад (отрезок з) делится пополам (точка к). Тогда отрезок ак я будет являться истинной температурой Л(' „, а отрезок кл дает Ь (Ь('). Для уменьшения потерь тепла от калориметра и увеличения точ- ности результатов опытов методика нагрева была несколько изме- нена. Так же, как и прежде; устанавливается начальная температура, которая поддерживается постоянной в течение некоторого времени, для того чтобы калориметр успел принять такую же температуру.

3атем в момент т одновременно включаются нагреватель калоримет- ра, секундомер и нагреватель термостата. При этом ток в нагрева- теле термостата подбирается так, чтобы скорость нагрева термостата была немного меньше или равна скорости нагрева калориметра. В последнем случае калорнметр является адиабатическим. При та- ком способе ведения опыта потери тепла от калориметра уменьша- ются, величина 3 (Л~ ) стремится к нулю, а кривая охлаждения (Ьсд) идет очень полого или горизонтально.

Подбирая скорость на- грева термостата, можно добиться того, чтобы участок (Ьсп) был горизонтальным. Естественно, что прн этом измеренная М„при- ближается к М„„а поправка 3(Лг"-) будет близка к нулю (зто вид- но из сравнения фиг. 5, 6, 7). В этом случае отпадает надобность в тщательной теплоизоляции калориметра и в создании вакуумной системы.

В качестве иллюстрации можно сравнить Л( „, полученное нз ~Ризой фиг. 5 по первой методике, и И„, полученное по кривым фиг. 5 и 7 по второй методике. При проведении эксперимента температура калориметра измеря- лась термометром сопротивления, расположенным непосредственно "а стенках калориметра. Настройка скорости нагрева термостата и "змерение температуры термостата производились с помощью пла- тинового термометра сопротивления с диаметром проволоки 0,05 мл, р~~положенного на |поверхности алюминиевого экрана калориметра (3 на фиг, 2), ле наг На этой же установке определялся удельный вес жидкостей. Пос- слива т агрева калориметра до данной температуры гз открывается кран Радуги, избыток ртути сливается и взвешивается. По значению го веса ртути Т„, коэффициента линейного расширения стали Удельног Э (Т объема залитой ртути и жидкости и объема капилляров и " у ов можно подсчитать, насколько изменился объем жидкостгп 37 йом а гоо ООО к 000 Фиг.

б. Кривая нагрева и охлаждения калориметра с жидкостью прн одновременном подогреве термостата. о гоо 400 Гсак Фиг. 7. Криваа нагрева и охлаждения калориметра с жидкостью при одновре- менном подогреве термостата. какова ее плотность р при средней температуре опыта 1„.,= — —, гг+~2 2 а также вес жидкости в калориметре при этой температуре; (5) Постоянная калориметра А, рассчитанная по теплоемкости нержавеющей стали ЭЯ-1Т [1) и весу калориметра, равна А=с„0„„=9,63 ггал/'С (при 0=18'С). Общее количество тепла Яео,к=40 — 50 кал/'С.

Эта постоянная является функцией температуры, та~к |как с зависит от температуры, Срккал/лг'С 08 0,7 00 05 йй 0 50 гбб 750 800 850 ЛЮ Ф 0 Фиг. 8. Трафик ср =1(Г') для жидкостей Б-70; Т-1; Т-в. Проверка постоянной калориметра А производилась опытами с водой, теплоемкость которой известна при различных температурах.

Расхождение в величине А, определенной расчетом и опытами с водой, составляло 0,5%. Итак, окончательная расчетная формула теплоемкости имеет вид 0,24/ет — А с„ (6) 0 И Давление в сисгеме установки создавалось сжатым воздухом от баллонов.

для обеспечения большей стабильности давления (р= =сопи() один баллон присоединялся к системе в качестве аккуму-лятора давления. давление в системе измерялось образцовым мано"етром с точностью до 0,15 ат *. Результаты опытов для топлива Т-5, керосина Т-1 и бензина Б.10р де ггб.!2,35 е Опыты прозодились при давлениях 8 — !О пт, В интервале давлений га пт значения ср жидкости практически можно принять не зазискпгими от дазл енин, 39 На основании результатов опытов составлены табл.

4 и 6 сглаженных значений теплоемкости и удельных весов для топлив Т-5 и Т-1 и Б-70 в жидкой фазе через каждые 10 С. 4тбб и бб т губ т,М араб Г'С Фиг. 9. График т =7(Г') али жидкостей 5-70; Т-1; Т-5 Таблица ! результаты опытов дли бензина Б-70 Точность знспераментальных данных. Теплоемкость вычисляется по формуле (6). Выражение для относительной ошибки; йс = — 8Я+ 5(а1„,„)+ ~ 8А+50, Р изи где нет Ааг 0 40 210 210 2!О 210 210 210 210 2,77 2,68 2,74 2,72 2,71 2,66 2,69 0,31 0,27 0,28 0,20 0,19 0,22 0,21 3,08 2,95 3,02 2,92 2,90 2,82 2,90 92,3 91,0 94,8 93,8 92,7 93,0 92,8 28,7 28,1 29,1 28,5 28,5 28,1 29,1 63,6 62.9 65,7 65,3 64,2 64,9 63,7 41,3 39,2 37,2 35,7 34,3 32,2 30,9 9,32 9,53 9,66 9,76 9,84 9,96 10,04 21,7 70,5 106,7 130,5 152,0 179,9 201,5 0,500 0,557 0,587 0,620 0,657 0.706 0,780 Таблица 2 Результаты опытов длв керосина Т-! о в с,н Р !! и ! а в с> !! ст С! е 'ч о Ю в а а в Таблица 3 Результаты опытов для топлива Т-5 В произведенных опытах относительные ошибки имели следую- щие значенчя; 39 = 0,16% о (дтв,„) =0,656 80, =0,9% 8А=0,1% Суммарная максимальная относительная нии т и теплоем~кости с учетом величины д: 5 се=!,9% .

ошибка при определе- 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 2,69 2,69 2,42 2,37 2,35 2,38 2,25 2,67 2,68 2,52 2,52 2,44 2,21 2,13 2,10 2,38 0,23 0,21 0,32 0,32 0,26 0,21 0,29 0,25 0,26 0,26 0,28 0,25 0,32 0,40 0,27 0,10 2,92 2,90 2,74 2,69 2,61 2,59 2,54 2,92 2,94 2,78 2,80 2,69 2,53 2,37 2,48 91,0 91,8 94,0 93,0 92,5 92,5 92,9 92,3 92,3 92,0 91,1 92,3 92,3 92,4 92,8 92,9 27.3 27,2 26,5 26,2 25,9 25,7 26,0 27,2 27,4 26,5 26,7 26,0 25,5 25,5 24,4 25,5 б'3,7 64,6 67,5 66,8 66,6 66,8 66,9 65,1 64,9 65,5 65,4 66,3 66,8 66,9 68,4 67,4 45,4 44,5 42,1 41,0 39,0 39,0 35,3 46,7 46,6 44,3 44,1 43,0 39,9 39,9 36,8 36,4 9,34 9,44 9,67 9,76 9,92 9,92 !0,23 9,34 9,34 9,56 9,57 9,68 10,09 10,09 10,30 10,31 21,0 44,5 105,8 131,2 173,2 174,3 248,0 24,4 20,8 78,0 80,0 110,0 191,0 193,0 264,0 268.5 0,481 0,502 0,576 0,603 0,656 0,658 О, 748 0,477 0,473 0,530 0,529 0,570 0,661 0,662 0,754 0,746 Таблнца 4 Зависимость теплоемкости ср исследованных топлив от температуры (сглаженные данные) Топливо Т-5 Керосин Т-1 Бензин Б-70 с г сс ср кнал)кг ~( ср ккал1кг 'С ср ккал1кг 'С Таблица 5 температуры Зависимость плотности т исследованных топлив от экспериментальные данные) Керосин Т-1 Бензин Б-70 Топливо Т-5 Т вгк г1сМ г г гС г ОС Тжкюк г~смз 1жвгк г!см г сС 0,845 0,817 0,789 0,769 0,718 0,675 0,750 0,716 0,681 0,647 0,623 18,0 58,0 127,0 175,5 214,5 251,5 16,5 57,8 99.6 127,0 194.0 250,3 О, 820 0,794 0,744 0,705 0,670 0,637 19,5 64,5 98,8 130,5 151, 3 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 л)0 210 0,492 0 503 0,514 0,525 0,536 0,550 0,562 0,575 0,587 0,600 0,613 0,626 0,641 0,654 0,668 0,683 0,697 0,712 0,727 0,742 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 0,478 0,488 0,499 0,511 0,522 0,533 0,544 0,556 0,568 0,580 0,592 0,604 0.616 0,628 0,640 0,653 0,666 0,678 0,690 0,703 0,716 0,728 0,742 0,755 0,767 0,780 20 ЗО 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 0.466 0,476 0,486 0,497 0,508 0,518 0,529 О, 541 0.551 0,562 0,574 0,585 0,596 0,607 0,619 0,631 0,643 0,654 0,666 0,678 0,690 0,702 0,714 0,726 0,738 0,750 0,764 Таблица б Зависимость Удельного веса 7 исследованных топлвв от тенпеРатУРы (сглаженные данные) Керосин Т-1 Топливо Т-5 Бензин 6-70 г 'С Т „~ г)гиз тниак г1"гиз тниак г)сиз 20 30 40 0,751 0,743 0,735 0,726 0,717 0,708 0,699 50 60 70 80 0,736 0,728 0,720 0,711 0,703 0,694 140 150 160 170 180 190 0,759 0,752 0,745 0,737 0,730 0,722 0,685 0,676 0,668 0,658 0,649 0,638 0,628 0,618 200 210 220 0,715 0,707 0,699 230 0,692 240 250 260 270 280 0,684 0,676 0,668 0,660 0,652 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ем к Создана экспериментальная установка по определению тепло' 'к~сти и плотности жидкостей при различных давлениях и температурах по методу непосредственного нагрева.