Зубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. - Теплофизические свойства технически важных газов
Описание файла
DJVU-файл из архива "Зубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. - Теплофизические свойства технически важных газов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "тепломассобмен и теплопередача" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "тепломассобмен и теплопередача" в общих файлах.
Просмотр DJVU-файла онлайн
Распознанный текст из DJVU-файла
ББК 31.31 Т 34 УДК 533.1.092/.09б (035. 5) Рецензент В. А. Рабинович Теплофиз ические свойства технически важных Т 34 газовпри высоких температурах и давлениях: Справочник/В. Н. Зубарев, А. Д. Козлов, В. М, Кузнецов и др.— Мд Энергоатомиздат, !989.— 232 с.: ил. 18ВХ 5-283-00108-3 Даны габулированные значения геплофнзических свойств 14 технических важных газов (неона, ар~она, крипгона, ксснона, азота, кислорода и др.) в области высоких температур и давлений (500 — 3000 К, 100 — -400 МПа). Для инженеров и научных работников, проекгирующих и исследующих энергетическое.
теплообменное и знерготехнологическое оборудование. 2203020000-027 Т вЂ” 1004)9 ББК 31З1 031 (01)-09 1ВВ)х) 5-283-00108-3 (Сэ Энергоатомиздат, 1989 Предисловие В настоящее время нет подробных таблиц теплофизических свойств технически важных газов при высоких температурах и давленияк, построенных с учетам реальности газов, т. е. с учетом сил межмолекулярного взаимодействия.
~днакмо в свюи с непрерывным повышением используемых параметров во многих областях современной науки, техники и технологии, в частности в энергетике, геологи~, химической технологии, газовой промьишлениости, погребносгь в таких таблицах существует и со временем возрастает. Получение надежных справочных данных о теплофизических свойствах сжатых газов при высоких температурах связано со значительными трулнасгями, обусловленными прежде ыжго тем, что существующие экспериментальные данные как о равновесных свойствах, так и о свойствах переноса плотных газов получены в ограниченном температурном интервале с верхней границей, нс превышающей в основном 800 1000 К. Это обстоятельство нс позволяет для расчета таблиц при высоких температурах использовагь традиционный метод, заключающийся в построении эмпирических уравнений при обработке экспериментальных ланных и расчете по ним табличных значений, так как эти уравнения практически непригодны для получения данных за пределами экспериментально исследованной области.
Поэтому отсутствуют албанцы теплофнзических свойств газов прн высоких температурах, которые отражали бы свойства реальных газов (с учетом сил мсжмолекулярного взаимодействия), а имеющиеся в справочной литературе немногочисленные ланные получены по уравнениям идеального газа и, естественно, нс могут быть использованы для точных расчетов. Вес сказанное выше указывает на своевременность проведенных работ, направленных на создание метода получения уравнений. отражающих свойства реальных газов н пригодных для эксграпаляционных расчетов теплофизических свойств.
Для этих расчсзов целесообразно применять теоретически обоснованные уравнения, позволяющие рассчитывать любые тегшофизические свойства газов, если известен закон межмолекулярного взаимодействия, и содержащие минимум неизвестных констант — -параметров модельного потенциала. В первом разделе справочника рассмо~рены основные теоретические положения, на которых базируется настоящая работа, а также представлена разРаботанная ангарами методика построения теоретически обоснованных уравнений состояния и уравнений лля расчета свойств переноса. В постедующих разделах привелены таблицы теплофизических свойсз.в олно-, лвух- и многоатомных газов, а также даны соответствуинцие уравнения, по которым раа:читаны эти таблицы.
В отдельный раздел выделены свойства водяного пара. Таблицы рассчитаны до температур ЖОΠ— 3000 К при давлениям ло 1ОО .400 МПа, з» исключенном таблиц фтора н вадянага пара, где верхним пределам является темпера~ура начала разложения этих нещсств. Двюры будут признательны чита~елям за критические замечания и пожелания по улучшению книги, которые следуе~ направлять в алрос издательства. Авторы бе='и)чоз ' з Термвдвнамвческне свайства и свойства переноса сг Ег гс се (е) а = Ддр/др), показатель адиабаты Р Т Р л(ле) Ч(Чв Ч" ) Х(Хе, я/" ) В„, С„ Условные обозначении постоянная Планка постоянная Больцмана число Авогадро масса моля, г/моль газовая постоянная заряд электрона параметры потенциальных функций межмолеку- лярного взаимодействия второй вириальный коэффициент для газа, состоя- щего из твердых сфер диаметра и потенциал межмолекулярного взаимодействия расстояние между центрами молекул ускорение свободного падения давление, МПа абсолютная температура, К удельный объем плотносгь, ьт/мз фактор сжнмаемости внутренняя энергия энтальпия (в идеально-газовом состоянии), кДж/кг изохорная н нзобарная тегщоемкости, кДл/(кг.
К) изохорная и изобарная теплоемкосги в цдеально- газовом ссстоании, кДж/(кг К) энтропия (в стандартном состоянии), кДж/(кг.К) скорость звука, м/с относительный кгпффициеит объемного расширенияя вириальные коэффициенты в термическом уравнении состояния вязкость (при низкой плотности, при умеренной плотности), 10 ' Па.с теплопроводносгь (при низкой плотности, при умеренной плотности), МВт/(м. К) число Праццтля вязкостные вириальные коэффициенты теплопроводностные вириальные коэффициенты Ье — о сжимаемости бц о влэкостн ЬХ вЂ” о теплопроводности Приведенные величавы уе = Т/ЦИ~ — температура В*=В/Ьс, С~=С/Ь~е, Ве=П/Ьсэ, Е*=Е/Ьее — виРиальиые коэффициенты В;,= В„/Ье, С'„= С /Ь еа — ввэкостные вирнальные коэффициенты В1=Вь/Ьс, Сь=Сь/Ье о— — теплопроводностные вириальные коэффициенты Введение Задача расчета таблиц теплофизических свойств газов при высоких параметрах за прелелами области существования экспериментальных данных осада актуальна вследствие естественной ограниченности области экспериментального исследования.
Для расчета таких таблиц должны быль доказаны достоверность применяемых уравнений и пригодность нх для экстраполяции. Методы построения эмпирических уравнений состояния по экспериментальным данным достигли высокого совершенства. Использование вычислительных машин даез возможность быстро получизь уравнение состояния с большим числом констант, лействуюшее в широкой области параметров и описывающее экспериментальные данные с точностью, по крайней мере не хуже точности самих экспериментальных данных.
Расчет полного набора термодннамнческих величин производится с помощью дифференциальных соотношений термолинвмики и приволиз к хорошей согласованности термических и калорических величин. Однако возможность расчега по эмпирическому уравнению состояния ограничивается областью использованных экспериментальных данных. Экстраполяция эмпирического уравнения состояния за пределы экспериментально исследованной области не может считазъся достаточно надежной.
Ошибка в термодинамических свойствах будет тем больше, чем дальше область расчета от области, для которой есть экспериментальные данные. Задача расчета термодинамических свойств в области экстраполяции может быть решена более надежно с помощью теорез ически обоснованного уравнения состояния. Таким уравнением для газа является вириальное уравнение состояния, виривльные коэффициенты которого могут быть рассчитаны на основании принятых функций межмолекулярного взаимодействия, а параметры потенциала определяются из экспериментальных значений плотности. Для того чтобы уравнение состояния было пригодно для экстраполяции„ оно должно удовлетворять по крайней мере трем требованиям. Во-первых, уравнение состояния должно быть теоретически обоснованным и из экспериментальных данных должны определяться лишь константы, имеющие ясный физический смысл.
Во-вторых, уравнение состояния лолжно описывать экспериментальные данные в широкой области параметров состояния с погрешностью, не превышающей погрешность самих экспериментальных данных. В-третьих,при правильном выборе потенциальной функции взаимодействия молекул в исследуемом газе параметры этой функции должны бытьпостоянными,не зависящими от температуры, либо зависимость параметров потенпиала от температуры должна быть теоретически обоснована. Если эти три требования выполняются, то полученное уравнение стютояния может быть использовано для расчета таблиц термодннамических свойств в области, существенно превосходящей по параметрам состояния область, исследованную экспериментально.
Все сказанное относится не только к термическому уравнению состояния (и к термодинамическим свойствам вообще), но и к уравнениям, описывающим свойства переноса. Иначе говоря, создание таблиц вязкости и тапопроволнссти ~азов в области экстраполяции должно базироваться на теоретически обоснованных уравнениях, удовлетворяющих упомянутым выше требованиям. Сформулированные здесь положения являлись для аз~оров основнымн при создании настоящей монографии. 6 Раздел первый Методика составления уравнений для расчета тенлофизических свойств газов 1.1. Построение теоретически обоснованного уравнения состояния Предлагается следующий метод построения уравнения состояния в вириальной форме, реализованный для различных газов.
Пусть в некоторой области температур и давлений для данного вещества имеются экспериментальныс значения в виде совокупности точек [рз, е„, Т,), или ззрз, ра Т,). или [гз, р,. Т„). тле р„, оь р,. Т„. з„— соответственно давление, удельный объем, плотйасть, температура в фактор сжимаемасти в точке /г. Предполагается, что парное взаимодействие мезкду молекулами данного везцсства отображается каким-либо модельным потенциалом яз=Дг), который мажет быть двух-, трех- и лаже многопараметрическим.
В случае двухпараметрического потенциала параметрами потенциала являютсл глубина потенциальной ямы с и условный диаметр молекулы а [г=а при зр(г)/ и). теоретически обоснованным уравнением состояния сжатого газа является вириальиае уравнение, т. е. =р '/[ВТ)=1+ Вр-! Ср +Рр + ... Используем общепринятые соотношения; В =В/Ьо! С=С/Ьо! Р =Р/Ьоз...; 7 = Т/[с//г) Ьо — зиг /тзо 2 о 3 А (1.2) где В*. С', Р',; — приведенные вириальиые коэффициенты; 7 — приведенная температура; е//г и Ьо — величины, связанные с параметрами потенциальной функпии (остальиые обозначения общепринятые).