Зубарев В.Н., Козлов А.Д., Кузнецов В.М. - Теплофизические свойства технически важных газов, страница 25

Гексафторнд серы Экспериментальные данные о факторе сжимаемости гексафторила серы охватывают жидкую и газовую фазы в интервале температур 233 — 523 К при давлениях до 52 МПа (рис. 5.2). Результаты измерения сжимаемостн гексафторида серы в газообразном состоянии приведены в работах [154 — 157). В табл. 5.4 даны краткие сведения об этих работах. Таблица 5.4. Экеиерямеитальные исследования сжимаемоств гекеафторнда серы в газообразном состоянии Погрешность экспериментальных данных [154, !56, 157] составляет 0,25, [155] — 0,5%. Невысокая точность данных [155) объясняется, очевидно, главным образом наличием примесей. Уравнение состояния гексафторвла серы получено в виде внриального уравнения (1.3).

Для определения констант уравнения использована методика, изложенная в э 1.4. Обработано 60 экспериментальных точек по сжимаемости в интервалах р=Π—:3(Х) кг/мз и Т=300 —:523 К. Применение потенциала Леннарда-Джонса (12-6) в качестве модельного лля гексафторида серы не лало высокой точности аппроксимации экспериментальных данных уравнением состояния. Средняя квадратическая погрешность аппроксимации составила 1,08%. При этом получены следующие значения консганз. потенциала Леннарда-Джонса (12-6): бе=1,2646 1О з мз/зт; е//г= = 229,44 К.

Низкая точность аппроксимации, очевидно, связана не только с невысокой точностью экспериментальных данных, но и с тем, что для гексафторида серы двухпараметрнческнй потенциал Леннарла-Джонса (12-6) не является достаточно подходящим в качестве модельного потенциала, отображающего взаимодействие молекул. В снязн с этим получено уравнение состояния гексафторида серы на основе трехпараметрического потенциала сферической оболочки. Прн значении третьего параметра потенциала ге=1,7 второй, третий и четвертый приведенные внриальные коэффициенты, рассчитанные в [б — 8), аппрокснмированы полиномами вида (2.1) — (2.3) в интервалах приведенных температур соответственно: Те=025 —:1О; Те=07 —:10 н Те=0,55 —:1О.

Константы аппроксимации приведенных вириальных коэффициентов имеют следующие значения: Рис. 5.2. Область обработки экспериментальных данных о сжнмаемости гексафторндв серы в газообразном состоянии: ба Т, Н 7 в [1548 2 †[1]; 3 в [1560 4 в [157] со=2.20430973 1О г с, =1,19182739.10 с»= 9 56339473.10» сз =3,31494391.10' с»= — 6,47477172 1Оз сз = 7,58541475 10' с» = — 5,21232355. 10' с~ = 1,92975167 ! 0' сз = 2.97665617 10о Ые = 6.71149354, 10 - з г/ 2 23799643,! Оа Н = — 1,68938389 1О' г/з=6,73123287 10' Н»= 1 58880777'10з И~=2,Ъ84365! 10з ,ф ' 2 05930519,10г газ= 1,11259266 10з йз = — 3,29611534 10' 4» 4 06815971. 1Оо ае — — 6,52946492.

10 ' а, = — 3 325137! 6 ! 0 аз — — — 2,50618637 10» аз =4.29933044.10о а»= — 5,30336461-!Оо пз 4 03698005, Юо а,= -1 9!685097.10о а»=5 42997719-10-' аз= -8,32234351.10-з и»=5,17457557 1О. ' ага=2,161398!6 10 з и, =1,8990461 9- Ю' и = — 285272897 1Оо аз = 1*05096736'1О аз=2 34462222'10 з а»= 3 08242928 10 о =3 !8647161 Ю-з бр —— 1,89904619 1О' [1, =0 Рз = — 1,05096726 '1Ос з= — 468924444.10 з »=9,24728784.10 з Вз = — 1,27458864.

10 ' з ус=9 83876192 1О' 71 = -1,02677786 1Оз уз=1 11787557. Юз уз= -8,36601357 10' 7» = 3,99038372. 10 7» = — 1,15048327-!О' 7»= 1 81946272 10 7~ = — 1,29779694.10 ' Полученные выше результаты показали, что залача экстраполяции за пределы экспериментально изученной области для гексафторила серы может быть более успешно решена при использовании потенциала сферической оболочки. равновесные свойсгва рассчитаны по уравнению состояния, основанному именно на этом потенциале. Однако для потенциала сферической оболочки не рассчитаны ввзкостные и теплопроводпостные вириальные коэффициенты. В свкзи с этим длв расчета неравновесных свойств гексафторида серы применен потенциал Леннарда-Джонса [12-6).

Получены согласованные уравнения сжимаемости и вязкости гексафторида серы по методике, изложенной в первой главе. Обработаны совместно данные о 215 В результате обработки данных о коэффициенте сжимаемости методом наименьших квадратов получены параметры потенциази сферической оболочки длк гексафторцаа серы. Отметим, что в качестве параметра приведении вириальных коэффициентов используется Ь»=2/3%кейз, Среднав квадратическая погрешность аппроксимации экспериментальных данных уравнением состояния, основанным на применении потенциала сферической оболочки, составила 0,36%, т.

е. значительно ниже, чем погрешносп уравнения, основанного на потенциале Леннарда-Джонса [12-6). Уравнение состоянии, полученное с помощью потенциала сферической оболочки, использовано для расчета таблиц термодинамических свойств гексафторида серы за пределами области экспериментальных данных. Таблицы рассчитаны в интервале Т= 500 —: 1ЯЮ К. Область давлений при расчете таблиц определяется предельной плотностью, при которой использовались экспериментальные данные о сзшмаемосги, т.

е. р=300 кг/мз. Длк расчета калорических функций значении этих функций в идеально- газоном состоянии по данным [42) аппроксимированы цолиномами вида [3.2). Аппроксимации произведена в интервале Т=293,15 —:2000 К. Для энтальпии за начало отсчета принято состояние кристалла при 0 К. Теплота сублимации кристалла при 0 К равна Лй»=2!6 Дж/г [37). Константы полинома, описывающего зависимость идеально-газовой теплоемкости от температуры, получены дифференцированием по температуре полинома, описывающего энтальпию.

Ниже приводятся значения констант полиномов для расчета калорических функций гексафторида серы в идеально-газовом состоянии: сжямаемостн, перечисленные выше, и данные о вязкости при атмосферном н повышенном Лавленни. Вюкость при давлении, близком к атмосферному, юмерена в работе Эллиса и Роу [158] при температурах 473 — 1123 К и в рабате Дау с соавторами [159] при температурах 293 — 873 К.

Авторы оценивают погрешность данных в 1%. Однако данные [158] лежат систематически выше данных [159], причем расхождение увеличивается с ростом температуры и при Т=ОООК достигает 3,5%, Вязкость шестнфторнстой серы при повышенных давлениях измерена в [1 60]. Исследования проведены прн температурах от 298 до 523 К и давлениях до 4 МПа. Погрешность эксперимента оценивается авторами в 1,1%.

Обработаны 60 экспериментальных значений сжнмаемостн„ЗЗ и 19 значений вязкости при атмосферном н повышенном давлении. Получены параметры потенциала Леннарда-Джонса (12-6). Среднвя квадратическая погрешность описания данных о сжимаемостн бг=1,132%, о вюкосгн бц = 1,839%. Зйачения констант потенциала Леннарда-Джонса (12-6), полученные в зультате сумьгарной обработки данных о сжимаемости и вязкости гексаторида серы, мало отличаются от констант, полученных при обработке только данных о вязкости.

Эти константы использованы длк расчета таблиц неравновесных свойств. Вюк ость и теплопроводность при атмосферном давлении рассчитаны соответственно по уравнению Чепмена-Энскога (1.24) и уравнению Мончнка (1.27). Константы зависимости ~'„"/По.хм=Я") использованы те же, что и в 8 1.5. Значения [)о(То) для гексафтЪрида серы рассчитаны и представлены в ниде полинома [)о = ',~~ т,(е/(/еТ))ч.

Вязкость и теплопроводность при повышенном давлении рассчитаны по вириальным уравнениям вида (1.25). Константы полниомов, аппроксимирующих внриальные коэффициенты В'„, С'„и С,'„приведены в 82.1. Значения второго теплопроводностного внрйальйсго коэффициента для гексафторида 4 серы рассчитаны по Р2], и комплекс В', аппроксимировал полииомом Щ = Ц рэ(а/(87))ч.

Приводим константы аппроксимации и соответствующие степени прн аргументах дла [)о и В[: р, = 1,Ю20.10о рз 4'64070 1Оо р = 3,57760.10о ра = — 2,73120 '10 гл, = — 1,35190. 1О' глэ = 2,66930. 1О' тэ= — 1,53360.10' шо = — 1,86440. 1О гпз = 6,79590.

1О э,=1,5 эх=1,0 эх=0,5 за=О зг= 5 хэ=4 аз=3 за=1 зэ О В процессе обработки экспериментальных данных н расчета таблиц теплофизическнх свойств гексафторида серы использованы следующие физические константы: масса моля и=146,06 г/моль; газовая постоянная Я= 56,923 Дж[(ьт К); теплота сублимации при 0 К Айо — — 216000 Дж/кг параметры потенциала кг го=1,7; Ьо=1,120 1О ~ мз/кг; в//о=445,70 К; единые параметры потенциала Леннарда-Джонса (12-6): я//с=233,219630 К; Ьо —— 1,1817003.10 э мэ/кг.

Результаты расчетов теплофнзических свойств гексафто рида серы содержатся в табл. 5.5 и 5.6. 216 Гексафторид серж г,а 3„'о 4,0 5,0 6,0 8,0 1О'„О !2,*0 14,0 16,'О !8,'О го,о О,1 1,'о 2,'О з',о 4,'О 5;О 6,'О в,'о !а,о 12,'О 14,0 16,0 18,'О га,а 293,7 295,4 297,1 298,9 300,7 ЗО4,З ЗО8',О 311,'8 315,6 3!9,4 323,3 327,2 зоо,б зог,'! ЗОЗ,Я 305,6 307,4 309„2 3!О,"9 314,6 318,3 згг,'о 325,8 329,6 ЗЗЗ,'4 337,2 1,07 1,08 1',08 1,09 1,10 1,'11 1.'!3 1,14 1;!6 1,17 1,19 1',3! 1,06 1',06 1,07 1',08 1,08 1.09 1,10 1',11 1,12 1,14 1,15 1,17 1,18 1,19 0,999 О,'998 0,997 О,'996 0,994 О,'991 0,988 О,'984 О,'ЛЯ 0,974 О,'969 О,'964 т= 1500 к 1,ООО О,'999 О,'998 О,'996 О,'994 0,993 099! 0,987 0,983 0,978 О',973 0,968 0,963 0,957 531,8 533,3 536,5 538,2 541,8 545,6 549.6 553,8 558,! 562,6 567,2 556,9 558,2 559.6 561,1 562,6 565,8 569,2 572,8 576,5 580,4 584,4 588,5 72,8 72,9 73,0 7З,'О 73,1 7З,'З 73,4 73,6 73,8 74*.0 74,1 74„3 76,5 76,6 76,6 76,7 76,8 76,9 77,1 77,2 77,4 77,6 77,7 77,9 78,1 0,769 о,'по 0,772 О,'774 0,776 0,*78! 0,785 О,'790 0,795 О,'800 О„'8О5 О,аза 0,765 0,766 0,767 0,769 О,'770 0,772 0,774 о,'тп 0„781 0,785 0,789 0,793 0,798 0,802 Список литературы 1.

ГврптфельлврДж., Кертвсс Ч.„Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. Мэ Иэд-во иностр. лиг., !961. 2. Ммкои Э„Сиервииг Т. Вириальнос уравнение состояния. Мэ Мир, 1972. 3. Кессельмаи П. И. К вопросу расчета теплофизических свойств реальных газов при высоких температурах // Теплофизика высоких температур. 1964. Т. 2, № 6.