Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состоянии Варгафтик Н.Б. (1013730), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Как указано было выше, исследования теплопроводности проводились с парами бензина, керосина и топлива Т-5, разогнан"ых по фракциям в узких пределах температуры кипения. Таблица ! Теплопроводность паров 1-8 фракции бензина Б-70 (ганн =43' — 90' С) р мм рт. ст. р'С а 10а клал!м час'С 217 234 459 646 227,38 22и9,19 230,64 229,44 317 318 319 318 84 Б е н з и н был разогнан по фракциям: 1-я фракция 1нии=-45 — 90'С; 2-я фракция 1„„,=90 — 120 С; 3-я фракция („н„=120 — 150 С. К е р о с и н был разогнан по фракциям: 1-я фракция ги„н=-117 — !50'С; 2-я фракция 1и„„=150 — !70'С; 3-я фракция !вин=170 — 200' С; 4-я фракция !н„=200' С и выше.
Т о п л и в о Т-5 было разогнано по фракциям: 1-я фракция !дни=210 — 222'С; 2-я фракция 1„„=222' — 254' С; 3-я фракция 1и„,=254' — 284'С, Исследование теплопроводности паров самой легкой францу бензина (! =45 — 90' С) проводилось при различных давлениях пара, Как показали результаты одного из опытов (табл. 1), нзмеагр пение давления пара практически не сказывалось на коэффициенте теплопроводности.
Проверка полученного результата для паров более тяжелых фракций также указала на независимость теплопроводности от ,рр рч давления. Следовательно, влия- нием температурного скачка прп фиг. 2. температурнан зависимость этих давлениях можно было прак. иозффипиента теплопроводност ! тически и ен б воздуха. тически прене речь. Отсутствие температурного Х вЂ” данные Шеррата н Грнффнтса скачка при измерении паров бен П вЂ” сводные данные Хндьсенрата а — данные еасперннента автора зина, керосина и топлива Т-5 объ. ясняется их сравнительно большим молекулярным весом (М=100 —:200), а также невысокой озластью температур исследования (1=300'С).
Все это хорошо подтверждается теоретическими исследованиями Френкеля !6Ь из кото- Таблица 2 Экспериментальные данные дая одной нз фракций топлива Т-в Мст 1 ( — /к р млт рт. ст. "г ас 1нст ~ср сст Числ 216,60 21,80 243,66 20,53 299,79 15,85 353,03 16,14 238,40 264,19 305,64 369,17 0,08 0,1636 0,09 0,1661 0,08 0,1615 0,08 0,1771 0,0031 0,0030 0,0031 О, 0042 0,0284 0,0305 0,0353 0,0400 1,32 0,0280 1,30 0,0301 1,20 0,0349 1,12 0,0396 550 550 550 550 227,50 253,92 309,30 361,10 В табл, 2 приведены результаты эксперимента и обработка опытных данных для одной из фракций топлива Т-5.
В таблице обозначено: р †давлен в мм рт. стл 4„р('С) †температу измерительной проволоки; 4„('С) †температу на стенке трубки; М вЂ разнос температуры между проволокой и стенкой; М„ †переп температуры в стенке трубки; Я вЂ количест тепла, выделяемое измерительным участком проволоки в ккал/час; д„„ — количество тепла, передаваемое излучением вккал/час; Л' †коэффицие теплопроводности пара без учета поправки на отвод тепла к концам измерительной проволоки в яка л/м час 'С; ( †) М1 — ) % — поправка на концы; 7,р — средняя температура исследуемого пара.
Результаты измерений коэффициента теплопроводности паров всех фракций бензина, керосина и топлива Т-5 до 7=300' С представлены в табл, 3 — 5 и на графиках фиг. 3, 4, 5. Значения коэффициентов теплопроводности паров бензина Б-70, керосина Т-1 и топлива Т-5, не разогнанных по фракциям, оказал"сь между значениями Л для легких и для тяжелых фракций. рых следует, что величина температурного скачка зависит от соотношения масс взаимодействующих молекул газа и твердого тела. Интересно в этом отношении указать на работу Вайнса [!О), исследовавшего коэффициенты теплопроводности ряда органических паров с помощью метода нагретой проволоки. Как показали опыты Вайнса, для паров неполярных жидкостей (например. бензола) теплопроводность при небольших давлениях с изменением давления на 1 ат изменялась всего на 0,2%.
Все это позволило проводить исследования паров топлив Б-70, '!'-1 и Т-5 при одном давлении пара (р=400 мм рт. ст.) и полученные данные отнести к давлению р=1 ага. Таблица 3 Ковффицнеит теплопроводпоети фракциб бензина Б-70 Бензин Б-70 (не разо гпа ин ы и ) 3-я фракция (Гкап=120«-150' С) !.я фракция (Гкап=45' — 90« С) Л 104 икал/м час 'С Л 104 икал)м час'С Л 104 киал)м чаа ОС г ОС га С Таблица 4 Коэффициент теплопроводности керосина Т-1 по фраицням 197,6 216,2 249,7 291,4 Таблица б коэффициент теплопроводиоети топлива т-5 по фракциям 1-я фракция (Гкап=210' — 222' С) 2-я фракция 3-я фракция (лаял=222 254 ОС) (Гкпп=254О 284 ОС) Топливо Т-5 (неразогпапное) г ОС Л 104 скак)м «ас 'С Л.104 г ОС нка«1м «ас 'С Л 104 ннаа1м «ас 'С Л 104 нкаа1м «ас 'С !ОС г«С 258,4 301,5 276 314 241 276 310 241,3 282,7 331,5 266,9 287,3 320,7 289 312 341 115,4 151,7 166,9 188,2 229,4 262,3 148,5 191,6 224,8 253,6 280,6 227,5 253,9 309,3 361,1 202 248 283 314 348 280 301 349 396 192 228 242 270 317 352 144,0 164,9 192,5 215,4 253,6 225 247 281 327 195 216 243 266 310 200,7 223,8 264,2 316,9 216 241 283 336 174,3 191,7 193,1 231,9 254,9 222,3 271,2 323,1 329,6 243 256 258 296 322 263 326 382 392 .3 lаали(7Д/вг.чаС'С ооо юа (ао а о я (оа ~м гоо гюа б'с Фиг.
3. Теплопроводность паров бензина. ° — Б-70 Π— (.я Фракция (44-0О) Ц вЂ” 3-я Фракция ((И) — (50') П вЂ” гептан в в зкепер. томка МозеРа по гептаит Х вЂ” изопеитан по Мозеру Л. 1О4(4(гаЛ(м.чаС 'С аоо гао ~оо а аа юа (аа гоо гаа ааа хя б'с Фиг. 4. Теплопроводность паров керосина. Х вЂ” керосин т-) Π— (-я Фракция ()(7 — )аое) ° — 3-я Фракции ((70 — ВИР) 7 — 4-я Фракция (200' и выше) При уменьшении температуры они приближаются к значениям коэффициентов теплопроводности для легких фракций, так как при более низких температурах исследования получается пар с преобладанием в нем легких фракций, а при увеличении температуры — приближаются к значениям Х тяжелых фракций.
500 300 200 00 5'я г00 300 Фиг. 6. Теплопроводность паров Т-б. Π— топлива Т.5 )( — )-» фрякция (2)Π— жЧ о — 2-я Фракция (222 — 254 ) ° — З.и фракция (254 — 254 ) В табл. б приведены значения температуры топлива Т-5 и соответствующие им давления паров в установке при исследовании паров топлива Т-5, не разогнанного по фракциям.
Таблица б Данные исследования паров топлива Т-б, не разогнанного по фракциям Температура лара в измери- ~ тельной трубке Г яС источника пара ОС 1 104 ккал/м час'С керосина и топлива Т-5 были теплопроводности нормаль- входить как один из компо- После опытов с парами бензина, проведены измерения коэффициента ного гептана С2Н(5, который может нентов в состав бензина. 210 210 210 700 700 700 266,93 287,30 320,67 289 312 341 =100' С). Полученное им значение этого коэффициента равно; Л= 159 ° 10 4 ккал/м час 'С.
Мозер проводил исследования относительным методом, тарнруя прибор по воздуху. Коэффициент теплопроводности воздуха, принятый Мозером при /= =100' С (Л ° 104 = 256 ккал/м час 'С), отличается на 6,5% от ныне хорошо Л 104 ккал/м час'С 179 188 210 290 320 116,8 125,4 148,2 221.8 249,2 обоснованного значения (Х ° 1О'= =274 ккал/м час ' С). Коэбзфициент теплопроводности гептана, полученный Мозером, исправленный в соответствии с новым значением для Л воздуха, находится в хорошем согласии с результатами экстраполяции проведенного нами эксперимента для /=100' С (табл, 8). Таблица 8 Сравненне данных по тепаопроводностн гептана по опытам Мовера 181 н автора Л 104 ккал/м час чС Л-10а ккал/м час'С Расхождение Опыты автора Данные Мозера 1,2м 161 159 Результаты наших опытов показали, что коэффициент теплопроводности паров бензина, керосина и топлива Т-5 изменяется прн переходе от одной фракции к другой, уменьшаясь с ростом среднего молекулярного веса.
Это хорошо согласуется с теоретическими представлениями кинетической теории газов и с выводами Мозера, который экспериментально показал, что теплопроводность паров, имеющих сходную структуру молекул, убывает с ростом молекулярного веса. На графике фиг. 3 нанесены значения коэффициента теплопро~одности изопентана по результатам Мозера, пересчитанные с учетом ныне принятого значения коэффициента теплопроводности воздуха. Значения коэффициентов теплопроводности изопентана, 89 Н вЂ” гептан был получен нз авиационного института топлив н масел, где он употребляется в качестве эталонного.
Молекулярный вес его М=100,2. Полученные результаты по теплопроводностн гептана приведены на графике фиг. 3 и в табл, 7. Коэффициент теплопроводности гептана был ранее измерен Мозером Щ только при одной температуре (Т ТепаопРоводиость гептана 'С имеющего молекулярный вес М=-72, оказались более высокими, чем для фракции бензина с молекулярным весом М=90. Анализ полученных результатов показал, что температурная зависимость коэффициента теплопроводности паров бензина и ке- росина при ()О' С может быть описана уравнением, предложен- ным Н. Б. Варгафтиком (4]: ) л (т)" (6) ' т, Здесь 7)0 — коэффициент теплопроводности при Та— - 273' К; 7) — коэффициент теплопроводности при температуре Т' К; п — показатель степени, зависящей от рода вещества.
-7,5 -ггб -/7 -(гб -г, -г,г д бг аг 45 4У"$ Ттм Фиг. 6. ОпРеДеление Яа и и в УРавнении а=ко ~ — ) То для паров Б-70 и гептана. Π— Б-70, )-я фракция (45 — 00') а — Б-70. 3-я фракция ()20 — )50 ) Х вЂ” гепта и. (6') Если представить уравнение (6) в виде (Д).=)йЛ +п)6( ) (Т) (Т) и построить график зависимости !д 7,0 от !а ! — ], то все опытные То точки для данной фракции укладываются на прямую (фиг. 6). Прямые линии отсекают на оси ординат значения !д )(0, а наклон их позволяет определить показатель степени и. Значения показателей степени и и теплопроводности )(0 приведены в табл, 9, Усреднение значений )(0 и и с учетом фракционной разгонки для керосина и бензина даны в табл. 1О.
Таким образом, расчет коэффициентов теплопроводности па. ров бензина и керосина может производиться по формуле (6). Таблица Р Ковффицнеит теплоироводности 1е и показатель степени н уравнении (6) для бенаина Б-70, гептана и керосина Т-1 15 104 нкал)м яап пС Бензин Б-70 1-я фракция 45' — 90' С 3-я фракция 120п — 150' С Гептаи 97,7 81,5 89,4 1,92 1,98 Керосин Т-1 1-я фракция 117' — 160'С 3-я фракция 170'-ж)оц С 4-я фракция 200' С н выше 83,2 72,5 67,6 2,01 2,07 2,08 Таблица 10 усредненные значении аз и показании степенн и уравнения (6) для бензина Б.70 и керосина Т-1 1е 104 икал)м чае пС Вещество Бензин Б-70 Керосин Т-1 91 74 1,95 2,05 (7) 91 Теплопроводность Т-Б л, (О'яяр)ук аяс с была исследована в очень узком диапазоне температур; на основании этих данных трудно установить значения ~е н п, На основании получен. иых результатов по тепло- ОО проводности паров Б-70, Т-1 О гОО ГОО ООО 4>в Н ГЕПтаиа С ИСПОЛЬЗОВаНИЕМ Фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
