ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Калорические свойства жидкого азота из "Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов " Мэйдж и соавторы [100] измерили изобарную теплоемкость в интервале температур 122—274° К и давлений 10—138 бар из полученных ими 36 опытных точек лишь небольшая часть относится к области жидкости. В работе [100] для большинства точек разности начальной и конечной температур эксперимента составляли примерно 11 град, поэтому в околокритическом районе данные [100] могут существенно отличаться от истинных значений. [c.47] При измерениях интегрального адиабатного дроссель-эффекта азота в интервале температур —163-н +300° С Роэбук и Остерберг [ПО] получили ряд опытных точек для жидкой фазы на изотермах —163 и —151° С при давлениях до 202 атм. В работе И. М. Гусака [111], где определен изотермический дроссель-эффект при температурах 115,1—291,6° К, приведены данные о жидком азоте на изотерме 115,1° К в интервале давлений 17—120 атм. [c.47] Из краткого обзора видно, что опытные калорические величины относятся преимущественно к состоянию насыщения, а в однофазной области они весьма немногочисленны. Поэтому таблицы термодинамических свойств жидкого азота составлялись в основном путем обработки р, v, Т-данных. [c.47] Из приведенных в литературе расчетных значений калорических свойств азота наиболее обширную область давлений охватывают данные Дина [112], полученные графической обработкой опытных значений термических величин. В таблицах Дина приведены значения объема, энтальпии, энтропии и теплоемкостей с и для 1 моля. Свойства жидкости представлены при давлениях до 1000—АОООатм, но лишь на пяти изотермах (90 100 110 120 и 125° К) при расчете свойств были использованы р, v, Т-данные Бенедикта [80, 81 ]. [c.47] Более подробными являются таблицы Стобриджа [72], рассчитанные с помощью полученного им уравнения состояния (71) —таблицы составлены в метрической и британской системах единиц (в СССР имеются только последние). Таблицы содержат значения удельного объема, энтальпии, внутренней энергии и энтропии в интервале температур 114—540° R (63,3—300° К). Шаг таблиц по температуре 2° R, что выгодно отличает их от таблиц Дина, но максимальное давление 3000 psia (206,8 бар). [c.47] Нами рассчитаны таблицы термодинамических свойств (р, v, р, i, 5, Ср) жидкого и газообразного азота до температуры 140° К и давления 500 бар с помощью уравнения состояния, представленного выражениями (72), (75), (76), (77). Расчет выполнен на электронной цифровой вычислительной машине. Калорические свойства определены по уравнениям, приведенным в 1.4, причем на докритических изотермах в качестве постоянных интегрирования приняты значения этих свойств кипящей жидкости поданным [70], а на изотермах 130 135 и 140° К — в точках при давлениях 70 90 и 125 бар соответственно [70]. Значения термических свойств на кривой насыщения получены по уравнению состояния с использованием уравнения для кривой упругости [70]. [c.48] Заметим, что значения t , приведенные в [70], достаточно надежны.. Как показали расчеты, отклонения их от значений, полученных с помощью экспериментальных данных о s [105, 108], не превышают 1,5 кдж1кг. Тем не менее, мы сочли целесообразным внести указанные выше поправки для облегчения согласования данных о жидкости и о газе. В итоге при графическом согласовании данных по изобарам оказалось достаточным несколько изменить ряд значений на околокритических изотермах (125—135° К для U, 125—140° К для i и s, 125—150° К для с ). Полученные графически значения были дополнительно сглажены по изотермам. [c.48] В последующих трех главах при составлении таблиц термодинамических свойств жидких кислорода, аргона и воздуха потребовалось выполнить аналогичную корректировку значений i и s, принятых первоначально по данным [70]. При расчетах процессов с жидким воздухом и его компонентами рекомендуем использовать относящиеся к состоянию насыщения данные, приведенные в настоящей книге, поскольку они обеспечивают лучшее согласование расчетных значений для жидкости и для газа. [c.48] На изотермах 130 и 140° К из значений / и 5 при повышенных давлениях вычитались значения при р = 1 атм. [c.49] Расчетные значения калорических свойств жидкого азота были сопоставлены с данными, имеющимися в литературе. Ввиду крайней ограниченности экспериментальных данных были привлечены табличные [72, 100, 112], охватывающие достаточно широкий диапазон давлений. При сравнении с данными Дина [112] об энтальпии и энтропии ввиду различия в начале отсчета сопоставлялись разности Ai = i — i и As = s — s на изотермах. Для температур 90 100 и 110° К при давлении 500 атм расхождения в значениях Ai составляют соответственно 2,1 1,3 и 2,9 кдж кг и As — 0,012 0,019 и 0,003 кдж/ кг-град). На изотермах 120 и 125° К отклонения вдвое превышают наибольшие из приведенных значений. Для газообразного азота при температурах 130 и 140° К А/ и As при давлениях 500 атм и i атм по таблицам Дина и нашим отличаются на 2,9 кдж/кг и 0,008 кдж/ кг-град). Такие расхождения можно считать приемлемыми. При давлениях 300 и 400 атм Ai и As, рассчитанные по уравнению состояния, согласуются с данными Дина примерно с такой же точностью, как и при 500 атм. Подробное сопоставление с данными [1121 для давлений до 200 атм включительно приведено в табл 8 и 9. [c.51] Представляют интерес результаты сопоставления с расчетными данными Стобриджа [72]. В табл. 8 и 9 приведены значения Ai и As, рассчитанные на ряде изотерм при давлении 82,7 124,1 172,4 и 206,8 бар. Данные хорошо согласуются как на представленных в таблице изотермах, так и на промежуточных (65, 75 . . 135° К), за исключением около-критической изотермы 125° К, где отклонения при р = 206,8 бар достигают 5,3 кдж/кг и 0,043 кдж/ кг-град). Расхождение с данными [112], взятыми при близких давлениях, для жидкости значительнее, чем с величинами [72]. Это может быть объяснено недостаточным совершенством методики, применявшейся при составлении таблиц [112]. При температурах 130 и 140° К отклонения данных [72,112] от полученных нами в основном близки по абсолютным величинам, но противоположны по знакам. [c.51] Сопоставление рассчитанных нами значений Ai жидкого азота с табличными данными Мэйджа и соавторов [100] показало, что вплоть до давления 206,8 бар (максимального для таблиц [100]) расхождения не превышают 1—3 кдж/кг. Наибольшие наблюдаются при температурах, близких к критической и к нормальной температуре кипения. [c.51] Расчетные значения Ср сопоставлены с данными Дина в табл. 10. При температурах, удаленных от критической, согласование хорошее. [c.51] На изотермах 120 130 и 140° К отклонения возрастают, однако не выходят за пределы, допустимые для расчетных величин. Заметим, что значения Ср на изотермах 130 и 140° К, принятые в настоящей работе, согласуются с данными [112] лучше, чем результаты [70]. [c.52] Надежность уравнения состояния (72) и вполне удовлетворительные результаты сопоставления с опытными и расчетными данными ряда авторов, представленные в И.2 и П.З, позволяют рекомендовать полученные нами значения термических и калорических свойств жидкого азота для практического использования. [c.52] В табл. I и II приведены термодинамические свойства жидкого азота в состоянии насыщения удельный объем, энтальпия, энтропия, теплота испарения, изобарная теплоемкость и изотермическая сжимаемость (в зависимости от температуры и давления). В табл. Н1 представлены термодинамические свойства азота в однофазной области при давлении 1—500 бар и температуре 65—150° К- Для полноты в табл. III помещены также данные о свойствах газа при докритических температурах, заимствованные из [70]. По табличным данным построены три диаграммы состояния р—Т (для 1 кг), I—р и 5—р (для 1 моля), которые даны в приложении к монографии. Для области температур ниже 90° К и давлений свыше 207 бар калорические свойства азота определены впервые. [c.52] Вернуться к основной статье