WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Асимметричное масштабное уравнение состояния в физических переменных апробировано на примере описания равновесных свойств хорошо изученных веществ. При выборе образцового вещества обращалось внимание не только на представительность массива экспериментальных данных, полученных в широкой окрестности критической точки, и их точность, но и на то, насколько согласованы разнородные экспериментальные данные между собой. В обзоре, приведенном в диссертации, показано, что этим требованиям в значительной степени отвечает аргон. Значительный вклад в исследование теплофизических свойств аргона в околокритической области внесли Анисимов М.А., Шавандрин А.М., Смирнов В.А. и другие исследователи. Поэтому в первую очередь предложенное масштабное уравнение состояния апробировано на примере описания термической и калорической поверхности аргона.

Рабочая область описания разнородных равновесных свойств аргона на линии фазового равновесия и в однофазной области составила по плотности и по температуре.

Предложенное асимметричное масштабное уравнение состояния имеет рабочую область, которая практически совпадает с рабочей областью как асимметричных масштабных уравнений состояния в параметрической форме, так и асимметричных масштабных уравнений состояния, полученных путем интегрирования преобразований Покровского. Вместе с тем, уравнение состояния (28), в отличие от уравнений в параметрической форме и полученных путем интегрирования преобразований Покровского, может быть модифицировано путем включения в его структуру функций, зависящих только от температуры.

В общем виде предлагаемое асимметричное масштабное уравнение стояния со сглаживающими функциями имеет следующую структуру:

(29)

где,.

Результаты расчета по уравнению (29) представлены на рис.1–2.

Рис.1. Отклонения значений плотности, рассчитанных по уравнению состояния аргона (29), от экспериментальных данных Michels A. и др. на изотермах:
1 – 173,15 К, 2 – 163,15 К, 3 – 158,15 К, 4 – 153,15 К; 5 – 150,65 K; 6 – 151,65 K;
7 – 150,15 K;, 8 – 148,85 K.

Рис.2. Отклонение значений изохорной теплоемкости, рассчитанных по уравнению (29), от экспериментальных данных Анисимова M.A. и др. на изохорах:
1 – 374,3 кг/м3; 2 – 457,6 кг/м3; 3 – 473,6 кг/м3; 4 – 497,3 кг/м3, 5 – 534,4 кг/м3;
6 – 541,9 кг/м3; 7 – 565,5 кг/м3; 8 – 604,4 кг/м3; 9 – 632,2 кг/м3; 10 – 647,70 кг/м3;
11 – 805,70 кг/м3.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в однофазной области уравнение (29) с удовлетворительной точностью описывает имеющиеся термические данные в области параметров состояния,.

Опытные данные об изохорной теплоемкости описываются уравнением (29) в области, с погрешность, практически совпадающей с погрешностью эксперимента. Однако на линии фазового равновесия рабочая область уравнения (29) по плотности всего.

С целью увеличить рабочую область уравнения состояния (29) воспользуемся тем, что линия псевдокритических точек лежит в области лабильных состояний. Поэтому, не нарушая целостности уравнения (29), положим при и при. Значения всех остальных параметров остаются неизменными. Результаты расчета плотности и давления на линии фазового равновесия приведены на рис.3–4. Теперь линия фазового равновесия описывается с погрешностью, практически совпадающей с погрешностью опытных данных в диапазоне.

Таким образом, рабочая область асимметричного масштабного уравнения состояния (29) может быть расширена до следующих границ: по плотности, по температуре.

Рис.3. Отклонения значений плотности на линии фазового равновесия, рассчитанных по уравнению (29), от экспериментальных и табличных данных М.А. Анисимова в области: 1 –, 2 –.

Рис.4. Отклонения значений давления насыщения, рассчитанных по уравнению (29) от значений: 1 – Verbeke O.B.; 2 – Van Itterbeek A.; 3 – Bowman D.H.; 4 – Stewart R.B.

Полученные результаты свидетельствуют о хороших экстраполяционных характеристиках асимметричного масштабного уравнения состояния в физических переменных. Это показано на примере построения единых уравнений состояния аргона и аммиака.

Единое уравнение состояния, которое использовано для апробации предложенных асимметричных масштабных функций, выбрано в виде:

(30)

Уравнение состояния (30) использовано для описания равновесных свойств аргона. Показано, что использование в уравнении (30) масштабных функций (26), (27) позволяет количественно более точно воспроизвести калорические свойства. Так в околокритической области данные по изохорной теплоемкости Gladun C. описываются со среднеквадратичной погрешностью 1,8 %, в то время как по асимметричному единому уравнению Кудрявцевой И.В. эта погрешность составляет 6 %.

Исследованию равновесных свойств аммиака посвящены работы Клецкого А.В., Рябушевой Т.И., Ершовой Н.С., Циклиса Д.С., Казарновского Я.С. и других.

Рабочая область разработанного асимметричного уравнения состояния аммиака составляет: по плотности, по температуре. Результаты расчета по уравнению (30) представлены на рис.5–9.

Рис.5. Отклонение значений давления на линии упругости аммиака, рассчитанных по уравнению (30), от данных: 1 – Huber M. и др.; 2 – Клецкий А.В.;
3 – Mc Kelvy E.C. и др.; 4 – Cragoe S.C. и др.

Рис.6. Отклонение значений плотности на паровой ветви линии фазового равновесия аммиака, рассчитанных по уравнению (30), от данных: 1 – Huber M. и др.;
2 – Клецкий А.В.

Рис.7. Отклонение значений плотности на жидкостной ветви линии фазового равновесия аммиака, рассчитанных по уравнению (30), от данных: 1 – Huber M. и др.;
2 – Клецкий А.В.; 3 – Timmermans J.; 4 – Манжелий В.Г.

Рис.8. Отклонения значений плотности аммиака, рассчитанных по уравнению (30), от данных Клецкого А.В. на изотермах: 1 – 623,15 К; 2 – 593,15 К; 3 – 513,15 К;
4 – 423,15 К.

Рис.9. Отклонения значений изохорной теплоемкости аммиака, рассчитанных по уравнению (30), от данных Клецкого А.В. на изотермах: 1 – 623,15 К; 2 – 593,15 К;
3 – 513,15 К; 4 – 423,15 К.

Основные выводы и заключение

  1. Проведенный анализ асимметричных и кроссоверных параметрических уравнений состояния позволил сделать вывод о том, что они не могут конкурировать с широкодиапазонными неаналитическими уравнениями состояния в физических переменных, разработанными в рамках метода псевдокритических точек, во-первых, по рабочей области. Во-вторых, по точности при передаче разнородных равновесных свойств чистых веществ, находящихся в жидком или газообразном состоянии.
  2. Разработан метод выбора нерегулярных составляющих термодинамических функций, удовлетворяющих современной теории критических явлений и воспроизводящих асимметрию жидкости относительно критической изохоры. При этом предложенные нерегулярные составляющие термодинамических функций не уступают по своим аналитическим характеристикам составляющим известных асимметричных параметрических уравнений.
  3. Установлено, что введение в структуру полученных выражений свободной энергии "обобщенной" масштабной переменной позволяет в соответствии с требованиями современной теории критических явлений передать поведение свободной энергии и ее производных на линии фазового равновесия.
  4. Впервые получено выражение в физических переменных для асимметричной составляющей свободной энергии, передающей поведение химического потенциала в соответствии с подходами, развитыми в работах Лей-Ку и Грина, Анисимова и Киселева, Матезина и Покровского. Показано, что при соответствующем выборе второго критического индекса, могут быть получены асимптотические разложения, вытекающие, соответственно, из преобразований Покровского, или асимметричного уравнения состояния Киселева.
  5. Разработан метод расчета параметров масштабных функций в физических переменных асимметричных членов термодинамических функций путем решения системы равенств, связывающих параметры асимметричных уравнений состояния в параметрической форме и уравнений в физических переменных на критической изохоре и критической изотерме. Этот метод позволил уменьшить число подгоночных параметров асимметричного масштабного уравнения состояния.
  6. Асимметричное масштабное уравнение состояния, предложенное в данной работе не только точно передает равенство химических потенциалов на линии фазового равновесия, но и не приводит к возникновению разрывов второго рода в частных производных старших порядков химического потенциала, что выгодно отличает уравнения состояния (28) от известных масштабных и широкодиапазонных уравнений состояния в физических переменных; оно количественно верно, практически в пределах экспериментальной погрешности, передает опытные данные об изохорной теплоемкости, плотности на линии фазового равновесия и давления на линии упругости в следующей области параметров состояния:,.
  7. Предложен метод построения асимметричного масштабного уравнения состояния со сглаживающими функциями. Этот метод апробирован на примере описания разнородных экспериментальных данных о равновесных свойствах аргона. Установлено, что рабочая область асимметричного масштабного уравнения аргона со сглаживающими функциями составила: по плотности и по температуре. При этом рабочая область для расчета термических данных по предложенному уравнению состояния составляет по плотности.Следовательно, разработанное здесь асимметричное масштабное уравнение позволяет рассчитывать равновесные свойства жидкости и пара практически во всей области параметров, в которой наблюдается так называемая “критическая катастрофа” аналитических уравнений состояния.
  8. На основе предложенных в работе масштабных функций свободной энергии разработано асимметричное фундаментальное уравнение состояния аргона, имеющее рабочую область, и асимметричное фундаментальное уравнение состояния аммиака, имеющее рабочую область,.

Таким образом, на основе предложенного метода расчета масштабных функций, учитывающих асимметрию системы жидкость-пар в широкой окрестности критической точки, построено асимметричное уравнение состояния в физических переменных, которое имеет рабочую область, сопоставимую с областью параметров состояния, в которой наблюдается так называемая “критическая катастрофа” аналитических уравнений состояния. Показано, что предложенные масштабные функции и разработанные на их основе составляющие свободной энергии могут быть использованы для обоснованного выбора структуры фундаментальных уравнений состояния в физических переменных, которые в соответствии с требованиями современной теории критических явлений описывают равновесные свойства жидкости и газа в околокритической области термодинамической поверхности.

Список основных работ по теме диссертации

  1. Рыков С.В. Уравнение линии упругости Ar, R23, R134a и R218. [Текст] / Рыков В.А., Рыков С.В. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века» – Санкт-Петербург, – 15–16 декабря 1998 г. – С. 5–6.
  2. Рыков С.В. Описание линии фазового равновесия аргона и озонобезопасных хладагентов R23, R218 и R134a. [Текст] / Рыков В.А., Лысенков В.В., Рыков С.В. // В кн. тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств». Санкт-Петербург, – 1999. С. 264.
  3. Рыков С.В. Единое уравнение состояния хладагента R134a. [Текст] / Рыков В.А., Рыков С.В. // В кн. тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств». Санкт-Петербург, – 1999. С. 266–267.
  4. Рыков С.В. Единое уравнение состояния аргона. [Текст] / Кудрявцева И.В., Рыков В.А., Рыков С.В. // В кн. тезисы докладов XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ. – 2005. – Т. 1. – С. 31.
  5. Рыков С.В. Описание линии фазового равновесия хладагента R134а. [Текст] / Кудрявцева И.В., Рыков С.В. // В кн. тезисы докладов XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ. – 2005. Т. 1. – С. 32.
  6. Рыков С.В. Единое уравнение состояния аммиака. [Текст] / Рыков В.А., Самолетов В.А., Рыков С.В. // В кн. тезисы докладов XI Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ. – 2005. Т. 1. – С. 40.
  7. Рыков С.В. Хладон R-218. Плотность, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, скорость звука в диапазоне температур 160…470 К и давлений 0,001…70 МПа. [Текст] / Рыков В.А., Устюжанин Е.Е., Попов П.В., Кудрявцева И.В., Рыков С.В. // ГСССД 211-05. Деп. в ФГУП “Стандартинформ” 08.12.2005 г., № 813-05 кк.
  8. Рыков С.В. Метод построения асимметричных составляющих свободной энергии. [Текст] / Рыков С.В. // Сборник «Проблемы пищевой инженерии», СПбГУНиПТ. СПб. 2006 г., Деп. в ВИНИТИ 23.06.06, № 833-B2006, с. 53–56.
  9. Рыков С.В. Хладон R23. Плотность, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, скорость звука в диапазоне температур 235…460 К и давлений 0,01…25 МПа. [Текст] / Рыков В.А., Устюжанин Е.Е., Попов П.В., Кудрявцева И.В., Рыков С.В. // ГСССД 214-06. Деп. в ФГУП “Стандартинформ” 08.06.2006 г., № 816-06 кк.
  10. Рыков С.В. Единое уравнение состояния R23 для широкого интервала давлений и температур, включая критическую область. [Текст] / Кудрявцева И.В., Рыков С.В. // Доклады III Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». – 2007. С. 232–238.
  11. Рыков С.В. Метод расчета асимметричных составляющих свободной энергии и уравнения состояния. [Текст] / Кудрявцева И.В., Рыков С.В. // Тезисы докладов XXII международной конференции «Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество», – 2007, С. 175–176.
  12. Рыков С.В. Аммиак. Плотность, энтальпия, энтропия, изобарная и изохорная теплоемкости, скорость звука в диапазоне температур 196–606 К и давлений 0,001–100 МПа. ГСССД 227-2008. [Текст] / Рыков В.А., Устюжанин Е.Е., Попов П.В., Кудрявцева И.В., Рыков С.В. // Деп. в ФГУП “Стандартинформ” 15.05.2008 г., № 837-2008 кк.
  13. Рыков С.В. Асимметричное единое уравнение состояния R134a. [Текст] / Кудрявцева И.В., Рыков В.А., Рыков С.В. // Вестник Международной академии холода. – 2008. – № 2. – С.36–39.
  14. Рыков С.В. Асимметричное масштабное уравнение состояния. [Текст] / Рыков С.В., Багаутдинова А.Ш., Кудрявцева И.В., Рыков В.А. // Вестник Международной академии холода. – 2008. – № 3. – С. 30–33.
  15. Рыков С.В. Линия насыщения аммиака. [Текст] / Рыков С.В., Самолетов В.А., Рыков В.А. // Вестник Международной академии холода. – 2008. – № 4. – С.
    Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»