ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость вязкости жидкостей и газов от плотности из "Вязкость предельных углеводородов" Некоторые исследователи [46, 103, 104] установили важную зависимость вязкости жидкостей и газов от плотности. Эта зависимость интересна потому, что дает возможность обоба е-ния данных по вязкости газов и жидкостей при различных температурах и давлениях. Особенность этой закономерности состоит в том, что если на одну из осей координат откладывать плотность р, а на другую—значение избыточной вязкости (ч1р.т — т), то экспериментальные данные для всех температур расположатся на одной кривой. [c.105] Такая обработка проведена нами для всех углеводородов, по которым имеются экспериментальные данные вязкости при высоких давлениях. [c.105] Результаты этой обработки представлены на рис. 41—48, при этом для н-пентана, н-гексана, н-гептана и н-октана приведены только измерения авторов. [c.105] Из рисунков следует, что для каждого вещества одинаковым значениям р для всех температур соответствуют одинаковые значения (rjp, т — nT). Поэтому, если определить вязкость данного газа на одной изотерме в широком диапазоне изменения плотности, то для других температур вязкость может быть определена по графику при условии, что вязкость при атмосферном давлении либо известна, либо может быть с достаточной точностью вычислена. [c.108] По ЭТОЙ одной ДЛЯ каждого газа кривой можно определить значения избыточной вязкости при критической плотности, т. е. ( ]( . т)к —%к) и далее, зная вязкость при атмосферном давлении и критической температуре легко вычислить коэффициент вязкости в критической точке 17(р.т,)к, экспериментальное измерение которого представляет значительные трудности. [c.109] Сравнение определенных таким образом и экспериментально измеренных значений У)(р.т.) для СОг и Нд показало, что они совпадают [46]. [c.109] Наиболее простое и наглядное выражение для коэффициента вязкости газов и его температурной зависимости дает элементарная молекулярно-кинетическая теория. По этой теории газ представляет собой совокупность молекул, разделенных достаточно большими промежутками по сравнению с размерами самих молекул. Молекулы беспорядочно движутся, сталкиваясь друг с другом, пробегая при этом некоторый путь между двумя последовательными столкновениями. Силы взаимодействия между молекулами, кроме моментов соударения, настолько малы, что ими обычно пренебрегают. Внутренняя энергия газа рассматривается как суммарная кинетическая энергия молекул газа, температура определяется средней кинетической энергией молекулы, давление газа является результатом ударов молекул о стенку сосуда. [c.112] Уравнение (127) впервые было выведено Максвеллом. [c.112] УИ—молекулярный вес i —газовая постоянная. [c.113] Из трех величин р, / и с, входящих в уравнение (128), с не зависит от давления, р прямо пропорционально, а I обратно пропорциональна давлению газа. Для газов при небольших, но и не очень малых давлениях произведение о-/ является постоянной величиной и, следовательно, ч] не зависит от давления. Наглядно это можно представить так при уменьшении давления уменьшается число частиц в единице объема, следовательно, уменьшается и число переносчиков количества движения из одного слоя в другой с другой стороны, возрастает длина свободного пути молекул, благодаря чему молекулы попадают в данный слой без столкновений из более далекого слоя, движущегося в направлении х с большей скоростью. В результате этих двух причин, действующих взаимнопротивоположно, количество движения, переносимое из слоя в слой, остается постоянным. [c.113] Независимость вязкости газов от давления была подтверждена опытами только для определенных пределов давления, причем эти пределы ограничиваются следующими обстоятельствами. [c.113] Во-первых, в ранее приведенных рассуждениях принималось, что вследствие огромного числа молекул в единице объема большинство столкновений происходит в самом объеме и лишь очень незначительное число их приходится на долю столкновений со стенкой сосуда. [c.113] Следовательно, средняя длина свободного пути молекул перестает зависить от давления и становится приблизительно постоянной величиной, определяемой линейными размерами сосуда. В то же время, число частиц, переносящих количество движения, с уменьшением давления уменьшается пропорционально давлению или плотности. Если учесть это, то из уравнения (128) следует, что при высокой степени разрежения газа дальнейшее уменьшение давления (числа частиц в единице объема) ведет к уменьшению коэффициента вязкости газа, и при р О он также стремится к нулю. [c.114] Во-вторых, при высоких давлениях, когда силы взаимодействия молекул оказывают заметное влияние на состояние газа и когда размерами молекул по сравнению с их средней длиной свободного пути нельзя пренебречь, коэффициент вязкости также становится зависимым от давления. [c.114] При построении графика зависимости величины — от температуры получим прямую, которая отсекает на оси температур отрезок, равный С. Определяемые таким образом значения С сильно зависят от ошибки в определении г]. Так, ошибка в 1 % при определении -ц вызывает ошибку в определении С до 10%. Вследствие этого в литературе приводится несколько различных значений С для одного и того же газа. Несмотря на то, что С можно принять постоянной лишь с некоторым приближением только для ограниченного интервала температур, все же уравнение (133) получило широкое распространение и его следует считать для определенных пределов температур достаточно точным интерполяционным уравнением. [c.115] В таблице 25 приведены значения С для предельных углеводородов с указанием пределов температур, в которых следует пользоваться этими значениями. [c.115] Хотя эти правила являются эмпирическими и приближенными, все же они могут быть полезными для ориентировочных предвычислений величины С. [c.116] Теоретическим обоснованием уравнения (137) является закон соответственных состояний, согласно которому молекулы всех веш,еств занимают одинаковую часть обш,его объема жидкости при одинаковых температурах и давлениях. [c.116] Гиршфельдер, Берд и Спотц [125, 126] применили эту модель для вычисления коэффициентов молекулярного переноса газов и газовых смесей, при этом все расчетные величины были сведены в удобные для практического пользования таблицы. [c.118] Эта зависимость была нами использована для обработки данных по вязкости газообразных предельных углеводородов при атмосферном давлении от метана до н-нонана в температурных интервалах, указанных в таблице [3, включая данные, полученные в настоящем исследовании (рис. 49). [c.120] Вернуться к основной статье