База данных по теплофизическим свойствам газов и их смесей, используемых в ЯЭУ
Теплофизические свойства воздуха
ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ В ЯЭУ
В
этом разделе приведены формулы и таблицы для расчета основных теплофизических
характеристик воздуха в диапазоне температур Т от 270 К
до 2000 К и при давлении Р в диапазоне от
0,1 MПa до 4 МПа. При таких параметрах
воздух сходен по свойствам с разреженным газом. В этом разделе были
использованы работы [10, 11, 21, 23]. Даны интервалы применимости формул и
точности аппроксимации приведенных данных. Молекулярный
вес M=28,96
[5] Удельная газовая постоянная R=287,11±0,1 Дж/(кг·K) [5] Плотность,
удельный объем Плотность
при давлении Р = 0,1 МПа и температурах Т
в диапазоне от 270 К до 2000 К в кг/м3: r0,1 = - 2,825×10-3 + 348/T - 346 / T2 (1) Точность аппроксимации не превышает ± 1 %. Для давлений Р в диапазоне от
0,1 МПа до 4 МПа и температур в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К r = r 0,1(P/0,1). (2) Точность
аппроксимации при температурах в диапазоне Т >500 К
не более ± 1,5 %. Удельный объем,
м3/кг: v = 1/r (3) Точность аппроксимации не более ± 1,5 %. Теплоемкость
Удельная
изобарная теплоемкость при давлении Р = 0,1 МПа и температурах в диапазоне от
270 К до 2000 К в Дж/(кг К): H0,1 = 1029 - 0,266 T + 0,767·10-6T2 - 5,04 10-7T3 + 1,128 10-9 T4 (4) Точность аппроксимации не превышает ± 0,7 %. При давлениях Р в диапазоне от
0,1 МПа до 4 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К: Hp = H0,1[1 + b (Р - 0,1)], (5) b = 10b1 где b1 = - 0,866 - 0,0035T + 1,1×10-6T2 Точность
аппроксимации не превышает ± 1 % при температурах в
диапазоне Т < 1600 К, а при
температурах в диапазоне Т > 1600 К не превышает 1,5 %. Энтальпия (Дж/кг) при
давлении Р = 0,1 МПа, и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К (начальная точка отсчета определена 270 К).
При давлениях Р в диапазоне от
0,1 МПа до 5 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 1300 К:
Нpn (T) – это теплоемкость в середине
температурного интервала разбиения, DТ = 10 К
- температурный интервал разбиения, Ti - в середине температурного
интервала. Энтропия (Дж/(кг K))
(начальная точка отсчета 270 К):
ΔS = S (T) - S(T = 270 К) = ΔH/T (7) Точность аппроксимации
определяется по точности используемых соотношений. Теплопроводность
Коэффициент
теплопроводности при давлении 0,1 МПа и температурах T от 270 К
до 2000 К в Вт/(м К): α0,1 = (- 6,364 + 0,137T - 1,13 10-4T2 + 6,363 10-8 T3 - 1,146 10-11 T4) 10-3
(8) Точность аппроксимации не
более 1 %. При давлениях в диапазоне
от 0,1 до 4 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К
α
=
α0,1 [1 + e (p - 0,1)], (9) где e = 10f, f = - 1,1 - 0,00237T + 7,143 10-7T2. Точность аппроксимации не более
2 %. Вязкость
Коэффициент
динамической вязкости при давлении 0,1 МПа и температурах в диапазоне T = 270 К
÷ 2000 К в Па
с: β0,1 = (4,031 + 0,0551T - 2,2×10-5T2 + 5,43×10-9T3) 10-6 (10) Точность аппроксимации не
более ± 1 %. При давлениях в диапазоне
от 0,1 до 4 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К: β= β0,1[1 + c(p - 0,1)], (11) c = 10d (12) d = log c = - 1,105 - 0,00367T + 1,776×10-7T2 (13) Точность аппроксимации не
более ± 1 %. Скорость звука при давлении 0,1 МПа и температурах Т в диапазоне от 270 К до 2000 К (м/с): w0,1 = 214,1 + 0,493T - 8,815×10-5 T2 (14) Точность аппроксимации не более ± 1 %. При давлениях Р в диапазоне от 0,1 до
5 МПа и температурах в диапазоне T = 270 ÷ 2000 К, w = w0,1(1 + 0,00261P + 3,03×10-4 P2) (15) Точность аппроксимации не более ± 2 %. Показатель
адиабаты при давлении 0,1 МПа и температурах T от 270 К до 2000 К: k0,1 = Нp/Нv = 1,436 - 0,0001154T + 1,778×10-8 T2 (16) Точность аппроксимации не более ± 2 %. При давлении Р в диапазоне от 0,1 до 4 МПа и
T = 270 ÷ 2000 К
k = k0,1[1 + 0,012 (p – 0,1)] (17) Точность аппроксимации не
более ± 4 %. Данные, приведенные в таблице ниже,
рассчитаны по приведенным выше соотношениям. Кроме того, соотношение δ = β/r используется для расчета коэффициента кинематической
вязкости; γ = α/(Hpr) – для коэффициента температуропроводности, и ε = δ/γ – для числа Прандтля. Погрешности для δ, γ, ε вычисляются на основе погрешностей исходных
величин, с применением propagation law. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(6)
