авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 ||

«XXV сессия Российского акустического общества, Сессия Научного совета по акустике РАН ...»

-- [ Страница 9 ] --

р – избыточное давление, а Ср – изобарная теплоемкость. Дополнительно используется термодинамическое соотношение P Cp ( S, T, P) = Cp ( S, T,0) 2 ( 1 ) / T 2 dp, (3) которое связывает термические свойства с калорическими. Уравнение для изобарной теплоемкости Cp(S,T,0) морской воды при атмосферном давлении, входящее в (3), нами построено по данным работ [13,14] совместно с наиболее надежными данными о Cp чистой воды. Разработана программа, реализующая метод последовательных интегрирований [8,9], которая позволяет по данным о скорости звука установить коэффициенты уравнений P(S,T,P) и Cp(S,T,P).

Недавно нами было предложено уравнение для скорости звука в морской воде, применимое при давлениях до 130 МПа [10]. Исходный массив был формирован из результатов собственных измерений и частично из данных работ [2,6,7]. Для составления нового уравнения, в уже имеющийся массив были дополнительно включены результаты собственных измерений, полученные в интервале давлений 137.37 196.20 МПа. Часть этих данных представлена в табл. 1.

Таблица 1. Экспериментальные значения скорости звука (W, м/с) в морской воде Рabs, МПа S T, K 137.37 156.98 176.59 196. 1661.50 1696.24 1730.86 1764. 0 277. 1677.53 1712.60 1747.44 1781. 24.938 273. 1724.94 1757.01 1788.85 1819. 24.938 288. 1747.76 1778.92 1809.38 1839. 24.938 297. 1762.64 1793.00 1823.27 1852. 24.938 304. 1780.33 1810.45 1839.67 1868. 24.938 315. 1703.85 1737.98 1771.07 1804. 35.010 277. 1733.59 1765.71 1797.34 1828. 35.010 287. 1753.62 1784.74 1815.18 1845. 35.010 295. 1787.81 1817.49 1847.03 1875. 35.010 314. Относительная погрешность рассчитанных с помощью полученного уравнения W(S,T,P) величин скорости звука лежит в пределах 0.001-0.01 % при атмосферном давлении;

0.005-0.015 % при 50 МПа;

0.01-0.02 % при 100 МПа;

0.015-0.03 % при 150 МПа и 0.02-0.04 %, при 200 МПа.

В интересующей области параметров состояния барический инкремент плотности может быть описан полиномом вида 2 6 4 i P ( S, T, P) = aijk (T 273.15) p j S k. (4) k = 0 j =1 i = 0 где Т – абсолютная температура, К (МТШ-90);

p = pabs – 0.101325 – избыточное (гидростатическое) давление, МПа, а S – практическая соленость. Коэффициенты aijk уравнения (4), найденные методом последовательных интегрирований, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Коэффициенты aijk уравнения (4) j i k=0 k=1 k= 5.087700827040 E+02 -9.915368262161 E-01 1.944128192954 E- -3.797289234043 E+00 2.896995927226 E-02 -1.076295441580 E- 8.064561586388 E-02 -7.465498956357 E-04 3.230378002717 E- 1 -1.013245151320 E-03 1.096275724984 E-05 -3.522974337240 E- 9.694404907070 E-06 -7.503622383941 E-08 1.082809949097 E- -5.582335191834 E-01 1.340225383630 E-03 -8.915810723763 E- 7.082264250942 E-03 -2.226833289884 E-05 -3.262213281159 E- -1.978278331404 E-04 5.792722328175 E-07 4.306546718709 E- 2 2.727655878009 E-06 3.885311293118 E-08 -1.522270080015 E- -2.201115755378 E-08 -4.132280332295 E-10 1.594198237808 E- -6.986096866573 E-05 1.072176318504 E-05 -7.422677743112 E- 3.783613822382 E-05 -7.879794809418 E-07 7.366172360158 E- -1.017709758502 E-06 2.625267772845 E-08 -4.439178020744 E- 3 1.629549422630 E-08 -4.696298804826 E-10 1.281893410774 E- -8.229514882373 E-11 3.294669894254 E-12 -1.298237808352 E- 3.853394966853 E-06 -8.303041351506 E-08 5.523662102580 E- 4 Содержание XXV сессия Российского акустического общества, Сессия Научного совета по акустике РАН Акустика океана -3.065216205603 E-07 5.372447724561 E-09 -4.709917041026 E- 9.034567252087 E-09 -1.106039942804 E-10 1.855716686711 E- -1.350510354938 E-10 2.886211209390 E-13 -4.095109913888 E- 7.015240024035 E-13 8.434445846791 E-15 3.940824468804 E- -1.183043171690 E-08 2.492480886983 E-10 -1.729330556641 E- 9.058994753730 E-10 -1.514031607679 E-12 1.305434560747 E- -2.714127064082 E-11 1.383335968485 E-13 -3.018956985192 E- 3.729742136150 E-13 6.472552910677 E-15 2.744325240711 E- -1.619398844344 E-15 -1.021755104390 E-16 -1.981945579421 E- 1.333249464114 E-11 -2.921832450704 E-13 2.117880257176 E- -1.034789115600 E-12 1.673661725418 E-14 -1.397911850936 E- 3.075132955023 E-14 2.279987834944 E-17 9.337743363220 E- 6 -3.829566850826 E-16 -1.453001441100 E-17 6.245109244561 E- 1.201676062282 E-18 1.934710858058 E-19 -7.431457757043 E- В окончательной форме уравнение (1) применимо в области температур 0 t 40 °С, практической солености 0 S 40 и давлений 0 p 200 МПа. Проверочное значение плотности: (37,37,37) = 1035. кг/м3. Общая относительная погрешность определения по нему величин плотности, оцененная для 95 % доверительной вероятности, лежит в пределах 1-4 ppm при атмосферном давлении;

3-6 ppm при 50 МПа;

8-12 ppm, при 100 МПа;

15-25 ppm, при 150 МПа и 30-45 ppm, при 200 МПа. Оценка погрешности производилась с помощью уравнения (2) исходя из точности определения скорости звука и величины барического инкремента плотности.

Наблюдается хорошее согласие между новым уравнением и уравнениями, представленными в предыдущих работах [8,9] в совпадающем интервале давлений. Между тем, сравнительный анализ показал на значительные расхождения между уравнением (1) и данными существующих стандартов и УС, представленными в работах [1,3-5]. Это, прежде всего, относится к производным функциям.

Следует заметить, что, располагая тремя взаимосогласованными уравнениями (S,T,P), Cp(S,T,P) и W(S,T,P) можно вычислить любые термодинамические функции морской воды и, при необходимости, получить УС в канонической форме.

Параметр нелинейности морской воды. В литературе уделено мало внимание исследованию параметра нелинейности B/A морской воды, несмотря на то, что он представляет значительный интерес для нелинейной и подводной акустики. Рассчитанные с помощью разработанных уравнений величины B/A для некоторых значений температур, давлений и солености, представлены в табл. 3. Вычисление B/A производилось по формуле W 2.

W B / A = +T (5) Cp T p p T Таблица 3. Параметр нелинейности B/A морской воды S(PSS-78)/t(oC) P, MPa 0/0 0/20 0/30 0/40 5/5 10/10 15/15 20/20 25/25 30/30 35/35 40/ 4.123 4.950 5.192 5.394 4.481 4.759 4.978 5.155 5.302 5.429 5.541 5. 4.446 5.091 5.289 5.458 4.733 4.955 5.132 5.278 5.400 5.506 5.599 5. 4.748 5.225 5.380 5.518 4.968 5.139 5.277 5.393 5.492 5.578 5.654 5. 5.028 5.350 5.466 5.574 5.187 5.312 5.414 5.502 5.579 5.646 5.706 5. 5.286 5.467 5.547 5.626 5.390 5.472 5.542 5.604 5.660 5.709 5.754 5. 5.520 5.576 5.622 5.674 5.576 5.620 5.660 5.699 5.735 5.768 5.799 5. 5.732 5.677 5.692 5.719 5.744 5.755 5.769 5.786 5.804 5.822 5.840 5. 5.922 5.769 5.756 5.761 5.896 5.878 5.868 5.866 5.868 5.872 5.880 5. 6.090 5.853 5.815 5.799 6.032 5.989 5.959 5.939 5.926 5.919 5.916 5. 6.237 5.928 5.868 5.834 6.152 6.088 6.040 6.005 5.980 5.961 5.950 5. 6.366 5.997 5.917 5.866 6.258 6.176 6.113 6.065 6.028 6.000 5.982 5. 6.477 6.057 5.961 5.896 6.351 6.254 6.178 6.119 6.072 6.036 6.011 5. 6.572 6.111 6.000 5.923 6.432 6.322 6.236 6.167 6.112 6.069 6.039 6. 6.654 6.159 6.035 5.948 6.502 6.382 6.286 6.209 6.147 6.099 6.064 6. 6.724 6.201 6.067 5.971 6.562 6.434 6.331 6.247 6.179 6.127 6.088 6. 6.785 6.237 6.095 5.992 6.614 6.478 6.369 6.280 6.208 6.152 6.110 6. 6.836 6.269 6.119 6.011 6.658 6.516 6.402 6.309 6.234 6.175 6.131 6. Содержание XXV сессия Российского акустического общества, Сессия Научного совета по акустике РАН Акустика океана 6.878 6.295 6.141 6.029 6.695 6.548 6.430 6.334 6.257 6.196 6.150 6. 6.911 6.318 6.160 6.045 6.724 6.574 6.453 6.355 6.277 6.215 6.168 6. 6.933 6.335 6.176 6.059 6.745 6.593 6.471 6.373 6.295 6.232 6.183 6. 6.941 6.348 6.190 6.072 6.755 6.604 6.484 6.387 6.309 6.247 6.197 6. Погрешность определения B/A в зависимости от параметров состояния меняется в пределах 0.1-1 %.

7 6 S= B/A B/A 0 oC 20 0 40 80 120 160 0 40 80 120 160 p, MPa p, MPa Рис. 1. Барическая зависимость параметра Рис.2. Барическая зависимость параметра нелинейности воды на различных изотермах нелинейности морской воды при 0 oC На рис. 1 представлена барическая зависимость параметра нелинейности чистой воды. С ростом давления B/A монотонно увеличивается вдоль изотерм, причем наибольший рост приходиться на изотерму 0 °С. В окрестности 50 МПа кривые пересекаются между собой. С ростом давления и/или температуры барический коэффициент ( B/A)/р уменьшается. С добавлением морской соли (увеличение солености) рассматриваемый параметр нелинейности увеличивается, а его барический коэффициент (B/A)/р, наоборот, уменьшается (см. рис. 2). Если при низких давлениях (B/A)/Т0 и 2(B/A)/Т20, то при высоких давлениях эти производные меняют свой знак на противоположный. Аномальное поведение B/A в рассматриваемой области параметров состояния мы связываем с полиморфными превращениями воды под влиянием S,T,P- факторов.

ЛИТЕРАТУРА 1. Crease J. The specific volume of seawater under pressure as determined by resent measurements of sound velocity // Deep-Sea Res.- 1962.- Vol. 9.- P. 209-213.

2. Wilson W. Equation for the speed of sound in seawater // JASA.- 1960.- Vol. 32.- P. 1357.

3. Wang D.P., Millero F.J. Precise representation of the P-V-T properties of water and seawater determined from sound speeds // J.

Geophys. Res.- 1973.- Vol. 78.- P. 7122-7128.

4. Fine R.A., Wang D.P., Millero F.J. The equation of state of seawater // J. Marine Res.- 1974.- Vol.- 32.- P. 433-456.

5. Chen C.T., Millero F.J. The equation of state of seawater determined from sound speeds // J. Marine. Res.- 1978.- Vol. 36.- P.

657-691.

6. Del Grosso, Mader C.W. Speed of sound in sea-water samples // JASA.- 1972.- Vol.- 52.- Part 2.- P. 961-974.

7. Chen C.T., Millero F.J. Speed of sound in seawater at high pressures // JASA.- 1977.- Vol. 62.- P. 1129-1135.

Цацурян Х.Д. Уравнение состояния морской воды, разработанное по данным о скорости звука // Сб. трудов XV сессии 8.

РАО. М.: 2004.- Том 2.- С. 218-222.

Цацурян Х.Д. Уравнение состояния морской воды для высоких давлений // Сб. трудов XVI сессии РАО. М.: 2005.- Том 9.

2.- С. 349-352.

Цацурян Х.Д. Уравнение для скорости звука в морской воде // Сб. трудов XXIV сессии РАО. М.: 2011.- Том 1.- С. 89 10.

92.

11. Tanaka M., Girard R., Bignell N. Recommended table for density of water between 0 °C and 40 °C based on resent reports // Metrologia.- 2001.- Vol. 38.- P. 301-309.

12. Millero F.J., Poisson A. The international one-atmosphere equation of state of sea water // Deep Sea Res.-1981.- Vol. 28.- P.

625-629.

13. Bromley L.A., Desaussere V.A. Clipp J.C. Heat capacities of sea water solutions at salinities of 1 to 12 % and temperatures of to 80 °C // J. Chem. Eng. Data.- 1967.- Vol. 12.- P 202-206.

14. Millero F.J., Perron G., Desnoyers J.E. The heat capacity of seawater solutions from 5 to 35 °C and 0.5 to 22 ‰ chlorinity // J.

Geophys. Res.- 1973.- Vol. 78.- P. 4499-4507.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.