Научная статья на тему 'Уравнение для расчета коэффициентов теплового расширения непредельных углеводородов этиленового ряда'

Уравнение для расчета коэффициентов теплового расширения непредельных углеводородов этиленового ряда Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
116
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ / ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ / UNSATURATED HYDROCARBONS / THERMAL PROPERTIES / THERMAL EXPANSION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Гаврилов А. В.

В статье приведены результаты обобщения экспериментальных данных по коэффициентам теплового расширения a Р непредельных углеводородов этиленового ряда, позволяющие рассчитывать a Р в широком интервале температур и давлений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The results of generalization of experimental data on the thermal expansion coefficient a Р unsaturated hydrocarbons ethylene series, allowing to calculate a Р in a wide range of temperatures and pressures.

Текст научной работы на тему «Уравнение для расчета коэффициентов теплового расширения непредельных углеводородов этиленового ряда»

УДК 536.412

А. В. Гаврилов

УРАВНЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ ЭТИЛЕНОВОГО РЯДА

Ключевые слова: непредельные углеводороды, теплофизические свойства, коэффициент теплового расширения.

В статье приведены результаты обобщения экспериментальных данных по коэффициентам теплового расширения аР непредельных углеводородов этиленового ряда, позволяющие рассчитывать аР в широком интервале температур и давлений.

Keywords: unsaturated hydrocarbons, thermal properties, thermal expansion.

The results of generalization of experimental data on the thermal expansion coefficient аР unsaturated hydrocarbons ethylene series, allowing to calculate аР in a wide range of temperatures and pressures.

Данная работа является продолжением исследования теплофизических свойств органических соединений [1,2] и посвящена обобщению экспериментальных данных по коэффициенту

теплового расширения аР представителей

непредельных углеводородов этиленового ряда CnH2n.

Достоверные данные о теплофизических

свойствах непредельных углеводородов этиленового ряда, являющихся основным продуктом при синтезе различных материалов в химической и нефтехимической промышленности, необходимы для совершенствования расчетных методик при разработке высокоэкономичных, энергосберегающих технологий. Недостаток существующих данных по плотности является ограничивающим фактором: часто

существуют большие разногласия между экспериментальными данными, полученными с использованием однотипных экспериментальных методов. Эти расхождения увеличиваются при

расчетах коэффициентов теплового расширения.

Кроме того, данные по коэффициенту теплового расширения чаще всего ограничены атмосферным давлением, практически отсутствуют сведения при высоких давлениях и температурах Т>323К. Полную информацию о аР могут дать уравнения состояния по P-V-T данным. С этой целью были выполнены исследования аР гексена-1, гептена-

1, децена-1, нонена-1 и тетрадецена-1 в интервале изменения температур от 298 до 363 К и давлений от

0,098 до 147 МПа [3].

Исходя из анализа существующих методов расчета термических коэффициентов, для обобщения экспериментальных данных по коэффициенту теплового расширения исследованных непредельных углеводородов наиболее целесообразной является зависимость безразмерного комплекса аР-Т от

приведенного удельного объема р = у .

/ ^ кр

Изучению связи данного комплекса аР-Т с другими параметрическими комплексами посвящена статья Л.П. Филиппова [4]. Автором приводятся зависимости

аР ■ Т = f(z, A), (1)

аР ■ Т = f (г, A) (2)

где 2 = Р_^ - фактор сжимаемости;

R■T

г = т - приведенная температура;

Т

кр

А - критерий подобия Филиппова и результаты обобщения коэффициентов теплового расширения на линии насыщения.

Аппроксимационные выражения имеют вид:

а Т 1 - 1В А- Ь - 0,02(4,3 + 1в2)2Ц -(- 1в2)1,5 , (3)

Р' = 2 ■ ( - 1в )2

1 г

аР -Т = 0,307 -г+-------+ 0,031-(0,2 -^ А) (4)

6 1 -г

где =(3,92 - 0,85 ^ А)-1

Отклонения экспериментальных данных от обобщающих зависимостей (3) и (4) для 50 веществ от одноатомных сжиженных инертных газов до многоатомных углеводородов лежат в пределах 3 %.

В другой работе [5] этим же автором предлагается зависимость безразмерного комплекса аР Т от приведенного удельного объема

аР ■ Т « р4 (5)

и приводится аппроксимационная формула

аРТ = 75 -(1 - 0,51ё А)-рр- f (6)

где / = 1,065 -1510-(р-0,53)(р-0,33)2 -

поправочный множитель.

Выражение (5) справедливо для коэффициента теплового расширения жидкостей вблизи линии насыщения. Фигурирующий здесь комплекс аР ■ Т/р5 рекомендуется автором

рассматривать и при изучении зависимости аР Т для плотной жидкости и сжатого газа.

Ранее в работе [3] были предложены зависимости безразмерной величины аР Т от приведенного удельного объема для ряда предельных углеводородов этиленового ряда, которые приведены на рис. 1.

Из рисунка следует, что зависимости аР = / (р) явно расслаиваются по жидкостям.

ap T

Рис. 1 - Зависимость безразмерного комплекса аР Т от приведенного удельного объема ф непредельных углеводородов этиленового ряда

При обобщении полученных

экспериментальных данных aP=J(p,T) зависимость (5) была приведена к виду

ap -T = A -фх (7)

где A = a0 + ax о + a2 •со2 (8)

X = x0 + Xj • со + x2 • со2 (9)

и получена зависимость коэффициентов А и Х от фактора ацентричности Питцера со в пределах гомологического ряда.

В данной работе приводятся результаты обработки более 140 экспериментальных точек аР гексена-1, гептена-1, децена-1, нонена-1 и тетрадецена-1 в интервале изменения температур от 298 до 363 К и давлений от 0,098 до 147 МПа и предлагается уравнение для расчета коэффициентов теплового расширения непредельных углеводородов этиленового ряда, представляющее собой модифицированное выражение (5), предложенное Л.П.Филипповым для описания свойств плотных газов и жидкостей.

На рис.2 приведена зависимость (аР-Т-с)/В от ф.

Все опытные точки группируются около единой обобщенной зависимости, которая аппроксимируется в виде

aPT = В -ф + с, (10)

где В = 18,13 о + 29,56; с = 0,79.

© А. В. Гаврилов - к.т.н., доц. каф. вакуумной техники элект]

Отклонение значений коэффициентов теплового расширения аР, рассчитанных по уравнению (10), с экспериментальными данными для всех веществ в большинстве случаев не превышают +2 %.

(а рТ-с)/В 103

Рис. 2 - Обобщенная зависимость комплекса (аРТ-с)/В от ф4

Литература

1. Гаврилов, А.В. Обобщение экспериментальных данных по термическим коэффициентам бромзамещенных и непредельных углеводородов этиленового ряда / А.В. Гаврилов, З.И. Зарипов, С.А. Бурцев, С.А. Булаев, Г.Х. Мухамедзянов // Вестник Казан. технол. ун-та. -2003. -№1. - С. 240-244.

2. Зарипов, З.И. Термимические и калорические свойства н-бутилового спирта / З.И. Зарипов, С.А. Бурцев, А.В. Гаврилов, С.А. Булаев, Г.Х. Мухамедзянов // Вестник Казан. технол. ун-та 2002 - № 1. - С.208-212.

3. Гаврилов, А.В. Термические свойства непредельных углеводородов при давлениях до 147 МПа / А.В. Гаврилов, З.И. Зарипов, С.А. Булаев, Г.Х. Мухамедзянов // Материалы X Росс. конф. по теплофизическим свойствам веществ. - Казань: КГТУ, 2002. - С.32.

4. Филиппов, Л.П. О коэффициенте теплового расширения жидкостей. Ультразвук и термодинамические свойства вещества / Л.П. Филиппов // Сб. науч. тр. - Курск: КГПИ, 1982. - С. 157-162.

5. Филиппов, Л.П. Прогнозирование теплофизических свойств жидкостей и газов / Филиппов Л.П. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 168 с.

установок КНИТУ, romanova_rg@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.