Термодинамический расчет смеси

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарский государственный технический университет

Кафедра: «Технология органического и нефтехимического синтеза»

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО КУРСУ:

«Физико-химические свойства растворов»

Cамара, 2005 г.

Исходные данные:

Задание:

1. Для четырехкомпонентной смеси заданного состава рассчитать энтальпию, энтропию, теплоемкость в стандартном состоянии при заданной температуре.

2. Псевдокритические свойства: температуру, давление, объем, ацентрический фактор и коэффициент сжимаемости.

3. Плотность:

3.1. Ненасыщенной газовой и жидкой смеси при температуре, соответствующей приведенной температуре 0,95 в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 1. Построить график зависимости.

3.2. Плотность жидкой смеси на линии насыщения в диапазоне температур от 298К до критической с шагом 25К. Построить график зависимости.

4. Энтальпию, энтропию, теплоемкость смеси при заданной температуре в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10. Построить график зависимости соответствующего свойства от давления.

5. Энтальпию испарения в стандартном состоянии при давлении отличном от 1 атм для диапазона температур для диапазона температур от 298К до критической с шагом 25К.

6. «Кажущуюся» стандартную энтальпию образования смеси в жидком состоянии .

7. Вязкость смеси при температуре 730 К и приведенном давлении 10.

8. Теплопроводность смеси при температуре 730К и приведенном давлении 10.

Решение:

1. Для расчета т/д характеристик смеси нужно знать параметры компонентов этой смеси.

Для 2,3-диметилбутана при вычислении используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

и т.д.

Значения , и рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете используем уже найденные значения для диапазонов температур:

При расчете получаем: .

Для цис-1,2-диметилциклогексана при вычислении используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

и т.д.

Значения , и рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете цис-1,2-диметилциклогексана используем уже найденные значения для диапазонов температур:

При расчете цис-1,2-диметилциклогексана получаем: .

Для метил-третбутилового эфира при вычислении используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

и т.д.

Значения , и рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете используем уже найденные значения для диапазонов температур:

При расчете получаем: .

Для индана при вычислении используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

и т.д.

Значения , и рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете используем уже найденные значения для диапазонов температур:

.

При расчете получаем: .

Для смесей в состоянии идеального газа энтальпия, энтропия и теплоемкость рассчитываются аддитивно с учетом переменной состава:

;

;

.

2. Псевдокритический объем смеси определяется, как функция от состава смеси и критических объемов чистых компонентов смеси: , при этом получена матрица:

Псевдокритическая температура рассчитывается, как функция от критической температуры, критического объема и состава смеси:

При этом получена следующая матрица:

Ацентрический фактор смеси рассчитывается аддитивно: .

Ацентрические факторы чистых компонентов смеси рассчитываются по уравнению:

,

,

где: , Р_с - критическое давление, атм.

Псевдокритическое давление смеси рассчитывается через уравнение: , где: - псевдокритический коэффициент сжимаемости, определяемый с помощью таблиц Ли-Кесслера и разложения Питцера.

2.1. Плотность ненасыщенной газовой и жидкой смеси определяем по формуле:, где:

- молекулярная масса смеси, определяемая по правилу аддитивности.

- объем смеси, определяемый по уравнению Менделеева-Клапейрона:

,

- фактор сжимаемости смеси, определяемый с помощью разложения Питцера и таблиц Ли-Кесслера.

Для диапазона приведенных давлений от 0,01 до 1 имеем:

Зависимость имеет вид:

2.2. Плотность жидкой смеси на линии насыщения определяется по формуле: , где:

определяется по уравнению Ганна и Ямады: , где:

,

и Г - функции приведенной температуры.

Для диапазона температур :

;

Для диапазона :

;

Для диапазона :

; .

Для диапазона температур от 298К до 573К имеем:

Зависимость имеет вид:

3. Энтальпию, энтропию, теплоемкость смеси при заданной температуре 730К в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 определяем с помощью таблиц Ли-Кесслера и разложения Питцера:

,

,

.

Для энтропии в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 получаем:

График зависимости имеет вид:

Для энтропии расчет ведем по формуле:

Для энтропий в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 получаем:

График зависимости имеет вид:

Расчет теплоемкости ведем по формуле:

Для теплоемкости в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 получаем:

График зависимости имеет вид:

4. Энтальпию испарения смеси в стандартном состоянии и при давлении, отличном от 1атм рассчитываем по уравнению Менделеева-Клапейрона:

, где:

при стандартном состоянии =1, при давлении, отличном от 1атм для определения используется выражение:

;

;

;

,

давление насыщенных паров определяется по корреляции Ли-Кесслера:

, где:

,. .

,

,.

Для диапазона температур от 298 до 573К:

Зависимость имеет вид:

5. «Кажущаяся» стандартная энтальпия образования смеси в жидком состоянии определяется по уравнению: , где:

- энтальпия парообразования смеси при стандартном давлении и температуре 298К,

- энтальпия образования газовой смеси при стандартном давлении и температуре 298К, определена по правилу аддитивности. Энтальпии образования чистых компонентов смеси определены методом Бенсона.

6. Вязкость смеси при атмосферном давлении рассчитываем методом Голубева:

т.к. , то:

,

где

При расчете вязкости для высоких давлений используем корреляцию для смесей неполярных газов, т.к. большинство газов в смеси - неполярные:

где: , приведенную плотность смеси определяем по формуле: , где V рассчитывается по уравнению Менделеева-Клапейрона: , а псевдокритический коэф. сжимаемости определяется из разложения Питцера с помощью таблиц Ли-Кесслера: . Условие применимости для : удовлетворяется.

8. Теплопроводность смеси при стандартном давлении рассчитаем с помощью корреляции Мисика-Тодоса:

где: - теплоемкость смеси в стандартном состоянии при температуре 730К,

.

Теплопроводность при высоком давлении и определяется по формуле: