In this article the results of experimental data for heats of steam formation depending on temperature (density) for individual organic substances and mixtures are presentedВ статье приводятся результаты в приведенной форме представления экспериментальных данных теплоты парообразования в зависимости от приведенной температуры (плотности) для индивидуальных органических веществ и их смесей

B. A. Arutionov

E. V. Ausheva

Yosuf Ahmed Elsadig

Б. А. Арутюнов

Е. В. Аушева

Юсуф Ахмед Эльсадиг Мохаммед

Russian

Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии

Вестник МИТХТ, 2010, т. 5, № 5 40 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ УДК 621.56 ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ТЕПЛОТЫ ПАРООБРАЗОВАНИЯ ЧИСТЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И ИХ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ Б.А. Арутюнов, профессор, Юсуф Ахмед Эльсадиг Мохаммед, аспирант, Е.В. Аушева, студент кафедра Процессы и аппараты химической технологии им. Н.И. Гельперина МИТХТ им. М.В. Ломоносова e-mail: arutiunov33@mail.ru     статье приводятся результаты в приведенной форме представления экспериментальных данных теплоты парообразования в зависимости от приведенной температуры (плотности) для индивидуальных органических веществ и их смесей. In this article the results of experimental data for heats of steam formation depending on temperature (density) for individual organic substances and mixtures are presented Ключевые слова: теплота парообразования, бинарные смеси, углеводороды, температурная зависимость. Key words: heats of steam formation, binary mixtures, hydrocarbons, temperature dependence.  Для построения обобщенной зависимости приведенной теплоты парообразования от приведенной плотности использован метод, разработанный в работе [1], основой которого является термодинамический анализ процесса фазового перехода жидкость-пар, позволивший найти в этой области фундаментальную точку, выбранную в качестве масштабного состояния, отвечающего абсолютному минимуму свобод-ной энергии. Обработка экспериментальных дан-ных о теплоте парообразования в приведенной форме проводилась в виде: mmf   (1) Результаты обработки в виде (1) приводятся на рис. 1 для индивидуальных углеводородов. Как видно из рис. 1, наблюдается хорошее согла-сование экспериментальных данных разных авто-ров для различных индивидуальных веществ [2–4]. Результаты обработки в виде (1) для бинарных смесей органических веществ также показали хорошее совпадение с данными, полу-ченными расчетным путем с помощью прог-раммы ПРО-2. Полученные результаты были апроксими-рованы в виде полиномов, которые имеют следующий вид: - для индивидуальных веществ 33.1263.3924.02mmm  , (2) - для бинарных смесей 74.0964.1224.02mссmссm   (3) Погрешность m и mсс  по формулам (3) и (4) не превышает 3%. Для определения масштабов приведения для искомой величины и аргументов требуются температурные зави-  Рис. 1. Зависимость m /  от приведенной плотности m  /  для чистых веществ.  симости )(T , )(T  , )(Tсм , )(Tсм  . В рабо-те [1] показано, что существует связь между m (температурой в точке минимума свободной энергии) и критической температурой k  в виде: km  76.0  (4) Расхождения m  для различных индивидуаль-ных веществ и их бинарных смесей, определен-ные по уравнению (4) и по экспериментальным данным, не превышает 3%, что меньше пог-решности определения k . kсс  были рассчитаны по формуле: kiikсс    (5) где  nkiikiiivyvy1. (6)  В Вестник МИТХТ, 2010, т. 5, № 5 41 Таким образом, наличие связи между m и k  существенно сокращает объем необхо-димой информации. Что касается масштаба для искомой величины m , то здесь необходимо располагать одним значением   при задан-ном значении )( , чтобы определить m по уравнениям (2) и (3). Для этого можно вос-пользоваться любым из методов [1], разра-ботанных для определения   индивидуаль-ных веществ при давлении 0.1 МПа. Для опре-деления mсс  при давлении 0.1 МПа, можно также воспользоваться методом, разработанным авторами этой статьи [4].  y  =   ‐1.9589x2 +  2.6712x  +  0.2954R 2 =  0.98170.40.50.60.70.80.911.11.21.30.6 0.85 1.1 1.35T/Tm∆H/∆Hmмет анэт анпропанбут анизобут анпент анизопент анбензолгексангепт анокт анизоокт анаппр.Полиномиальй (аппр.) Рис. 2. Зависимость m /  от приведенной температуры m /  для чистых веществ.  Учитывая то обстоятельство, что измерения свойств веществ проводятся в зависимости от Т  или Р, для упрощения расчетных операций, была предпринята попытка замены приве-денной переменной m на m . Результаты обработки экспериментальных данных о теплоте парообразования для индивидуальных веществ: mmf  (7) приводятся на рис. 2. Аналогичные результаты были получены и для бинарных смесей. Результаты обработки были аппроксими-рованы и имеют вид: - для индивидуальных веществ: 295.0671.2958.12mmm (8) - для бинарных смесей: 76.0758.1516.12mссmссm. (9) Иллюстрация применимости разработан-ного метода представлена в виде табл. 1 и 2 для теплот парообразования индивидуальных ве-ществ и бинарных смесей. Обозначения:  , m  – теплота паро-образования вещества; см , mсс  – теплота парообразования смеси;  , m  – плотность вещества; см , mсс  – плотность смеси; ксм  – температура кипения смеси; Т – текущая тем-пература кипения; m  – температура в точке минимума свободной энергии; kiv  – критичес-кий объем i-го компонента; iy  – мольная доля i-го компонента в смеси.  Таблица 1. Расчетные значения теплоты парообразования и Тm для метана. T, K P, Па v´, м3/кг v", м3/кг ∆H, кДж/кг L, кДж/кг ρ´/ρ´m ∆H/∆Hm T/Tm T/Tk 110 87.89 0.002345 0.6287 514.5 55.05034 1.150107 1.194013 0.758621 0.577276 115 132.4 0.002385 0.4316 505.3 56.82807 1.130818 1.172662 0.793103 0.603516 120 192 0.002427 0.3065 494.8 58.38202 1.111248 1.148294 0.827586 0.629756 125 269,1 0.002472 0.2243 483.6 59.69391 1.091019 1.122302 0.862069 0.655996 130 367.1 0.002521 0.1681 471.6 60.78405 1.069814 1.094453 0.896552 0.682236 135 489.5 0.002575 0.1282 458.8 61.49344 1.047379 1.064748 0.931034 0.708475 140 637.5 0.002633 0.09971 445.3 61.88659 1.024307 1.033418 0.965517 0.734715 145 813.6 0.002697 0.07878 430.9 61.90113 1 1 1 0.760955 150 1033 0.00277 0.06223 414.9 61.42218 0.973646 0.962868 1.034483 0.787195 155 1288 0.002851 0.04977 396.9 60.43167 0.945984 0.921095 1.068966 0.813435 160 1588 0.002947 0.03996 376.2 58.77664 0.915168 0.873056 1.103448 0.839675 165 1938 0.003061 0.03214 352.3 56.3551 0.881085 0.817591 1.137931 0.865914 170 2338 0.003202 0.02593 324.9 53.13806 0.842286 0.754003 1.172414 0.892154 175 2788 0.003394 0.02093 291.3 48.89037 0.794638 0.676027 1.206897 0.918394 180 3288 0.003678 0.01691 247.8 43.50682 0.733279 0.575075 1.241379 0.944634 Вестник МИТХТ, 2010, т. 5, № 5 42  Таблица 2. Расчетные значения теплоты парообразования и Тm для смеси н-пентан(0.5)-н-гексан(0.5). T, K P, Па ρ´, м3/кг ρ", м3/кг H`, кДж/кг h, кДж/кг L, кДж/кг ρ’/ρm ∆H/∆Hm T/Tm T/TK 300 251.839 7.993 638.182 60.329 425.451 31.113 1.120 1.179 0.822 0.611 310 374.679 11.508 628.512 83.560 441.027 31.962 1.103 1.154 0.849 0.632 320 541.156 16.101 618.591 107.240 456.784 32.735 1.085 1.129 0.877 0.652 330 761.209 21.962 608.393 131.395 472.716 33.409 1.067 1.102 0.904 0.672 340 1045.690 29.283 597.888 156.000 488.800 33.961 1.049 1.075 0.932 0.693 350 1406.233 38.254 587.041 181.200 505.100 34.365 1.030 1.046 0.959 0.713 355 1618.840 43.418 581.475 194.000 513.300 34.501 1.020 1.031 0.973 0.723 356 1664.150 44.508 580.350 196.600 514.900 34.522 1.018 1.028 0.975 0.725 357 1710.418 45.617 579.220 199.200 516.500 34.542 1.016 1.025 0.978 0.728 358 1757.658 46.746 578.086 201.800 518.200 34.560 1.014 1.022 0.981 0.730 359 1805.883 47.895 576.949 204.300 519.800 34.575 1.012 1.019 0.984 0.732 360 1855.105 49.063 575.806 206.900 521.500 34.589 1.010 1.016 0.986 0.734 361 1905.338 50.252 574.660 209.500 523.100 34.600 1.008 1.013 0.989 0.736 362 1956.595 51.462 573.508 212.200 524.800 34.609 1.006 1.009 0.992 0.738 363 2008.888 52.692 572.353 214.800 526.400 34.615 1.004 1.006 0.995 0.740 364 2062.000 53.942 571.193 217.400 528.000 34.616 1.002 1.003 0.997 0.742 365 2116.635 55.213 570.028 220.000 529.700 34.623 1.000 1.000 1.000 0.744 366 2172.116 56.506 568.858 222.400 531.300 34.622 0.998 0.997 1.003 0.746 367 2228.686 57.819 567.684 225.300 533.000 34.620 0.996 0.994 1.005 0.748 368 2286.357 59.154 566.505 227.900 534.600 34.615 0.994 0.990 1.008 0.750 369 2345.143 60.511 565.321 230.600 536.300 34.607 0.992 0.987 1.011 0.752 370 2405.058 61.889 564.131 233.200 538.000 34.598 0.990 0.984 1.014 0.754 371 2466.114 63.289 562.937 235.892 539.606 34.585 0.988 0.981 1.016 0.756 372 2528.324 64.711 561.738 238.600 541.300 34.570 0.985 0.977 1.019 0.758 374 2656.262 67.622 559.324 243.900 544.600 34.532 0.981 0.971 1.025 0.762 375 2722.016 69.112 558.108 246.600 546.200 34.508 0.979 0.967 1.027 0.764 380 3069.163 76.900 551.948 260.100 554.500 34.350 0.968 0.951 1.041 0.774 390 3860.659 94.252 539.171 287.600 571.000 33.801 0.946 0.915 1.068 0.795 395 4308.326 103.849 532.524 301.500 579.200 33.396 0.934 0.897 1.082 0.805 400 4792.805 114.083 525.683 315.600 587.300 32.894 0.922 0.877 1.096 0.815 410 5878.734 136.518 511.328 343.886 603.004 31.565 0.897 0.837 1.123 0.836 420 7131.329 161.664 495.877 372.539 617.937 29.731 0.870 0.792 1.151 0.856 430 8563.105 189.607 478.980 401.546 631.774 27.285 0.840 0.743 1.178 0.876 440 10186.112 220.418 460.032 430.920 643.977 24.071 0.807 0.688 1.205 0.897 450 12011.845 254.149 437.820 460.671 653.505 19.827 0.768 0.623 1.233 0.917 460 14051.169 290.835 408.948 490.810 657.652 13.954 0.717 0.539 1.260 0.937  ЛИТЕРАТУРА: 1. Арутюнов, Б. А. Исследования термодинамических свойств веществ при фазовых переходах жидкость-пар / Б. А. Арутюнов, А. Б. Арутюнов // Вестник МИТХТ. – 2010. – Т .5, № 2 – С. 37–41. 2.    Рид, Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. – Л. : Химия, 1982. – 592 с. 3.   Варгафтик, Н. Б. Справочник термодинамическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. – М. : Изд-во Наука, 1972. – 720 с. 4.   Татевский, В. М. Химическое строение углеводородов и закономерности в их физико-химических свойствах / В. М.Татевский. – М. : Изд.МГУ, 1953. – 320 с. 5.   Yonglove, B. A. Termophysical Propeties of Metane, Ethane, Propane, Butane, isobutene / B. A.Yonglove, J. F. Ely // J. Phys. Chem. Ref. Data. – 1987. – Vol. № 4. – P. 577–797. 

Температурная зависимость теплоты парообразования чистых углеводородов и их бинарных смесей

https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/download/928/974

Температурная зависимость теплоты парообразования чистых углеводородов и их бинарных смесей

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии