Практическое занятие №3

Практическое занятие №3
Теплоемкость смесей нефтепродуктов подсчитывается по правилу
аддитивности:
n
Ссм  C1 x1  C2 x2  ...  Cn xn   Ci xi ,
1
где Ссм, С1, С2, …, Сn – теплоемкость смеси и ее компонентов, кДж/(кг К);
х1, х2, …, хn – содержание компонентов, мас. доли.
Теплота испарения (теплота парообразования) – это количество тепла,
которое необходимо сообщить веществу в равновесном изобарноизотермическом процессе, чтобы перевести его из жидкого состояния в
парообразное (то же количество теплоты выделяется при конденсации пара в
жидкость). Теплота испарения – частный случай теплоты фазового перехода.
Различают удельную теплоту испарения (измеряется в Дж/кг) и мольную
(молярную) теплоту испарения (Дж/моль).
Для нефтяных фракций теплота испарения может быть найдена
различными расчетными и графическими методами (см. График для
определения теплоты испарения углеводородов). Поскольку нефтяная
фракция есть смесь углеводородов, выкипающая в некотором интервале
температур (а не при строго определенной температуре), то тепло
затрачивается не только на испарение, но и на повышение температуры смеси.
График для определения теплоты испарения углеводородов
Теплота испарения нефтепродуктов значительно меньше теплоты
испарения воды, что используется в технологии переработки нефти и газа. В
среднем теплота испарения легких нефтепродуктов составляет 250–340,
тяжелых 160–220 кДж/кг. Теплота испарения при повышенном давлении
меньше, а в вакууме больше, чем при атмосферном давлении; при критических
температуре и давлении она равна нулю. Для определения теплоты испарения
парафинистых низкокипящих нефтепродуктов применимо уравнение Крэга
1
L

15,56
15,56
354,1  0,3768T
ср.мол.
.
(1)
Возможен расчет теплоты испарения по разности энтальпии
нефтепродукта в паровой I tп и жидкой . I tж . фазе при одинаковых температуре
и давлении:
L  I tп  I tж .
(2)
Энтальпия. Удельная энтальпия жидких нефтепродуктов численно равна
количеству тепла (в джоулях или килоджоулях), необходимого для нагрева 1
кг продукта от 0 оС (273 К) до заданной температуры. Энтальпия паров при
заданной температуре больше энтальпии жидкости на величину количества
теплоты, затраченного на испарение жидкости и перегрев паров.
Энтальпию жидких нефтепродуктов при температуре Т можно найти по
уравнениям Фортча и Уитмена, Крэга; для парообразных – по уравнению
Уэйра и Итона. Уравнение Крэга
I tж 
1
15,56
15,56
 0,0017T
2
 0,762T  334,25 .
(3)
Обозначив выражение в скобках а = (0,0017Т2+0,762Т-334,25), получим
упрощенный вид уравнения
I tж 
1
15,56
15,56
a.
(4)
В табл. 1 приведены значения энтальпии жидкого нефтепродукта в
зависимости от температуры (величина а).
Таблица 1
Значение коэффициента a
для расчета энтальпии жидких нефтепродуктов по формуле (4)
t,°C
0
10
20
30
40
50
60
а, кДж/кг
0,00
17,05
34,44
52,16
70,26
88,66
107,38
t,°C
170
180
190
200
210
220
230
а, кДж/кг
336,07
358,91
382,08
405,59
429,43
453,60
478,12
t,°c
340
350
360
370
380
390
400
а, кДж/кг
770,28
798,86
827,81
857,06
886,68
916,39
946,94
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
126,78
145,93
165,71
185,82
206,27
227,05
248,17
269,66
291,45
313,62
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
503,00
528,19
553,75
579,60
605,83
632,39
659,29
686,53
714,10
742,00
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
977,56
1008,53
1039,83
1071,50
1103,47
1135,82
1164,48
1201,48
1234,83
1268,52
Уравнение Итона:
15,56
I tп  129,58  0,134T  0,00059T 2  4  15,56
  308.99 .
(7)
Это уравнение также можно упростить: b = (129,58 + 0,134Т + 0,00059Т2).
Тогда
15,56
I tп  b  4  15,56
  308,99 .
(8)
В табл. 2 приведены значения для определения зависимости энтальпии
паров нефтепродуктов от температуры (значение величины b).
Таблица 2
Значение коэффициента b
для расчета энтальпии паров нефтепродуктов по формуле (8)
t,°C
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
b, кДж/кг
214,94
219,72
224,58
229,52
234,64
239,83
245,19
250,64
256,17
261,87
267,65
273,60
279,64
285,75
292,04
298,41
304,94
311,56
318,27
t,°C
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
b, кДж/кг
325,14
332,09
339,22
346,38
353,71
361,17
368,72
376,42
384,22
392,10
400,14
408,27
416,56
425,15
433,41
442,04
450,76
459,60
468,60
t,°C
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
550
600
650
700
750
800
850
b, кДж/кг
477,66
486,87
496,17
505,60
515,20
524,83
534,64
542,43
554,54
564,68
574,95
585,34
639,49
696,22
755,90
818,53
884,11
952,65
1024,13