1318
.pdf
62
Таблица 1.13
Средняя удельная теплоемкость твердых тел при комнатной температуре
|
Средняя удельная |
|
Средняя удельная |
|
Вещество |
теплоемкость, |
Вещество |
теплоемкость, |
|
|
ккал/(кг·оС) |
|
ккал/(кг·оС) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Элементы и химические соединения |
0,1146 |
||
Al |
0,21 |
ZnS |
||
Au |
0,0313 |
K2S |
0,1615 |
|
Cd |
0,0555 |
CuO |
0,1306 |
|
P |
0,2121 |
FeO |
0,1600 |
|
Bi |
0,0303 |
FeCO3 |
0,1960 |
|
Pt |
0,0328 |
K2CO3 |
0,2162 |
|
Pb |
0,0297 |
Na2CO3 |
0,2728 |
|
Sn |
0,0496 |
AgNO3 |
0,1436 |
|
S |
0,1809 |
KNO3 |
0,2210 |
|
V |
0,1153 |
NaNO3 |
0,260 |
|
Ag |
0,0556 |
NH4NO3 |
0,298 |
|
Лед при 0 оС |
0,505 |
KAl(SO4)2 12H2O |
0,349 |
|
Лед при –20оС |
0,431 |
CaSO4 2H2O |
0,256 |
|
AgCl |
0,0856 |
CuSO4 |
0,151 |
|
CaCl2 |
0,1642 |
CuSO4 5H2O |
0,269 |
|
CuCl2 |
0,1383 |
FeSO4 7H2O |
0,346 |
|
KCl |
0,1616 |
K2SO4 |
0,1789 |
|
NaCl |
0,206 |
MnSO4 5H2O |
0,323 |
|
ZnCl2 |
0,1326 |
Na2SO4 |
0,2312 |
|
NH4Cl |
0,363 |
CaSO4 |
0,1753 |
|
KJ |
0,0742 |
NiSO4 |
0,216 |
|
KClO3 |
0,196 |
ZnSO4 |
0,174 |
|
NaClO3 |
0,2241 |
K2Cr2O7 |
0,1804 |
|
Ca(PO3)2 |
0,1992 |
KClO3 |
0,190 |
|
CuS |
0,1243 |
KMnO4 |
0,179 |
|
CuFeS2 |
0,1291 |
NaOH |
0,78 |
|
|
Сплавы |
|
||
Сталь |
0,1225 |
Бронза |
0,0860 |
|
углеродистая |
фосфористая |
|||
|
|
|||
Сталь хромо- |
0,118 |
Бронза |
0,1943 |
|
никелевая |
алюминиевая |
|||
|
|
|||
Сталь |
0,121 |
Вуда сплав |
0,0352 |
|
хромистая |
||||
|
|
|
||
Стр. 62 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
63
|
|
|
Окончание табл. 1.13 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
Сталь |
0,125 |
Константан |
|
0,0977 |
марганцовистая |
|
|||
|
|
|
|
|
Сталь кремнистая |
0,119 |
Латунь |
|
0,0917 |
Сталь ванадиевая |
0,118 |
Нейзильбер |
|
0,0874 |
Бронза (80 % Cu, |
0,086 |
Манганин |
|
0,10 |
20 % Sn) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Минералы и строительные материалы |
|
||
Апатит |
0,190 |
Кирпич |
|
0,215 |
Асбест |
0,195 |
Мел |
|
0,214 |
Асфальт |
0,22 |
Мрамор |
|
0,212 |
Базальт |
0,205 |
Песок |
|
0,191 |
Бетон |
0,21 |
Песчанник |
|
0,174 |
Гематит |
0,174 |
Пирит |
|
0,128 |
Гипс |
0,21 |
Пробка |
|
0,485 |
Глина сухая |
0,22 |
Слюда |
|
0,208 |
Гранит |
0,197 |
Стекло |
|
0,20 |
лабораторное |
|
|||
|
|
|
|
|
Доломит |
0,222 |
Тальк |
|
0,209 |
Известняк |
0,21 |
Фарфор |
|
0,26 |
Известь |
0,19 |
Шифер |
|
0,18 |
Инфузорная |
0,212 |
Эбонит |
|
0,3–0,4 |
земля |
|
|||
|
|
|
|
|
Каолин |
0,224 |
|
|
|
|
Органические |
соединения |
|
|
Анилин |
0,5 |
Молочный сахар |
|
0,288 |
Антрацен |
0,318 |
Масло |
|
0,5 |
растительное |
|
|||
|
|
|
|
|
Антрахинон |
0,303 |
Нафталин |
|
0,314 |
Гидрохинон |
0,258 |
Нефть |
|
0,4–0,5 |
Каучук |
0,45 |
Парафин |
|
0,7 |
м-Крезол |
0,55 |
Резина |
|
0,5 |
Кислота |
0,430 |
Тростниковый |
|
0,304 |
муравьиная |
сахар |
|
||
|
|
|
||
Кислота уксусная |
0,618 |
Тимол |
|
0,387 |
Кислота винная |
0,3595 |
Фенол |
|
0,561 |
Кислота |
0,2785 |
Целлюлоза |
|
0,36 |
щавелевая |
|
|||
|
|
|
|
|
Мальтоза |
0,322 |
Этилацетат |
|
0,48 |
Стр. 63 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
64
Пример 1.2. Определить теплоемкость паров нефтепродукта при 250 °С и атмосферном давлении. ρ1515 = 0,756.
Решение.
На левой оси номограммы (см. рис. 1.19) отметим точку, соответствующую температуре 250 °С. На вспомогательной оси для плотности паров отметим точку, соответствующую плотности ρ1515 = 0,756. Проведем прямую через
отмеченные точки до пересечения с правой шкалой. На правой шкале определяем значение средней теплоемкости нефтепродукта – 1,83 кДж/(кг·К).
Ответ. Средняя теплоемкость паров нефтепродукта равна 1,83 кДж/(кг·К).
Пример 1.3. Определить теплоемкость паров нефтепродукта при 450 °С и P =1569 кПа, имеющего ρ204 = 0,750 , Pкр = 2840 кПа, среднюю tкип = 120 °С.
Решение.
1. Определим приведенное давление:
= P = 1569 =
Pпр 0,5525. Pкр 2840
2. |
Определим критическую температуру: |
|||||
|
|
|
tкр =1,05tср |
+160 =1,05 120 +160 = 286 оС. |
||
3. |
Определим приведенную температуру: |
|||||
|
|
|
T |
= |
T |
= 450 + 273 =1,29. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
пр |
Tкр |
286 + 273 |
|
|
|
|
|
|||
4. |
Определим теплоемкость при атмосферном давлении: |
|||||
|
Cp0 = |
4 −ρ1515 |
(1,8T + 211) = 4 − 0,754 (1,8 723 + 211) =3,186 кДж/(кг·К). |
|||
|
|
|||||
|
1541 |
|
1541 |
|||
При этом ρ15 =ρ20 +5α = 0,750 +5 0,000831 = 0,754. |
||||||
|
15 |
4 |
|
|
|
|
5. Определим Сp по графику на рис. 1.9 в зависимости от приведенных параметров:
Сp = 5,5 кДж/(кг·К).
6. Находим Cp = Cp0+ Сp = 3,186+5,5 = 8,686 кДж/(кг·К).
Ответ. Теплоемкость паров нефтепродукта равна 8,686 кДж/(кг·К).
Пример 1.4. Определить теплоемкость смеси парафиновых углеводородов C1, C2 и C3, если содержание каждого из них в смеси составляет 2, 3 и 4 кг соответственно. Смесь находится при t = 100 °С и P = 0,1 МПа.
Решение.
1. Определим массовые доли компонентов в смеси:
XC |
= |
mC1 |
= |
2 |
|
= 0,222, |
||
∑ mC |
2 +3 |
+ 4 |
||||||
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
XC2 |
= |
mC2 |
|
= |
3 |
|
= 0,333, |
|
∑ mC |
|
2 +3 |
+ 4 |
|||||
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
Стр. 64 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
|
|
|
|
|
X |
|
|
= |
|
mC3 |
= |
|
4 |
= 0,444. |
|
|||
|
|
C3 |
∑mCi |
2 +3 +4 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2. Определим значения теплоемкости углеводородов при 100 оС по |
|||||||||||||||
рис. 1.15: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CC = 2,45 кДж/(кг·К); |
|
|
CC |
2 |
|
= 2,05 кДж/(кг·К); CC |
=1,95 кДж/(кг·К). |
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
||
3. Найдем среднюю теплоемкость смеси: |
|
|
|||||||||||||
Cсм =СС |
X C |
+СС |
2 |
X C |
2 |
+ СС |
3 |
XC = 2,45 0,222 + 2,05 0,333 + |
|||||||
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
||||
+1,95 0,444 = 2,09 кДж/(кг·К).
Ответ. Теплоемкость смеси углеводородов равна 2,09 кДж/(кг·К).
1.32. Задачи для самостоятельного решения
Задача 1.1. Для нефтепродукта с заданной относительной плотностью определить теплоемкость жидкости при температурах t1 и t2 и паров при температурах t3 и t4. Определение провести по номограмме, приведенной на рис. 1.19. Варианты заданий представлены в табл. 1.14.
Задача 1.2. Определить теплоемкость паров нефтепродукта при температуре t и давлении P, имеющего ρ204 , Pкр, среднюю tкип. Варианты заданий
представлены в табл. 1.15.
Задача 1.3. Определить теплоемкость смеси углеводородов при температуре t и давлении P. Варианты заданий представлены в табл. 1.16.
Задача 1.4. Определить теплоемкость жидкой нефтяной фракции, имеющей относительную плотность ρ204 и характеристический фактор K при температуре
t. Для решения данной задачи воспользуйтесь номограммой, представленной на рис. 1.23. Варианты заданий представлены в табл. 1.17.
Стр. 65 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
66
|
|
Варианты заданий к задаче 1.1 |
|
Таблица 1.14 |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Температура, °С |
|
|
|
Номер |
ρ420 |
|
|
|
|
||
варианта |
|
|
t1 |
t2 |
t3 |
|
t4 |
1 |
0,700 |
|
53 |
80 |
114 |
|
130 |
2 |
0,710 |
|
60 |
90 |
123 |
|
137 |
3 |
0,720 |
|
81 |
100 |
132 |
|
149 |
4 |
0,768 |
|
94 |
107 |
164 |
|
180 |
5 |
0,793 |
|
52 |
120 |
235 |
|
274 |
6 |
0,816 |
|
53 |
80 |
255 |
|
300 |
7 |
0,842 |
|
60 |
90 |
297 |
|
330 |
8 |
0,870 |
|
81 |
100 |
342 |
|
360 |
9 |
0,700 |
|
94 |
107 |
119 |
|
132 |
10 |
0,715 |
|
52 |
120 |
134 |
|
148 |
11 |
0,725 |
|
53 |
80 |
139 |
|
160 |
12 |
0,760 |
|
60 |
90 |
157 |
|
175 |
13 |
0,805 |
|
81 |
100 |
242 |
|
280 |
14 |
0,810 |
|
94 |
107 |
243 |
|
290 |
15 |
0,836 |
|
52 |
120 |
310 |
|
340 |
16 |
0,850 |
|
53 |
80 |
350 |
|
380 |
17 |
0,690 |
|
60 |
90 |
102 |
|
121 |
18 |
0,710 |
|
81 |
100 |
119 |
|
135 |
19 |
0,720 |
|
94 |
107 |
134 |
|
148 |
20 |
0,770 |
|
52 |
120 |
168 |
|
195 |
21 |
0,783 |
|
53 |
80 |
229 |
|
271 |
22 |
0,820 |
|
60 |
90 |
264 |
|
320 |
23 |
0,840 |
|
81 |
100 |
285 |
|
320 |
24 |
0,870 |
|
94 |
107 |
314 |
|
340 |
25 |
0,680 |
|
52 |
120 |
94 |
|
115 |
Стр. 66 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
67
Таблица 1.15
Варианты заданий к задаче 1.2
Номер |
ρ420 |
Средняя температура |
Pкр, МПа |
t, оС |
P, МПа |
варианта |
|
кипения, °С |
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
1 |
0,706 |
80 |
4,500 |
1,3 |
|
2 |
0,718 |
90 |
4,300 |
340 |
1,6 |
3 |
0,729 |
100 |
4,200 |
380 |
1,9 |
4 |
0,739 |
110 |
4,150 |
420 |
2,3 |
5 |
0,748 |
120 |
4,100 |
450 |
2,5 |
6 |
0,757 |
130 |
4,050 |
300 |
1,2 |
7 |
0,765 |
140 |
4,000 |
340 |
1,4 |
8 |
0,773 |
150 |
3,950 |
380 |
1,5 |
9 |
0,706 |
80 |
3,900 |
420 |
1,8 |
10 |
0,718 |
90 |
3,850 |
450 |
1,7 |
11 |
0,729 |
100 |
3,800 |
300 |
2,0 |
12 |
0,739 |
110 |
3,750 |
340 |
1,3 |
13 |
0,748 |
120 |
3,700 |
380 |
1,6 |
14 |
0,757 |
130 |
3,650 |
420 |
1,9 |
15 |
0,765 |
140 |
3,600 |
450 |
2,3 |
16 |
0,773 |
150 |
3,550 |
300 |
2,5 |
17 |
0,706 |
80 |
3,500 |
340 |
1,2 |
18 |
0,718 |
90 |
3,450 |
380 |
1,4 |
19 |
0,729 |
100 |
3,400 |
420 |
1,5 |
20 |
0,739 |
110 |
3,350 |
450 |
1,8 |
21 |
0,748 |
120 |
3,300 |
300 |
1,7 |
22 |
0,757 |
130 |
3,250 |
340 |
2,0 |
23 |
0,765 |
140 |
3,200 |
380 |
1,8 |
24 |
0,773 |
150 |
3,150 |
420 |
1,7 |
25 |
0,706 |
80 |
3,100 |
450 |
2,2 |
Стр. 67 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
68
|
Варианты заданий к задаче 1.3 |
|
Таблица 1.16 |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Содержание компонента, мас.% |
|
|||
Номер |
Температура, |
Давление, |
|
||||
варианта |
оС |
МПа |
метан |
этан |
|
пропан |
|
1 |
100 |
1,0 |
5 |
5 |
|
30 |
|
2 |
110 |
1,0 |
5 |
10 |
|
30 |
|
3 |
120 |
1,0 |
5 |
15 |
|
30 |
|
4 |
130 |
1,0 |
5 |
20 |
|
30 |
|
5 |
140 |
1,1 |
5 |
25 |
|
30 |
|
6 |
150 |
1,1 |
5 |
30 |
|
30 |
|
7 |
160 |
1,1 |
10 |
5 |
|
25 |
|
8 |
170 |
1,1 |
10 |
10 |
|
25 |
|
9 |
180 |
1,2 |
10 |
15 |
|
25 |
|
10 |
190 |
1,2 |
10 |
20 |
|
25 |
|
11 |
100 |
1,2 |
10 |
25 |
|
25 |
|
12 |
110 |
1,2 |
10 |
30 |
|
25 |
|
13 |
120 |
1,3 |
15 |
5 |
|
20 |
|
14 |
130 |
1,3 |
15 |
10 |
|
20 |
|
15 |
140 |
1,3 |
15 |
15 |
|
20 |
|
16 |
150 |
1,3 |
15 |
20 |
|
20 |
|
17 |
160 |
1,4 |
15 |
25 |
|
20 |
|
18 |
170 |
1,4 |
15 |
30 |
|
20 |
|
19 |
180 |
1,4 |
20 |
5 |
|
15 |
|
20 |
190 |
1,4 |
20 |
10 |
|
15 |
|
21 |
110 |
1,5 |
20 |
15 |
|
15 |
|
22 |
120 |
1,5 |
20 |
20 |
|
15 |
|
23 |
130 |
1,5 |
20 |
25 |
|
15 |
|
24 |
140 |
1,5 |
20 |
30 |
|
15 |
|
25 |
150 |
2,0 |
5 |
35 |
|
10 |
|
Стр. 68 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
69
|
Варианты заданий к задаче 1.4 |
Таблица 1.17 |
|
|
|
||
|
|
|
|
Номер варианта |
ρ420 |
Характеристический |
t, оС |
|
|
фактор K |
|
1 |
0,7334 |
10,8 |
50 |
2 |
0,7415 |
10,8 |
75 |
3 |
0,7494 |
10,9 |
85 |
4 |
0,7571 |
10,9 |
94 |
5 |
0,7645 |
11,0 |
102 |
6 |
0,7718 |
11,0 |
57 |
7 |
0,7788 |
11,1 |
67 |
8 |
0,7856 |
11,1 |
82 |
9 |
0,7922 |
11,2 |
90 |
10 |
0,7986 |
11,2 |
50 |
11 |
0,8048 |
11,3 |
75 |
12 |
0,8108 |
11,3 |
85 |
13 |
0,8166 |
11,4 |
94 |
14 |
0,8222 |
11,4 |
102 |
15 |
0,8277 |
11,5 |
57 |
16 |
0,8330 |
11,6 |
67 |
17 |
0,8381 |
11,6 |
82 |
18 |
0,8430 |
11,7 |
102 |
19 |
0,8478 |
11,7 |
57 |
20 |
0,8524 |
11,8 |
67 |
21 |
0,8569 |
11,8 |
82 |
22 |
0,8612 |
11,9 |
90 |
23 |
0,8654 |
12,0 |
50 |
24 |
0,8694 |
12,0 |
75 |
25 |
0,8733 |
12,1 |
85 |
Стр. 69 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
70
2. ТЕПЛОТА ИСПАРЕНИЯ
Теплота испарения (парообразования) показывает, сколько необходимо
тепла для того, чтобы превратить единицу массы жидкости при данной
температуре в парообразное состояние. Единицы измерения теплоты испарения – кал/г, ккал/кг, Дж/кг, кал/моль, ккал/кмоль, Дж/кмоль.
Для химически чистых индивидуальных углеводородов теплота испарения известна и приводится в справочной литературе. Так как нефтяные фракции являются смесью углеводородов, то они выкипают в некотором интервале температур и в этом случае тепло затрачивается не только на испарение, но и на повышение температуры смеси. Точное определение теплоты испарения при таких условиях весьма затруднительно.
Температура и давление заметно влияют на величину теплоты испарения – с повышением температуры и давления теплота испарения уменьшается. В критической точке, где нет различия между жидкостью и паром, она равна нулю.
Теплота испарения может быть найдена по разнице известных энтальпий нефтепродукта в паровой и жидкой фазе при одинаковых температуре
идавлении.
2.1.Таблица для определения теплоты испарения некоторых алканов при атмосферном давлении
Представленные в табл. 2.1 данные позволяют определить теплоту
испарения алканов в интервале температур от –50 до 100 оС [11, табл. 1.6].
2.2.График для определения теплоты испарения нефтяных фракций
взависимости от средней молекулярной температуры кипения, молекулярной массы, характеристического фактора
На рис. 2.1 представлен график зависимости теплоты испарения нефтяных фракций, от их средней молекулярной температуры кипения, молекулярной
массы и характеристического фактора. График построен на основе уравнений
Трутона и Кистяковского [9, рис. 11; 5, рис. 27; 10, рис. I-43].
2.3. График для определения теплоты испарения углеводородов
Графики, представленные на рис. 2.2, позволяют определить теплоту
испарения углеводородов в зависимости от давления насыщенных паров
[9, ПР-19].
Стр. 70 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |