ИДЗ 1
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»
Образовательная программа «Технология подготовки и переработки нефти и газа»
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1
Название работы |
Расчет вязкости жидких углеводородов методом Саудерса |
Вариант |
Вариант 24 |
По дисциплине |
Основы проектирования процессов переработки природных энергоносителей |
Студент
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
2Д12 |
Чижова Анастасия Васильевна |
|
|
Руководитель
Должность |
ФИО |
Ученая степень, звание |
Подпись |
Дата |
Доцент |
Самборская М.А. |
к.т.н. |
|
|
Томск – 2025 г.
Исходные данные
Таблица 1 – Структурные константы вязкости
Элемент структуры |
I |
CH2 |
55,6 |
H |
2,7 |
C |
50,2 |
C=C |
-15,5 |
Пятичленное кольцо |
-24 |
Шестичленное кольцо |
-21 |
Таблица 2 – Плотность углеводородов
Углеводород |
|
||||
0 |
20 |
30 |
50 |
60 |
|
Бензол |
0,9001 |
0,8790 |
0,8650 |
0,8466 |
0,8357 |
Гексан |
0,6769 |
0,6595 |
0,6505 |
0,6318 |
0,6221 |
Гептан |
0,7005 |
0,6836 |
0,6751 |
0,6575 |
0,6491 |
Октан |
0,7185 |
0,7022 |
0,6942 |
0,6778 |
0,6694 |
Пентан |
0,6455 |
0,6262 |
0,6163 |
0,5957 |
0,5850 |
Ц-гексан |
- |
0,7786 |
0,7691 |
0,7499 |
0,7401 |
Толуол |
- |
0,867 |
0,858 |
- |
- |
Таблица 3 – Экспериментальные значения вязкости углеводородов
Углеводород |
|
|||
0 |
40 |
70 |
80 |
|
Бензол |
0,826 |
0,492 |
- |
0,318 |
Гексан |
0,375 |
0,262 |
0,205 |
- |
Гептан |
- |
0,337 |
0,277 |
- |
Октан |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 3 |
||||
Пентан |
0,275 |
0,210 |
- |
- |
Ц-гексан |
1,300 |
0,817 |
- |
0,411 |
Толуол |
- |
0,494 |
0,0353 |
- |
Ход работы
Рассчитали плотность и нашли ее температурную аппроксимацию. Результаты представлены для каждой молекулы в таблице 4 и на рисунках 1 – 7.
Таблица 4 – Результаты расчета плотности
Углеводород |
|
|||
0 |
40 |
70 |
80 |
|
Бензол |
0,9001 |
0,8556 |
0,8226 |
0,8116 |
Гексан |
0,6769 |
0,6414 |
0,6144 |
0,6054 |
Гептан |
0,7005 |
0,6647 |
0,6377 |
0,6287 |
Октан |
0,7185 |
0,6866 |
0,6626 |
0,6546 |
Пентан |
0,6455 |
0,606 |
0,576 |
0,566 |
Ц-гексан |
- |
0,7579 |
0,7279 |
0,7179 |
Толуол |
- |
0,849 |
0,822 |
0,813 |
Рисунок
1 – Зависимость изменения плотности
бензола от температуры
Рисунок
2 – Зависимость изменения плотности
гексана от температуры
Рисунок
3 – Зависимость изменения плотности
гептана от температуры
Рисунок 4 – Зависимость изменения плотности октан от температуры
Рисунок 5 – Зависимость изменения плотности пентана от температуры
Рисунок 6 – Зависимость изменения плотности ц-гексан от температуры
Рисунок 7 – Зависимость изменения плотности толуол от температуры
Разбили молекулы на структурные фрагменты:
Бензол:
Вариант 1 (через атомы и двойные связи) |
Вариант 2 (через CH2 и кольцо) |
6 атомов углерода 6 атомов водорода 3 двойные связи Шестичленное кольцо
|
3 группы CH2 3 двойные связи Шестичленное кольцо
|
Гексан:
Гептан:
Октан:
Пентан:
Ц-гексан:
Толуол
Рассчитали вязкости и нашли ее температурную аппроксимацию:
Метод Саудерса основан на эмпирической зависимости:
Где
– вязкость, спз;
– плотность (при температуре расчета
вязкости), г/см3;
m=I/M,
M
– молекулярная масса, I
– вклад в вязкость структурной
составляющей.
Результаты расчета представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Результаты расчета
Углеводород |
|
||||
0 |
40 |
70 |
80 |
||
Бензол M = 78,11 г/моль |
В1 |
0,9003 |
0,4871 |
0,3461 |
0,3142 |
В2 |
0,1041 |
0,1036 |
0,1032 |
0,1032 |
|
Гексан М = 86,18 г/моль |
0,3793 |
0,2629 |
0,2132 |
0,2009 |
|
Гептан М = 100,21 г/моль |
0,5269 |
0,3324 |
0,2561 |
0,2379 |
|
Октан М = 114,23 г/моль |
0,7154 |
0,4363 |
0,3270 |
0,3010 |
|
Пентан М = 72,15 г/моль |
0,2704 |
0,2005 |
0,1699 |
0,1624 |
|
Ц-гексан М = 84,16 г/моль |
- |
1,8674 |
0,9263 |
0,7628 |
|
Толуол М = 92,14 г/моль |
- |
0,1137 |
0,1120 |
0,1115 |
|
Определили погрешность метода. Результаты представлены в таблице 6.
Таблица 6 - Погрешность
Углеводород |
|
||||
0 |
40 |
70 |
80 |
||
Бензол |
В1 |
|
|
- |
|
В2 |
|
|
- |
|
|
Гексан |
|
|
|
- |
|
Гептан |
- |
|
|
- |
|
Октан |
- |
- |
- |
- |
|
Пентан |
|
|
- |
- |
|
Ц-гексан |
- |
|
- |
|
|
Толуол |
- |
|
|
- |
|
Средняя погрешность по молекулам:
Бензол: 4% для В1 и 78% для В2
Гексан: 1,8%
Гептан: 4,5%
Пентан: 3,5%
Ц-гексан: 107,5%
Толуол: 147%
Погрешность метода составляет 44,7%.