ЛБ1

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки Химическая технология

Отделение химической инженерии

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА PYTHON

Отчет по лабораторной работе № 1

Введение в язык Python

Выполнил студент гр. ХИМ54 А.В. Чижова

(Подпись)

13.10.2025 г.

Отчет принят:

Преподаватель

доцент ОХИ ИШПР, к.т.н. В.А. Чузлов

(Подпись)

_____ _____________ 2025 г.

Томск 2025 г.

Задание 1

Средняя относительная плотность смеси жидких компонентов определяется по правилу аддитивности:

	(1)
	(2)

Где , , …, – относительные плотности компонентов смеси;

, ,…, – объемы компонентов, ;

, ,…, – объемные доли компонентов;

, ,…, – массы компонентов, кг;

, ,…, – массовые доли компонентов.

Определить относительную плотность смеси, состоящей из 120 кг бензина плотностью ; 120 кг керосина плотностью и 100 кг атмосферного газойля плотностью .

Программная реализация:

import math

m1, d1 = 120, 0.7249

m2, d2 = 120, 0.804

m3, d3 = 100, 0.8418

m = m1 + m2 + m3

d_cm = m / (m1/d1 + m2/d2 + m3/d3)

print("Относительная плотность смеси равна", d_cm)

Ответ:

Относительная плотность смеси равна 0.7841565896961592

Задание 2

Теплота испарения – теплота, поглощаемая жидкостью в процессе её превращения в насыщенный пар при постоянных давлении и температуре; представляет собой разность энтальпий насыщенного пара и насыщенной жидкости при одной и той же температуре.

Для неполярных соединений при атмосферном давлении для расчета мольной теплоты испарения (кДж/кмоль) используется уравнение Кистяковского:

(3)

Где – средняя молярная температура кипения, К.

Для расчета теплот испарения нефтепродуктов (кДж/кг) предложена формула Уэйра и Итона:

(4)

Где – средняя молярная температура кипения, К.

Относительную плотность можно рассчитать по уравнению:

(5)

Узкая нефтяная фракция имеет и относительную плотность . Определить теплоту её испарения, используя формулы (3), (4).

Программная реализация:

import math

t_C = 140

d_0 = 0.7890

t = t_C + 273.15

d = d_0 + 0.0035 / d_0

r1 = 8.914 * t * math.log(82.06 * t)

r2 = 993.5 - 661.5 * d - t * (1.733 - 1.813 * d) - t ** 2 * (0.00059 * d - 0.00015)

print("Мольная температура испарения по уравнению Кистяковского:", r1, "кДж/кмоль")

print("Теплота испарения по формуле Уэйра-Итона:", r2, "кДж/кг")

Ответ:

Мольная температура испарения по уравнению Кистяковского: 38416.44875843472 кДж/кмоль

Теплота испарения по формуле Уэйра-Итона: 292.66712294849833 кДж/кг

Задание 3

Давление насыщенных паров (Па) н-алканов и узких нефтяных фракций определяется по уравнению Ашворта:

(6)

в которой

	(7)
	(8)

Где – температура кипения при давлении Р, К;

– нормальная температура кипения, К.

Определить давление насыщенных паров при 105°С узкой фракции, имеющей tср = 100°С.

Программная реализация:

import math

t, t0 = 105, 100

ft = 1250 / (math.sqrt((t + 273.15) ** 2 + 108000) - 307.6) - 1

ft0 = 1250 / (math.sqrt((t0 + 273.15) ** 2 + 108000) - 307.6) - 1

r = 7.6715 - 2.68 * ft / ft0

p = 10 ** r + 3158

print("Давление насыщенных паров равно", p, "Па")

Ответ:

Давление насыщенных паров равно 116130.89032683981 Па

Задание 4

При атмосферном давлении нефтяная фракция имеет среднюю температуру кипения 110°С. При помощи уравнения Ашворта, определите среднюю температуру кипения данной фракции при давлении 0.35 МПа. Используйте оператор цикла for или while .

Кипение жидкости наступает в тот момент, когда давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению. Таким образом, задача сводится к подбору температуры T в уравнении (7). Шаг изменения температуры можно принять равным 0.2 K. Решение будет считаться найденным, если абсолютная разность между заданным значением давления и давлением, рассчитанным по уравнению Ашворта, не будет превышать 2 кПа. Максимальное допустимое число итераций примите равным 10000.

Программная реализация:

import math

t0_C = 110

t0 = t0_C + 273.15

p = 0.35e6

max_i = 10000

ft0 = 1250 / (math.sqrt(t0**2 + 108000) - 307.6) - 1

t = t0

step = 0.2

i = 0

found = False

while i < max_i:

ft = 1250 / (math.sqrt(t**2 + 108000) - 307.6) - 1

r = 7.6715 - 2.68 * ft / ft0

P = 10**r + 3158

error = abs(P - p)

if error <= 2e3:

found = True

break

if P < p:

t += step

else:

t -= step

i += 1

if found:

print(f"Найдено решение за {i} итераций:")

print(f"Температура кипения: {t - 273.15} °C")

print(f"Температура кипения: {t} K")

print(f"Расчетное давление: {P} Па")

print(f"Целевое давление: {p} Па")

print(f"Погрешность: {error} Па")

else:

print(f"Решение не найдено за {max_i} итераций")

print(f"Лучшее приближение: t = {t - 273.15} °C, P = {P} Па")

Ответ:

Найдено решение за 263 итераций:

Температура кипения: 162.599999999997 °C

Температура кипения: 435.749999999997 K

Расчетное давление: 349290.6810237278 Па

Целевое давление: 350000.0 Па

Погрешность: 709.3189762721886 Па