1.4 Расчёт физико-химических свойств анилина
Групповые составляющие структурной формулы анилина, необходимые для расчета его критических параметров по методу Лидерсена, представлены в таблице 10 [1].
Таблица 10 – Групповые составляющие анилина
|
Структурная группа |
Номер группы |
Количество групп в веществе |
|
–СН= (в цикле) |
14 |
5 |
|
>С= (в цикле) |
15 |
1 |
|
–NH2 |
31 |
1 |
Расчёт физико-химических свойств анилина производится несколькими способами. Результат расчёта представлен в таблице 11.
Таблица 11 – Результаты расчета свойств анилина (метод 1)
Ткип= 184,4 °С.
|
Темпе-ратура °C
|
Тепло-ёмкость,
|
Плот-ность жид-кости, кг/м3 |
Упру-гость паров, мм рт. ст |
Теплота конден- сации,
|
Вяз-кость газа, мкП |
Вяз-кость жид-кости, сП
|
Коэф- фициент теплопро-водности жидкости кал/см/K/с
|
|
0 |
44,2 |
1032 |
0,1 |
12893 |
58,2 |
4,530 |
0,000488 |
|
20 |
45,6 |
1014 |
0,5 |
12660 |
63,7 |
2,944 |
0,000466 |
|
40 |
47,0 |
996 |
2,0 |
12422 |
69,2 |
2,024 |
0,000446 |
|
60 |
48,4 |
978 |
6,6 |
12181 |
74,5 |
1,457 |
0,000427 |
|
80 |
49,9 |
960 |
18,6 |
11938 |
79,7 |
1,089 |
0,000409 |
|
100 |
51,3 |
942 |
46,0 |
11698 |
84,8 |
0,841 |
0,000392 |
|
120 |
52,7 |
923 |
101,9 |
11461 |
89,9 |
0,666 |
0,000376 |
|
140 |
54,2 |
905 |
206,0 |
11231 |
94,9 |
0,540 |
0,000360 |
|
160 |
55,6 |
886 |
385,3 |
10584 |
99,8 |
0,446 |
0,000345 |
|
180 |
57,1 |
867 |
674,6 |
10267 |
104,7 |
0,374 |
0,000330 |
При расчёте по второму способу используются литературные значения критических параметров [2] и расчётное значение плотности. Результат расчёта представлен в таблице 12.
Таблица 12 – Результаты расчета физико-химические свойства анилина (метод 2)
Тс = 699,0 К, Рс = 54,2 атм, Vс =273,82 см³/моль.
|
Темпе-ратура °C
|
Тепло-ёмкость,
|
Плот-ность жид-кости, кг/м3 |
Упру-гость паров, мм рт. ст |
Теплота конден- сации,
|
Вяз-кость газа, мкП |
Вяз-кость жид-кости, сП
|
Коэф- фициент теплопро-водности жидкости кал/см/K/с
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
0 |
44,9 |
1129 |
0,1 |
13223 |
60,3 |
4,595 |
0,000532 |
|
20 |
46,2 |
1109 |
0,4 |
12980 |
66,1 |
2,989 |
0,000507 |
|
40 |
47,6 |
1089 |
1,8 |
12731 |
71,7 |
2,057 |
0,000485 |
|
60 |
49,0 |
1069 |
5,9 |
12479 |
77,2 |
1,482 |
0,000464 |
|
80 |
50,4 |
1050 |
17,1 |
12226 |
82,6 |
1,109 |
0,000444 |
|
100 |
51,8 |
1030 |
43,2 |
11974 |
87,9 |
0,856 |
0,000426 |
|
120 |
53,2 |
1009 |
97,4 |
11726 |
93,2 |
0,679 |
0,000408 |
|
140 |
54,6 |
989 |
200,2 |
11486 |
98,3 |
0,550 |
0,000391 |
|
160 |
56,1 |
968 |
379,7 |
10826 |
103,4 |
0,455 |
0,000374 |
|
180 |
57,5 |
947 |
672,9 |
10501 |
108,5 |
0,382 |
0,000357 |
При расчёте по третьему способу используется литературное значение плотности [2] и расчётные значения критических параметров. Результат расчёта представлен в таблице 13.
Таблица 13 – Результаты расчета свойств анилина (метод 3)
ρ = 1,023 г/см3.
|
Темпе-ратура °C
|
Тепло-ёмкость,
|
Плот-ность жид-кости, кг/м3 |
Упру-гость паров, мм рт. ст |
Теплота конден- сации,
|
Вяз-кость газа, мкП |
Вяз-кость жид-кости, сП
|
Коэф- фициент теплопро-водности жидкости кал/см/K/с
|
|
0 |
44,4 |
1040 |
0,1 |
12893 |
58,2 |
4,536 |
0,000494 |
|
20 |
45,8 |
1023 |
0,5 |
12660 |
63,7 |
2,948 |
0,000472 |
|
40 |
47,2 |
1004 |
2,0 |
12422 |
69,2 |
2,027 |
0,000451 |
|
60 |
48,6 |
986 |
6,6 |
12181 |
74,5 |
1,460 |
0,000432 |
|
80 |
50,0 |
968 |
18,6 |
11938 |
79,7 |
1,091 |
0,000414 |
|
100 |
51,5 |
950 |
46,0 |
11698 |
84,8 |
0,842 |
0,000397 |
|
120 |
52,9 |
931 |
101,9 |
11461 |
89,9 |
0,667 |
0,000380 |
|
140 |
54,3 |
912 |
206,0 |
11231 |
94,9 |
0,541 |
0,000364 |
|
160 |
55,8 |
893 |
385,3 |
10584 |
99,8 |
0,447 |
0,000349 |
|
180 |
57,2 |
874 |
674,6 |
10267 |
104,7 |
0,375 |
0,000334 |
При расчёте по четвёртому способу используются литературные значения плотности и критических параметров. Результат расчёта представлен в таблице 14.
Таблица 14 –Результаты расчета физико-химические свойства анилина (метод 4)
Тс = 699 К, Рс = 54,2 атм, Vс =273,82 см³/моль, ρ = 1,023 г/см3.
|
Темпе-ратура °C
|
Тепло-ёмкость,
|
Плот-ность жид-кости, кг/м3 |
Упру-гость паров, мм рт. ст |
Теплота конден- сации,
|
Вяз-кость газа, мкП |
Вяз-кость жид-кости, сП
|
Коэф- фициент теплопро-водности жидкости кал/см/K/с
|
|
0 |
45,1 |
1041 |
0,1 |
13223 |
60,3 |
4,536 |
0,000495 |
|
20 |
46,4 |
1023 |
0,4 |
12980 |
66,1 |
2,949 |
0,000472 |
|
40 |
47,8 |
1004 |
1,8 |
12731 |
71,7 |
2,028 |
0,000451 |
|
60 |
49,1 |
986 |
5,9 |
12479 |
77,2 |
1,460 |
0,000432 |
|
80 |
50,5 |
968 |
17,1 |
12226 |
82,6 |
1,091 |
0,000414 |
|
100 |
52,0 |
949 |
43,2 |
11974 |
87,9 |
0,842 |
0,000396 |
|
120 |
53,4 |
931 |
97,4 |
11726 |
93,2 |
0,667 |
0,000380 |
|
140 |
54,8 |
912 |
200,2 |
11486 |
98,3 |
0,541 |
0,000364 |
|
160 |
56,2 |
893 |
379,7 |
10826 |
103,4 |
0,447 |
0,000348 |
|
180 |
57,6 |
873 |
672,9 |
10501 |
108,5 |
0,375 |
0,000333 |
Расчётные значения критических параметров приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Расчётные значения критических параметров
-
Критическая температура, К
Критическое давление, атм
Критический объём, см³/моль
699,0
50,4
289,0
Данные о физико-химических свойствах анилина [2] приведены в таблице 16.
Таблица 16 – Литературные физико-химические свойства анилина
|
Темпе-ратура, °C
|
Тепло-ёмкость,
|
Плотность жидкости, кг/м3 |
Упругость паров, мм рт. ст |
Вязкость жидкости, сП |
Коэф- фициент теплопро-водности жидкости кал/см/K/с |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
0 |
45,15 |
1037,3 |
|
10,20 |
0,000444 |
|
20 |
46,08 |
1022,5 |
|
4,40 |
|
|
40 |
47,11 |
1007,0 |
|
2,30 |
|
|
60 |
48,23 |
990,1 |
|
1,58 |
|
|
80 |
49,53 |
971,8 |
|
1,10 |
|
|
100 |
51,67 |
952,4 |
|
0,80 |
0,0004 |
|
120 |
55,86 |
932,8 |
100 |
0,59 |
|
|
140 |
61,91 |
914,1 |
200 |
|
|
|
160 |
|
896,0 |
|
|
|
|
180 |
|
878,0 |
|
|
|
Результат расчёта относительной погрешности в определении критических параметров представлен в таблице 17.
Таблица 17 – Относительная погрешность в определении критических параметров
|
Относительная погрешность, % | ||
|
критическая температура |
критическое давление |
критический объём |
|
0,00 |
7,01 |
5,54 |
Результат расчёта средних относительных погрешностей приведён в таблице 18.
Таблица 18 – Средняя относительная погрешность расчётных методов
|
№ способа |
Относительная погрешность, % | ||||
|
теплоём-кость
|
плотность жидкости |
упругость паров
|
вязкость жидкости |
коэффициент теплопровод- ности жидкости | |
|
1 |
2,917 |
1,0378 |
2,45 |
16,37 |
5,96 |
|
2 |
1,279 |
7,4005 |
1,35 |
18,10 |
13,16 |
|
3 |
2,766 |
0,2877 |
2,45 |
18,16 |
6,01 |
|
4 |
2,822 |
0,3192 |
1,35 |
18,15 |
6,24 |
Из таблицы видно, что наименьшая максимальная относительная ошибка при расчете теплоемкости анилина, получается по второму методу, при расчете плотности жидкого анилина по третьему методу, при расчете упругости паров по четвертому методу, при расчете вязкость жидкости и коэффициента теплопроводности жидкости по первому методу.