Расчет термодинамических свойств газов
Уравнение состояния идеального газа и уравнения реальных газов, Бенедикта-Вебба-Рубина, Редлиха-Квонга, Барнера-Адлера, Суги-Лю, Ли-Эрбара-Эдмистера. Безразмерные и критические температуры и давления, методика их расчета различными методами и анализ.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.08.2015 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
34,227
59,249
83,535
2,7
2,8
2,7
2,7
513,15
4,7910
18,91
32,64
45,99
4,921
19,442
33,584
47,339
2,7
2,8
2,9
2,9
573,15
3,3558
13,27
22,96
32,43
3,447
13,640
23,612
33,362
2,7
2,8
2,8
2,9
Таблица 3.15. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для вязкости оксида углерода при низких давлениях
|
Эксперимент [36], мкП |
Расчётные значения, мкП |
|D|, % |
||||||||
|
T, К |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
373,15 |
207 |
201 |
205 |
- |
208 |
2,8 |
1,1 |
- |
0,3 |
|
|
573,15 |
279 |
271 |
278 |
- |
280 |
3,0 |
0,5 |
- |
0,2 |
|
|
773,15 |
337 |
331 |
339 |
- |
341 |
1,7 |
0,5 |
- |
1,1 |
|
|
1273,15 |
453 |
463 |
464 |
- |
471 |
2,2 |
2,5 |
- |
4,0 |
1. Метод Голубева
2. Метод Тодоса
3. Метод Райхенберга (неприменим)
4. Метод Чепмена
Таблица 3.16. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для вязкости оксида углерода при различных давлениях
|
Эксперимент [36], мкП |
Расчётные значения, мкП |
|D|, % |
||||||||||||
|
P, атм |
20,00 |
50,00 |
100,00 |
150,00 |
20,00 |
50,00 |
100,00 |
150,00 |
20,00 |
50,00 |
100,00 |
150,00 |
||
|
T, К |
373,15 |
210,5 |
214,5 |
222,5 |
232,0 |
205,9 |
209,4 |
217,7 |
228,4 |
2,2 |
2,4 |
2,2 |
1,6 |
|
|
423,15 |
229,0 |
232,0 |
238,5 |
246,5 |
225,4 |
228,1 |
234,6 |
242,9 |
1,6 |
1,7 |
1,6 |
1,5 |
||
|
473,15 |
247,0 |
250,0 |
256,0 |
263,0 |
243,9 |
246,1 |
251,4 |
258,0 |
1,3 |
1,6 |
1,8 |
1,9 |
||
|
523,15 |
264,5 |
267,0 |
271,5 |
277,0 |
261,4 |
263,3 |
267,7 |
273,3 |
1,2 |
1,4 |
1,4 |
1,3 |
Расчёт вязкости при нормальном давлении производился по методу Тодоса. Расчёт при повышенных давлениях - по методу Райхенберга.
Таблица 3.17. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для вязкости оксида углерода при различных давлениях
|
Эксперимент [36], мкП |
Расчётные значения, мкП |
|D|, % |
||||||||||||
|
P, атм |
20,00 |
50,00 |
100,00 |
150,00 |
20,00 |
50,00 |
100,00 |
150,00 |
20,00 |
50,00 |
100,00 |
150,00 |
||
|
T, К |
373,15 |
210,5 |
214,5 |
222,5 |
232,0 |
208,9 |
212,5 |
220,9 |
232,1 |
0,8 |
0,9 |
0,7 |
0,0 |
|
|
423,15 |
229,0 |
232,0 |
238,5 |
246,5 |
228,4 |
231,4 |
238,2 |
246,9 |
0,3 |
0,3 |
0,1 |
0,2 |
||
|
473,15 |
247,0 |
250,0 |
256,0 |
263,0 |
246,8 |
249,4 |
255,0 |
262,2 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,3 |
||
|
523,15 |
264,5 |
267,0 |
271,5 |
277,0 |
264,3 |
266,6 |
271,4 |
277,5 |
0,1 |
0,2 |
0,0 |
0,2 |
Расчёт вязкости при нормальном давлении производился по методу Тодоса. Расчёт при повышенных давлениях - по методу ДСТ.
5) Диоксид углерода, CO2
Таблица 3.18. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для мольных объёмов диоксида углерода
|
Эксперимент [36], дм3/кг |
Расчётные значения, дм3/кг |
|D|, % |
|||||||||||||||
|
P, бар |
10,00 |
40,00 |
70,00 |
100,00 |
200,00 |
10,00 |
40,00 |
70,00 |
100,00 |
200,00 |
10,00 |
40,00 |
70,00 |
100,00 |
200,00 |
||
|
P, атм |
10,13 |
40,53 |
70,93 |
101,33 |
202,65 |
10,13 |
40,53 |
70,93 |
101,33 |
202,65 |
10,13 |
40,53 |
70,93 |
101,33 |
202,65 |
||
|
T, К |
400 |
74,18 |
17,500 |
9,404 |
6,181 |
2,625 |
72,286 |
17,068 |
9,175 |
6,027 |
2,581 |
2,6 |
2,5 |
2,4 |
2,5 |
1,7 |
|
|
600 |
113,10 |
28,100 |
15,960 |
11,130 |
5,543 |
110,217 |
27,435 |
15,630 |
10,924 |
5,492 |
2,5 |
2,4 |
2,1 |
1,8 |
0,9 |
||
|
800 |
151,30 |
37,970 |
21,800 |
15,320 |
7,810 |
147,465 |
37,074 |
21,318 |
15,026 |
7,717 |
2,5 |
2,4 |
2,2 |
1,9 |
1,2 |
||
|
1000 |
189,30 |
47,610 |
27,380 |
19,290 |
9,980 |
184,506 |
46,507 |
26,803 |
18,928 |
9,761 |
2,5 |
2,3 |
2,1 |
1,9 |
2,2 |
Таблица 3.19. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для вязкости диоксида углерода при низких давлениях
|
Эксперимент [36], мкП |
Расчётные значения, мкП |
|D|, % |
||||||||
|
T, К |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
500 |
236,8 |
242,5 |
240,6 |
- |
234,6 |
2,4 |
1,6 |
- |
0,9 |
|
|
600 |
273,3 |
279,4 |
279,8 |
- |
270,4 |
2,2 |
2,4 |
- |
1,1 |
|
|
800 |
338,2 |
345,0 |
350,3 |
- |
334,6 |
2,0 |
3,6 |
- |
1,1 |
|
|
1000 |
395,1 |
403,6 |
412,7 |
- |
391,5 |
2,2 |
4,4 |
- |
0,9 |
1. Метод Голубева
2. Метод Тодоса
3. Метод Райхенберга (неприменим)
4. Метод Чепмена
Таблица 3.20. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для вязкости диоксида углерода при различных давлениях
|
Эксперимент [36], мкП |
Расчётные значения, мкП |
|D|, % |
|||||||||||||||
|
P, бар |
10,00 |
40,00 |
80,00 |
100,00 |
200,00 |
10,00 |
40,00 |
80,00 |
100,00 |
200,00 |
10,00 |
40,00 |
80,00 |
100,00 |
200,00 |
||
|
P, атм |
10,13 |
40,53 |
81,06 |
101,33 |
202,65 |
10,13 |
40,53 |
81,06 |
101,33 |
202,65 |
10,13 |
40,53 |
81,06 |
101,33 |
202,65 |
||
|
T, К |
373,15 |
184,0 |
191,1 |
210,3 |
224,3 |
371,8 |
185,9 |
197,0 |
221,3 |
238,3 |
384,2 |
1,1 |
3,1 |
5,2 |
6,3 |
3,3 |
|
|
473,15 |
225,7 |
230,8 |
240,6 |
246,2 |
291,7 |
225,4 |
231,4 |
244,2 |
252,4 |
312,0 |
0,1 |
0,2 |
1,5 |
2,5 |
7,0 |
||
|
673,15 |
298,9 |
302,9 |
307,0 |
310,2 |
329,3 |
295,3 |
297,9 |
303,5 |
307,0 |
330,0 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,0 |
0,2 |
||
|
1073,15 |
415,6 |
417,3 |
420,0 |
421,5 |
430,6 |
411,1 |
412,1 |
414,4 |
415,8 |
424,5 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,4 |
Расчёт вязкости при нормальном давлении производился по методу Тодоса. Расчёт при повышенных давлениях - по методу Райхенберга.
Таблица 3.21. Сравнение расчётных и экспериментальных значений для вязкости диоксида углерода при различных давлениях
|
Эксперимент[36], мкП |
Расчётные значения, мкП |
|D|, % |
|||||||||||||||
|
P, бар |
10,00 |
40,00 |
80,00 |
100,00 |
200,00 |
10,00 |
40,00 |
80,00 |
100,00 |
200,00 |
10,00 |
40,00 |
80,00 |
100,00 |
200,00 |
||
|
P, атм |
10,13 |
40,53 |
81,06 |
101,33 |
202,65 |
10,13 |
40,53 |
81,06 |
101,33 |
202,65 |
10,13 |
40,53 |
81,06 |
101,33 |
202,65 |
||
|
T, К |
373,15 |
184,0 |
191,1 |
210,3 |
224,3 |
371,8 |
190,1 |
197,1 |
215,3 |
230,8 |
397,2 |
3,3 |
3,2 |
2,4 |
2,9 |
6,8 |
|
|
473,15 |
225,7 |
230,8 |
240,6 |
246,2 |
291,7 |
229,9 |
234,6 |
243,8 |
249,9 |
297,7 |
1,9 |
1,6 |
1,3 |
1,5 |
2,1 |
||
|
673,15 |
298,9 |
302,9 |
307,0 |
310,2 |
329,3 |
299,9 |
302,8 |
307,7 |
310,6 |
329,3 |
0,3 |
0,0 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
||
|
1073,15 |
415,6 |
417,3 |
420,0 |
421,5 |
430,6 |
415,7 |
417,3 |
419,8 |
421,3 |
429,6 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,1 |
0,2 |
Расчёт вязкости при нормальном давлении производился по методу Тодоса. Расчёт при повышенных давлениях - по методу ДСТ.
По результатам расчетов были сделаны следующие выводы:
Для воды:
1) Несмотря на то, что вода - полярное вещество, требуемая точность в заданных диапазонах температур и давлений в основном достигается, за исключением очень высоких давлений при сравнительно низких температурах.
2) Методы Тодоса и Чепмана обеспечивают практически одинаковую точность. Метод Голубева неприменим в рассмотренных диапазонах температур и давлений.
3) При относительно низких давлениях методы Райхенберга и ДСТ примерно равнозначны, но при более высоких, метод Райхенберга предпочтительнее.
Для азота:
1) Для сжимаемости азота достигнута удовлетворительная точность во всём рассматриваемом диапазоне температур и давлений.
2) Все три метода достаточно точны. Можно полагать метод Тодоса чуть более точным в рассмотренных диапазонах температур.
3) Оба метода обеспечивают достаточную точность, но метод Райхенберга в рассмотренных диапазонах температур и давлений предпочтительнее.
Для метанола:
1) Данный метод обеспечивает довольно приближённые значения в области низких температур и высоких давлений, однако вполне применим для других регионов.
2) Три из четырёх методов достаточно точны. Можно полагать метод Чепмена чуть более точным в рассмотренных диапазонах температур.
3) Оба метода (Райхенберга и ДСТ) работают только в области сравнительно небольших давлений. Метод ДСТ в данном случае немного предпочтительней.
Для оксида углерода:
1) Данный метод позволяет рассчитать плотность оксида углерода с достаточной точностью.
2) Все три метода достаточно точны. Можно полагать метод Тодоса чуть более точным в рассмотренных диапазонах температур.
3) Хотя оба метода довольно точны, метод ДСТ несколько более точен в выбранном интервале температур и давлений.
Для диоксида углерода:
1) Данный метод позволяет рассчитать объём диоксида углерода с достаточной точностью.
2) Все три метода достаточно точны. Можно полагать метод Чепмена чуть более точным в рассмотренных диапазонах температур.
3) Хотя оба метода довольно точны, метод ДСТ несколько более точен в выбранном интервале температур и давлений.
Выводы
1) В результате выполнения работы был создан программный комплекс по расчету сжимаемости и вязкости газов при повышенных давлениях.
2) Были проведены расчеты сжимаемости и вязкости для ряда веществ.
3) Проведено сравнение точности используемых методов
с литературными данными.
4) Подтверждена необходимость использования более совершенного уравнения для расчета сжимаемости полярных веществ.
Список использованной литературы
1. Намиот А.Ю. Фазовые равновесия легких углеводородов (сборник статей из иностранных журналов). - М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1958. - 162 с.
2. Берлин М.А. Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка природных и нефтяных газов. - М.: Химия, 1981. - 472 с.
3. Kaufman T.G. Method for Phase Equilibrium Calculations Based on Generalized Benedict - Webb - Rubin Constants // Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals. - 1968. - V. 7. №1. - P. 115-120.
4. Lin M.S., Naphtali L.M. Prediction of vapor-liquid equilibria with the Benedict - Webb - Rubin equation of state // The American Institute of Chemical Engineers Journal. - 1963. - V. 9. №5. - P. 580-584.
5. Orye R.V. Prediction and Correlation of Phase Equilibria and Thermal Properties with the BWR Equation of State // Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. - 1969. - V. 8. №4. - P. 579-588.
6. Starling К. E. Thermo data refined for LPG. Part 1. Equation of state and computer prediction // Hydrocarbon Processing. - 1971. - V. 50. №3. - P. 101.
7. Starling К. E. Fluid Thermodynamic Properties for Light Petroleum Systems // Gulf Publishing Company - 1973. - P 111.
8. Уейлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х ч. Ч. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1989 - 304 с.
9. Edmister W.C., Vairogs J., Klekers A.J. A generalized B-W-R equation of state // The American Institute of Chemical Engineers Journal. - 1968. - V. 14. №3. - P. 479.
10. Opfell J.B., Sage B.H., Pitzer K.S. Application of Benedict Equation to Theorem of Corresponding States // Industrial and Engineering Chemistry. - 1956. - V. 48. №11. - P. 2069-2076.
11. Lee B.I., Kesler M.G. A generalized thermodynamic correlation based on three-parameter corresponding states // The American Institute of Chemical Engineers Journal. - 1975. V. 21. №3. - P. 510-527.
12. Pitzer К. S., Curl R.F. Volumetric and Thermodynamic Properties of Fluids-Enthalpy, Free Energy, and Entropy // Industrial and Engineering Chemistry. - 1958. V. 50. - P. 265-274.
13. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие. Пер. с англ. под ред. Соколова Б.И. - 3-е изд., перер. и доп. - Л.: Химия, 1982. - 592 c.
14. Hopke S.W. Application of equations of state in Exxon's production operations // ACS Symposium Series. - 1977. - V. 60. - P. 221-223.
15. Nishiumi H. Thermodynamic property prediction of C10 to C20 paraffins and their mixtures by the generalized BWR equation of state // Journal of Chemical Engineering of Japan. - 1980. - V. 13. №1. - P. 74-76.
16. Nishiumi H. An improved generalized BWR equation of state with three polar parameters applicable to polar substances. // Journal of Chemical Engineering of Japan. - 1980. - V. 13. №3. - P. 178-183.
17. Redlich O., Kwong J.N.S. On the Thermodynamics of Solutions. V. An Equation of State. Fugacities of Gaseous Solutions // Chemical Reviews. - 1949. - V. 44. №1. - P. 233-244.
18. Redlich O. On the Three-Parameter Representation of the Equation of State // Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals. - 1975. - V. 14. №3. - P. 257-260.
19. Сборник Н.Т. Разработка нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1978. - 156 с.
20. Коротаев Ю.П. Добыча, транспорт и подземное хранение газа. - М.: Недра, 1984. - C. 248-250.
21. Морачевский А.Г. Термодинамика равновесия жидкость-пар. - Л.: Химия, 1989 - С. 158-160.
22. Маргулов Р.Д. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. - М.: Недра, 1984 - Т. 1. - С. 56-57.
23. Брусиловский А.И. Фазовые превращения при разработке нефти и газа. - М.: Грааль, 2002 - С. 131-141.
24. Joffe J. Chemical Engineering Progress. - 1949. - V. 45. - P. 160.
25. Joffe J. A New Equation of State for Gases // Journal of the American Chemical Society. - 1947. - V. 69. №3. - P. 540-542.
26. Sugie H., Lu B.C.-Y. Generalized equation of state for vapors and liquids // The American Institute of Chemical Engineers Journal. - 1971. - V. 17. №5. - P. 1068-1074.
27. Lee B.-I., Erbar J.H., Edmister W.C. Chemical Engineering Progress. - 1972. - V. 68. №9. - P. 83.
28. Lee B.-I., Erbar J.H., Edmister W.C. Prediction of thermodynamic properties for low temperature hydrocarbon process calculations // The American Institute of Chemical Engineers Journal. - 1973. - V. 19. №2. - P. 349-356.
29. Lee B.-I., Edmister W.C. A generalized method for predicting vapor-liquid equilibrium // The American Institute of Chemical Engineers Journal. - 1971. - V. 17. №6. - P. 1412-1418.
30. Lee B.-I., Edmister W.C. New Three-Parameter Equation of State // Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals. - 1971. - V. 11. №1. - P. 32-35.
31. Бретшнайдер Ст. Свойства газов и жидкостей. - М. - Л.: Химия, 1966. - 535 с.
32. Вяхирев Р.И. Теория и опыт добычи газа. - М.: Недра, 1998. - С. 35-36.
33. Ширковский А.И. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. - М.: Недра, 1979. - С. 34-35.
34. Захарченко В.Н. Коллоидная химия: Учеб. для медико-биолог. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1989. - С. 119-120.
35. Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - М.: Машиностроение, 1967. - 160 с.
36. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М.: Наука, 1972. - 720 с.
37. Голубев И.Ф. Вязкость газов и газовых смесей: Справочное руководство. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - C. 121, табл. 13.
38. Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. Термодинамические свойства азота. - М.: Издательство стандартов, 1977. - 352 c.
39. Зубарев В.Н., Прусаков П.Г., Сергеева Л.В. Теплофизические свойства метилового спирта: Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1973. - 203 с.
40. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов. - М.: Химия, 1983. - 224 с.
41. Глумов Д.Н., Стрекалов А.В. Способ расчета динамической вязкости газов в широком диапазоне давлений. // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело» - 2011. - №1
42. Wu G.Z.A., Stiel L.I. A generalized equation of state for the thermodynamic properties of polar fluids // AIChE J. - 1985. - V. 31. №10. - P. 1632-1644.
43. Poling B.E., Prausnitz J.M., O'Connell J.P. The properties of gases and liquids. - 5th. ed. // N.Y., McGraw-Hill, 2001. - P. 768.
44. Жуков Н.П, Быченок В.И., Черепинников И.А., Кузьмин С.Н. К расчету критических параметров нефтепродуктов. - Химия и технология топлив и масел, №4, 1993. - С. 29-32.
45. Попов С.С. Транспорт нефти, нефтепродуктов и газа. - Госполитиздат, 1952 - 358 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Уравнение Менделеева–Клапейрона - самое простое, надежное и известное уравнение состояния идеального газа. Межмолекулярное взаимодействие в реальных газах, приводящее к конденсации (образование жидкости). Среднее значение его потенциальной энергии.
презентация [1,2 M], добавлен 13.02.2016Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Использование уравнения состояния для описания свойств реальных газов в термодинамике. Уравнение Ван-Дер-Ваальса, связывающее давление, молярный объем и температуру. Физическая природа эффекта Джоуля-Томсона. График инверсии по теоретическим данным.
курсовая работа [1014,0 K], добавлен 27.09.2013Основы теории диффузионного и кинетического горения. Анализ инновационных разработок в области горения. Расчет температуры горения газов. Пределы воспламенения и давления при взрыве газов. Проблемы устойчивости горения газов и методы их решения.
курсовая работа [794,4 K], добавлен 08.12.2014Отклонение свойств реального газа от идеального. Расчет свойств реальных газов. Процесс перехода твердого вещества непосредственно в пар. Испарение жидкости в ограниченном пространстве. Определение массы сухого пара во влажном и массы влажного пара.
реферат [246,1 K], добавлен 24.01.2012Определение и модель идеального газа. Микроскопические и макроскопические параметры газа и формулы для их расчета. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клайперона). Законы Бойля Мариотта, Гей-Люссака и Шарля для постоянных величин.
презентация [1008,0 K], добавлен 19.12.2013Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса, его сущность и краткая характеристика. Влияние сил молекулярного притяжения на стенки сосуда. Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольного числа молей газа. Изотермы реального газа и правило фаз Максвелла.
реферат [47,0 K], добавлен 13.12.2011Взаимоотношение объема и давления, оценка влияния изменения объема на значение давления. Уравнение давления при постоянном значении массы газа. Соотношение массы и температуры по уравнению Менделеева-Клапейрона. Скорость при постоянной массе газа.
контрольная работа [544,5 K], добавлен 04.04.2014Изучение сущности, вероятностных характеристик идеального газа, выведение его уравнения. Рассмотрение понятий теплообмена и температуры. Ознакомление с плотностью равновесного распределения молекул в потенциальном силовом поле и распределением Максвелла.
курс лекций [86,0 K], добавлен 29.03.2010Содержание основных газовых законов. Свойства классического идеального газа, реальных газов и жидкостей. Понятие и принципы создания тепловой машины. Распределение Максвелла и распределение Больцмана. Сущность вероятности состояния. Перенос в газах.
учебное пособие [569,9 K], добавлен 20.01.2011
