загрузка...
загрузка...
На головну

Теплові властивості нафтопродуктів

  1. III. Психічні властивості особистості - типові для даної людини особливості його психіки, особливості реалізації його психічних процесів.
  2. IV. Теплові ефекти хімічних реакцій. Термохимические рівняння і розрахунки
  3. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  4. А. Властивості і види рецепторів. Взаємодія рецепторів з ферментами і іонними каналами
  5. Автоматизація виробництва нафтопродуктів
  6. Акустичні властивості фрикційного контакту
  7. Акустичні властивості фрикційного контакту в умовах автоколивань

Теплові властивості нафти і продуктів її переробки займають важливе місце як для їх переробки, так і в застосуванні в якості товарних продуктів. До названих властивостей відносяться питома теплоємність; теплоти пароутворення, замерзання, сублімації, згоряння; теплопровідністьта ін.

Лабораторне визначення теплових властивостей нафтопродуктів - вельми складне і трудомістка справа. Тому в технічних розрахунках вдаються до використання емпіричних формул і графіків.

3.9.1. теплоємність - Це кількість теплоти, що витрачається на нагрів одиниці маси або благаючи речовини на один градус. Розраховується за формулою:

С =  , (3.34)

де q - Кількість теплоти, кДж;

t - Температурний градієнт, оС;

т - Кількість речовини, кг (моль).

Розрізняють теплоємність, виміряну при постійному обсязі і при постійному тиску. Рідкі нафтопродукти мають близькі значення цих теплоємність. У нафтопродуктів в газоподібному стані співвідношення між ізобарно і ізохорно теплоємності виражається формулою:

Ср - Сv = R, (3.35)

де Ср - Теплоємність при постійному тиску, кДж / (моль · град);

Сv - Теплоємність при постійному обсязі, кДж / (моль · град);

R - Газова постійна, кДж / (моль  град).

Фізичний сенс теплоємності, стосовно нафтопродуктів, можна сформулювати наступним чином. Якщо підводити тепло з рівною швидкістю до різних нафтопродуктів з однаковою початковою температурою, то нафтопродукт, що володіє меншою теплоємністю, нагріється до більшої температури.

Встановлено, що теплоємність нафтопродуктів тим вище, чим нижче їх щільність. Тому нормальні алкани мають більш високу теплоємність, ніж ізоалкани і арени. Для підрахунку теплоємності рідких нафтопродуктів використовують формулу Крега:

Сt =  (0,403 + 0,00081t), (3.36)

де  - Відносна щільність нафтопродукту; кг / м3,

t - температура визначення; оС

Сt - Справжня масова теплоємність, кДж / (кг  град).

Масову теплоємність при постійному тиску для пари нафтопродуктів розраховують за формулою:

СР =  (1,8t + 702) (0,146К - 0,41), (3.37)

де К - Характеризує фактор.

при 20 оЗ теплоємність фракцій коливається від 1,7 до 2,2 кДж / (кг  град). Її значення залежить від щільності і фракційного складу.

3.9.2. теплопровідність характеризує процес поширення тепла в нерухомому речовині, внаслідок руху молекул, т. е. за рахунок теплопередачі. Теплопровідність нафтопродуктів залежить від їх хімічного складу, фазового стану, температури і тиску. Найбільшу теплопровідність мають тверді нафтопродукти, а найменшу - пари і гази. Теплопровідність останніх, на противагу рідким нафтопродуктам, зростає з підвищенням температури і може бути розрахована за формулою:

=  , (3.38)

де  - Теплопровідність при 0 оС, кДж / (ч м  град);

С - Постійна величина, яка визначається експериментально;

Т - температура, оС.

При однаковому значенні числа атомів вуглецю в вуглеводні найменшу теплопровідність мають алкани, а найбільшу - арени. У гомологическом ряду вона змінюється по-різному, в залежності від ряду. У н-алканів теплопровідність вище, ніж у ізоалканов.

3.9.3. ентальпія(теплосодержание).Для рідких нафтопродуктів під ентальпії розуміють кількість тепла qж, Який необхідно витратити для нагріву 1 кг продукту від 0 оЗ до заданої температури t оC:

qжt =  , (3.39)

де С - Справжня масова теплоємність нафтопродукту, кДж / (кг  град).

Підставляючи в формулу (3.39) значення теплоємності з формули (3.36), отримаємо:

qжt=  . (3.40)

Величина ентальпії нафтопродукту в паровій фазі складається з кількості тепла, необхідного для нагрівання рідини від 0 оСдо температури кипіння, на його випаровування і на нагрів парів від температури кипіння до температури t.

Таким чином, можна записати:

qtп = qнагр. + qісп. + qпров. (3.41)

або

qtп =  , (3.42)

де qtп - Ентальпія парів нафтопродукту при температурі t, кДж / кг;

qнагр. - Кількість тепла, необхідного для нагрівання нафтопродукту від 0 оЗ до температури кипіння, кДж / кг;

qісп. - Кількість тепла, необхідного на випаровування нафтопродукту, кДж / кг;

qпер. - Кількість тепла, необхідного на нагрів парів нафтопродукту від температури кипіння до температури t, КДж / кг;

С1 и С2 - Справжні масові теплоємності нафтопродукту в рідкій і паровій фазах відповідно, кДж / кг  град.

Для визначення ентальпії нафтових парів широко користуються емпіричною формулою Б. П. Воїнова:

qtп = (50,2 + 0,109t + 0,00014t2) (4 - ) -73,8 (3.43)

або

qtп = а(4 - ) - 73,8, (3.44)

де а = 50,2 + 0,109t + 0,00014t2;

t - температура парів;

 - відносна густина.

3.9.4. теплота випаровування.Для хімічно чистих речовин теплота випаровування - це енергія, необхідна для випаровування одиниці маси речовини при постійній температурі і тиску. Оскільки нафту і її фракції являють собою суміш різних речовин, то вони википають в певному інтервалі температур і підсумкова теплота, витрачена на випаровування одиниці маси всієї фракції, включає в себе також і частину тепла, використаного на нагрів суміші. Тому теплота випаровування для фракцій нафти визначається за усередненою температурі. Теплота випаровування падає з навантаженням фракційного складу, а також із зростанням молекулярної маси нафтопродукту. Розгалужені вуглеводні нафти мають меншу теплоту випаровування, ніж вуглеводні нормальної будови. Теплота випаровування алканів менше теплоти випаровування аренов з тієї ж молекулярної масою.

3.9.5. Теплота спалювання(теплотворна здатність).Теплотою згоряння горючих матеріалів називають кількість теплоти, що виділяється при повному згорянні одиниці кількості речовини. Вимірюється в кДж / моль, кДж / кг, кДж / м3.

розрізняють вищу і нижчу теплоти згорання нафтопродуктів. Вони відрізняються на величину теплоти повної конденсації водяної пари, що утворюються при згорянні вуглеводнів. У технологічних розрахунках зазвичай користуються нижчою теплотою згоряння. Співвідношення між вищою і нижчою теплотамі згоряння визначається наступною формулою:

Qн = Qв - 600 (9Н + W), (3.45)

де Qн - Нижча теплота згоряння, кДж / кг;

Qв - Вища теплота згоряння, кДж / кг;

Н - Вміст водню в паливі, мас. частка;

W - Зміст води в паливі, мас. частка.

Теплоту згоряння обчислюють за формулами або вимірюють експериментально в приладах, званих калориметрами. Для обчислення теплоти згорання палива користуються формулою, запропонованою Д. І. Менделєєвим:

Qв = 33900С + 125550Н +10880 (S - О), (3.46)

де С; Н; S; Про - вміст у паливі вуглецю, водню, сірки і кисню відповідно, мас. частка;

33900; 125550; 10880 - теплоти згорання вуглецю, водню і сірки відповідно, кДж / кг.

Нижча теплота згоряння для нафти і нафтових палив знаходиться в межах 41-42 тис. КДж / кг.

Контрольні питання

1. Назвіть методи визначення показників якості нафти і нафтопродуктів.

2. Дайте визначення поняття фракції. Які фракції виділяють з нафти при її первинній переробці?

3. Які існують методи прямого визначення щільності нафти і нафтопродуктів? Наведіть розрахункові методи визначення щільності нафти і нафтопродуктів. Дайте формули зв'язку щільності з іншими фізико-хімічними властивостями нафтопродуктів. Який зв'язок будови вуглеводню з величиною щільності?

4. В яких межах може коливатися молекулярна маса нафт різних родовищ? Назвіть родовища нафти з аномально високими і низькими значеннями молекулярної маси. Які існують методи визначення молекулярної маси нафти і нафтопродуктів?

5. Дайте визначення сутності динамічної, кінематичної, умовної в'язкості та індексу в'язкості. Для яких нафтопродуктів стандартизується той чи інший вид в'язкості?

6. Поясніть суть поняття індексу в'язкості за Діну і Девісу. Наведіть формули, що зв'язують різні види в'язкості, а також в'язкість з іншими властивостями нафтопродуктів.

7. Які вам відомі оптичні властивості нафти і нафтопродуктів? Поясніть їх фізичний зміст. Як визначають показник заломлення? Наведіть формули, що зв'язують показник заломлення з іншими властивостями нафтопродуктів. Яка залежність між будовою вуглеводнів і показником заломлення?

8. Перерахуйте пожежонебезпечні властивості нафти і нафтопродуктів. Дайте визначення понять температур спалаху, займання і самозаймання. Що таке ГДК?

9. Назвіть низькотемпературні властивості нафтопродуктів. Дайте визначення температур застигання, помутніння та кристалізації. У стандартах, на які нафтопродукти наводяться перераховані показники?

10. Що Ви знаєте про електричні властивості нафти і нафтопродуктів?

11. Перерахуйте основні теплові властивості нафтопродуктів. Що таке теплоємність? Як вона розраховується для рідких і газоподібних нафтопродуктів? Як зв'язок величини теплоємності і температури? Яка залежність теплоємності, виміряних при постійному обсязі і постійному тиску?

12. Що таке ентальпія? Наведіть формули розрахунку ентальпії для рідких і газоподібних нафтопродуктів.

13. Дайте визначення теплоти згорання. Чим відрізняються вища і нижча теплоти згорання палива? Наведіть формулу розрахунку теплоти згорання палива, запропоновану Д. І. Менделєєвим.

14. Що таке теплота випаровування? Який зв'язок теплоти випаровування з молекулярної масою нафтопродукту, його фракційним складом, будовою вуглеводнів?





Видобуток природних газів | Хімічний склад нафти | Класифікація нафт | Фракційний склад нафт | густина | Молекулярна маса | в'язкість | Низькотемпературні властивості нафти і нафтопродуктів | Пожежонебезпечні і вибухонебезпечні властивості нафтопродуктів | Оптичні властивості нафти і нафтопродуктів |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати