Курсовая работа: Термодинамический расчет заданной смеси

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарский государственный технический университет

Кафедра: «Технология органического и нефтехимического синтеза»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО КУРСУ:

«Физико-химические свойства растворов»

Выполнил: студент III – ХТ – 2 Степанов В. Н.

Принял: к. х. н., доцент Саркисова В. С.

Cамара, 2005 г.

Исходные данные:

Задание:

1.         Для четырехкомпонентной смеси заданного состава рассчитать энтальпию, энтропию, теплоемкость в стандартном состоянии при заданной температуре.

2.         Псевдокритические свойства: температуру, давление, объем, ацентрический фактор и коэффициент сжимаемости.

3.         Плотность:

3.1.     Ненасыщенной газовой и жидкой смеси при температуре, соответствующей приведенной температуре 0,95 в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 1. Построить график зависимости.

3.2.     Плотность жидкой смеси на линии насыщения в диапазоне температур от 298К до критической с шагом 25К. Построить график зависимости.

4.         Энтальпию, энтропию, теплоемкость смеси при заданной температуре в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10. Построить график зависимости соответствующего свойства от давления.

5.         Энтальпию испарения в стандартном состоянии при давлении отличном от 1 атм для диапазона температур для диапазона температур от 298К до критической с шагом 25К.

6.         «Кажущуюся» стандартную энтальпию образования смеси в жидком состоянии .

7.         Вязкость смеси при температуре 730 К и приведенном давлении 10.

8.         Теплопроводность смеси при температуре 730К и приведенном давлении 10.

Решение:

1.         Для расчета т/д характеристик смеси нужно знать параметры компонентов этой смеси.

Для 2,3-диметилбутана при вычислении  используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

 и т.д.

Значения ,  и  рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете  используем уже найденные значения  для диапазонов температур:

При расчете  получаем: .

Для цис-1,2-диметилциклогексана при вычислении  используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

 и т.д.

Значения ,  и  рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете  цис-1,2-диметилциклогексана используем уже найденные значения  для диапазонов температур:

При расчете  цис-1,2-диметилциклогексана получаем: .

Для метил-третбутилового эфира при вычислении  используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

и т.д.

Значения ,  и  рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете  используем уже найденные значения  для диапазонов температур:

При расчете  получаем: .

Для индана при вычислении  используем следующую формулу:

где для диапазона температур :

и т.д.

Значения ,  и  рассчитаны по табличным данным методом Бенсона.

При расчете  используем уже найденные значения  для диапазонов температур:

.

При расчете  получаем: .

Для смесей в состоянии идеального газа энтальпия, энтропия и теплоемкость рассчитываются аддитивно с учетом переменной состава:

;

;

.

2.         Псевдокритический объем смеси определяется, как функция от состава смеси и критических объемов чистых компонентов смеси: , при этом получена матрица:

Псевдокритическая температура рассчитывается, как функция от критической температуры, критического объема и состава смеси:

При этом получена следующая матрица:

Ацентрический фактор смеси рассчитывается аддитивно: .

Ацентрические факторы чистых компонентов смеси рассчитываются по уравнению:

,

, где: , Р_с – критическое давление, атм.

Псевдокритическое давление смеси рассчитывается через уравнение: , где:  – псевдокритический коэффициент сжимаемости, определяемый с помощью таблиц Ли-Кесслера и разложения Питцера.

3.        

3.1.     Плотность ненасыщенной газовой и жидкой смеси определяем по формуле:, где:

- молекулярная масса смеси, определяемая по правилу аддитивности.

 - объем смеси, определяемый по уравнению Менделеева-Клапейрона:

,

 - фактор сжимаемости смеси, определяемый с помощью разложения Питцера и таблиц Ли-Кесслера.

Для диапазона приведенных давлений от 0,01 до 1 имеем:

Зависимость  имеет вид:

3.2.     Плотность жидкой смеси на линии насыщения определяется по формуле: , где:

 определяется по уравнению Ганна и Ямады: , где:

,

 и Г – функции приведенной температуры.

Для диапазона температур :

;

Для диапазона :

;

Для диапазона :

; .

Для диапазона температур от 298К до 573К имеем:

Зависимость  имеет вид:

4.         Энтальпию, энтропию, теплоемкость смеси при заданной температуре 730К в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 определяем с помощью таблиц Ли-Кесслера и разложения Питцера:

,

,

.

Для энтропии в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 получаем:

График зависимости  имеет вид:

Для энтропии расчет ведем по формуле:

Для энтропий в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 получаем:

График зависимости  имеет вид:

Расчет теплоемкости ведем по формуле:

Для теплоемкости в диапазоне приведенных давлений от 0,01 до 10 получаем:

График зависимости  имеет вид:

5.         Энтальпию испарения смеси в стандартном состоянии и при давлении, отличном от 1атм рассчитываем по уравнению Менделеева-Клапейрона:

, где:

при стандартном состоянии =1, при давлении, отличном от 1атм для определения  используется выражение:

 ;

 ;

;

,

давление насыщенных паров определяется по корреляции Ли-Кесслера:

, где:

,. .

,

,.

Для диапазона температур от 298 до 573К:

Зависимость  имеет вид:

6.         «Кажущаяся» стандартная энтальпия образования смеси в жидком состоянии  определяется по уравнению: , где:

 - энтальпия парообразования смеси при стандартном давлении и температуре 298К,

 - энтальпия образования газовой смеси при стандартном давлении и температуре 298К, определена по правилу аддитивности. Энтальпии образования чистых компонентов смеси определены методом Бенсона.

7.         Вязкость смеси при атмосферном давлении рассчитываем методом Голубева:

т.к. , то:

 ,

где

При расчете вязкости для высоких давлений используем корреляцию для смесей неполярных газов, т.к. большинство газов в смеси – неполярные:

где: , приведенную плотность смеси определяем по формуле: , где V рассчитывается по уравнению Менделеева-Клапейрона: , а псевдокритический коэф. сжимаемости определяется из разложения Питцера с помощью таблиц Ли-Кесслера: . Условие применимости для :  удовлетворяется.

8. Теплопроводность смеси при стандартном давлении рассчитаем с помощью корреляции Мисика-Тодоса:

где:  - теплоемкость смеси в стандартном состоянии при температуре 730К,

.

Теплопроводность при высоком давлении и  определяется по формуле: