浅谈临界参数在化工计算中的应用

来源 :科学之友·下旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liulangdetianya
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:文章通过介绍化合物临界参数的计算方法,以及临界参数在化工计算中的3个重要应用:液体密度计算;气体热容计算;真实气体状态方程参数计算。可得出,临界参数是非常重要的化工物性数据,在化工计算中应引起重视。
  关键词:临界参数;化工计算;密度;热容;真实气体状态方程
  中图分类号:O657.91 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2011)33-0150-02
  
  临界温度(Tc)、临界压力(Pc)和临界体积(Vc)统称为临界参数,是描述物质特性的重要参数。科研工作者在较宽的温度、压力范围内对真实气体的PVT性质进行实验时发现了两个重要性质:液化与临界现象。但是,并不是所有的气体都能被液化,当气体温度在临界温度之上,无论加多大的压力气体都不能液化,即临界温度Tc是气体发生液化现象的极限温度。当气体温度在临界温度以下,随着气体压力的增加,气体出现液化。气体处于临界状态(饱和蒸气与饱和液体无区别的状态)时的温度为临界温度、压力为临界压力、体积为临界摩尔体积。
  1 临界参数的计算方法
  由于临界参数的重要性,从目前已有的相关文献来看,各种估算方法主要分为两大类:基团贡献法和关联式法。
  1.1 基团贡献法
  基团贡献法是基于同一基团在不同分子中对某一临界参数的贡献值相同的假设上建立的方法, 可用数十个基团推算出成千上万种化合物的临界性质, 其准确程度与基团的划分及回归基团贡献值所选的化合物有关。很多学者提出了一系列的基团贡献法如:Somayajulu、马沛生等,[1]本文将以Lyderson基团贡献法[2]为例,说明该方法的计算式:
  式中Tb为正常沸点;M为分子量;△T、△P、△V为基团对临界温度、压力、体积的贡献值。
  1.2 关联式法
  关联式法是首先按照化合物的特征官能团进行分类, 再选择合适的基本数据如分子量、正常沸点等易得性质与实验临界参数相关联,得到较为简单的数学关联式。本文将以吕玉平等[3]的关联法为例,说明该方法的计算式:
  Tc=a0+a1Tbk1+a2Tbk2/Mk3+a3Tbk1dk4/Mk5 (4)
  Pc=a0+a1x1+a2x2+a3x12+a4x22 (5)
  Vc=a0+a1x1+a2x2+a3x12+a4x22 (6)
  x1=Tbk1Mk2Nk3dk4=Tbk5Mk6Nk7dk8 (7)
  式中Tb为正常沸点;M为分子量;N为分子中原子数。再用正交优化法对上述关联式进行参数估值,可得出各类有机化合物的关联式参数。
  2 临界参数的应用
  2.1 液体密度的计算
  由于液体的理论尚不完善,目前还不能找到液体各参数之间的关系式,因此液体密度的计算不如气体的方便。在化工工程计算中一般采用有临界参数的经验公式:
  (1)利用临界常数计算饱和液体密度:
  Vs=VcZc(1-Tr)0.2857 (8)
  Vs:饱和液体摩尔体积,该式只要找到纯物质的临界参数就可以计算。计算误差为1%~2%。
  (2)利用对比密度(ρr)与Tr和Pr关系求液体密度:
  ρr=ρ/ρc=Vc/V (9)
  式中Tr=T/Tc;Pr=P/Pc。当已知ρc,可由Tr和Pr查得ρr进而求得ρ。
  2.2 气体热容的计算
  气态有机物在不同温度下的理想气体热容有许多计算方法,其中Rihanni-Doraiswa-my基团贡献法是一种简便、精度高的方法。该方法将有机物分解成若干基团,将基团对化合物热容的贡献值相加得到化合物的热容值。计算公式如下:
  Cpo=∑ni ai+∑nibiT+∑niciT 2+∑nidiT 3 (10)
  式中,Cp o为理想气体摩尔热容、T为温度、ni为i型基团的数目。
  真实气体热容的计算需考虑压力对热容的影响,通常气体压力大于3.54×102 kPa时应该采用普遍化热容校正图来计算,该图反应Cp与对比压力Pr及对比温度Tr的关系。
  2.3 真实气体状态方程参数的计算
  用压缩因子法可方便的计算真实气体的状态方程参数,该方法通过以下方程来计算:
  Z=PV/(nRT)=PVm/(RT) (11)
  其中:压缩因子Z是修正实际气体偏离理想气体行为程度的一个无量纲的纯数。
  根据对比状态原理:若不同的气体有两个对比状态参数彼此相等,则第三个对比状态参数大体上具有相同的值,Z=Zc(PrVr)/Tr。由此可知:各气体压缩因子Z应遵循相同的函数关系式Z=f(Pr,Tr)。然后再应用两参数压缩因子法或三参数压缩因子法,查普遍化压缩因子图确定Z的值。Z的值确定后再代入(11)式求得未知状态参数。
  3 结束语
  本文介绍了化合物临界参数的两种主要计算方法:基团贡献法和关联式法,并对化工领域内临界参数的应用进行了总结。临界参数在液体密度的计算、气体热容的计算、真实气体状态方程参数的计算中有重要意义。通过以上分析可以看出,临界参数是非常重要的化工物性数据,化工技术人员应该熟练掌握该数据的计算方法。
  参考文献
  1 马沛生、王加宁、李平.基团法估算临界参数的改进[J].高校化学工程学报,1996(4):351~352
  2 童景山、高光华、李军等.应用低压下液体的PVT数据推算临界参数[J].工程热物理学报,1994(4):361~363
  3 吕玉平等.临界参数的估算方法[J].化学工业与工程,2000(3):149~153
  
  On the calculation of the critical parameters in the application of chemical
  Li Rui
  Abstract: This paper describes the critical parameters of compounds, calculation and the calculation of the critical parameters in three important applications of chemical: liquid density calculations; gas heat capacity is calculated; real gas equation of state parameter calculations. Can conclude that the critical parameters are very important chemical property data, in the total chemical calculations should be enough to cause attention.
  Key words: Critical parameters; chemical calculations; density; heat; real gas equation of state
其他文献
工程监理工作是一项需要各种专业技术、经济、法律综合管理等多学科知识和技能的智力密集型服务工作.益理工程师在造价控制中的作用和地位的重要性是不容置疑的.但是,由于种
资金是企业活动的要素,同时也是企业发展的必备条件。企业的资金对企业的数量、资源配置、企业产权方向都有密切的联系,本文主要就财务资金管理出现的问题进行论述,分析出现
中东作为盛产石油的地区,一直是世界列强利益角逐的焦点.随着第一次世界大战的爆发,美国借战争之机成为世界经济和军事大国,称霸世界,海湾地区丰富的石油资源吸引美国政府积
期刊
我国是一个能源相对紧缺的国家,而建筑节能在整个节能工程中占的比例较大,在建筑的节能与新能源开发利用技术范围内,建筑物围护结构保温隔热技术非常重要,以北京市采暖居住建
GPS技术的全称为卫星定时与距离全球定位系统,在上个世纪90年代,美国研发出的一项新兴技术,广泛的运用到军事领域和航海领域,在定位方面由于精准度高,成本低,在建筑、化工、能源行业目前都有广泛的运用,GPS技术已经成为了现代民用和工业中最为常用的技术之一。随着经济的发展以及石油行业的不断改革,在深入勘探过程中,精度的要求也越来越高,随着现代"以人为本"的思想不断的深入到石油行业中,传统的石油勘探技术
期刊
随着社会经济的快速发展,现代城市中高层建筑也呈现出规模化的发展。不同于低层建筑,高层建筑发生火灾无法实现外部扑救,因此高层建筑的消防设计显得尤为重要,但高层建筑消防设计
我就是易思玲,不是杜丽姐的接班人,我还不能跟她相提并论,我的目标就是向她们学习,做好我自己“自断后路、死而后生、勇于承担、不辱使命”。2012年初夏,中国国家射击队的队
本文针对我国无形资产开发运营中存在的人口和自然资源、专利、技术秘密(非专利技术)、商标和品牌、信息和许可权等亟待引起重视和开发的现状和问题,从宏观与微观、战略和战
有关认罪认罚从宽制度,目前理论界与实务界都正在展开许多有意义的研究.可以说完善刑事诉讼认罪认罚制度是我国依法治国大目标下的必然趋势与需求,因为其契合我国当前刑事司
刚刚过去的2014年,对于阜阳技师学院学生宁全明来说是个收获颇丰的年份:3月份获得阜阳市第六届职业院校技能大赛车工组一等奖(第一名),8月份获得安徽省第六届技工院校技能大赛数控车工一等奖(第一名),11月份获得第六届全国数控技能大赛数控车工二等奖(第11名)。这些成绩的取得,令这个外表诚实憨厚内心却刚毅强大的农村小伙究竟付出了多少心血和汗水?  逆境中的抉择  采访宁全明的那天,天空飘着零星的雪花