Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Жидкие смеси, их состав. Идеальные и реальные газы.
r=100/(g1/r1+…+gi/ri)=100× Мсм/(х1× М1/r1+…+хi× Мi/ri), где g – массовая доля компонентов жидкой смеси; х – молярные доли; r - плотности компонентов и смеси; М – молекулярная масса. 1. Объём паров после испарения: v0=G/r0=22, 4× G/М, где М – молекулярная масса; r0 – плотность паров при нормальном давлении и температуре; G – масса испаряющегося газа; Если мы проводим расчёт для смеси, то вместо М берём Мсм. 2. Закон состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона: Р× V=G× R× Т (справедлив для идеального газа). Идеальные газы – газы, силами взаимодействия в которых можно пренебречь. (dЕ/dV)Т=0, где Е – внутренняя энергия парообразования.
Свойство идеальных газов заключается в том, что: Р× V/(G× R× Т)=1=z. Новый введённый нами коэффициент z, который для идеальных газов равен 1, а для реальных газов отличен от неё, называется коэффициентом сверхсжимаемости. z – коэффициент, с помощью которого свойства идеальных газов прилагаются к реальным. Он характеризует степень отклонения идеального газа от реального. Были проведены различные попытки усовершенствования описания: 1) Уравнение Ван-дер-Ваальса: (Р+а/v2)(v-в)=R× Т, где v – удельный объём; в – поправка на объём молекул; а/v2=соnst – константа сцепления молекул. Величина а/v2 выражает внутреннее давление, которое является как бы равнодействующей силой притяжения всех молекул в объёме v.
При давлениях до 100 МПа, и температурах Т=150°С необходимо определить наиболее точное описание зависимостей. В рассмотрении этого вопроса наука пошла по двум направлениям: 1. введение коэффициента сверхсжимаемости z; 2. добавление в уравнение состояния дополнительных констант.
2) Любую экспериментальную зависимость можно описать с помощью полинома, поэтому был избран путь увеличения количества констант. Наиболее распространёнными оказались уравнения с пятью константами Битти-Бриджмена и восьмью константами Бенедикта-Вебба-Рубина. Все постоянные величины определяются методом наименьших квадратов.
Но есть ли физический смысл в этих константах? Рассмотрим два подхода: I. Введение z в уравнение состояния. На основе экспериментов выяснилось: если у нас приведённые параметры Рпр, Тпр одинаковы и находятся в соответствующих состояниях, то при этом такие термодинамические свойства, как коэффициент сверхсжимаемости, одинаковы для различных газов. Т.е. z=f(Рпр, Тпр).
Приведённые параметры идеальных компонентов – безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газов больше критических. Под параметрами понимаются: Рабс, Т, V и z. Тпр=Т/Ткр; Рпр=Р/Ркр; zпр=z/zкр.
Реальные газы – смесь углеводородных и не углеводородных компонентов. Молекулы аргона, ксенона, криптона и метана имеют сферическую конфигурацию. Молекулы таких газов, как пропан и бутан, - несферическую, поэтому для учёта формы молекул был введён параметр – ацентрический фактор (w). Он показывает, что если молекула сферическая, то силы, которые на неё действуют – сферические, что указывает на симметрию сил. Если же молекулы не сферические, то возникает асимметрия действующих сил.
z=z(Рпр, Тпр, w) zсм=z0(Рпр, Тпр)+z1(Рпр, Тпр)× wсм, где z0 – коэффициент сверхсжимаемости простого газа. Для простого газа молекулы сферические и w=0. z1 – поправка к коэффициенту сверхсжимаемости непростого газа, который зависит от Рпр, Тпр и w¹ 0. wсм – ацентрический фактор всей смеси, характеризуемой определёнными концентрациями: wсм=Sуi× wi Отсюда можно видеть, что ацентрический фактор смеси зависит от ацентричного фактора каждого компонента. уi – молярная концентрация компонента.
Приведённые параметры рассчитываются на основании критических параметров, отсюда рассмотрим вопрос определения критических параметров. Ркр=Sуi× Ркрi; Ткр=Sуi× Ткрi; zкр=Sуi× zкрi На практике для уменьшения числа компонентов природного газа определяются не полностью, а до бутана или гепсана, а остальные объединяют в единый псевдокомпонент С5+, С7+. Псевдокомпонент, его параметры при известном групповом составе вычисляются по средней молекулярной массе. Зависимости приведённых параметров выглядят следующим образом: z
Тпр
Рпр
Рассмотрим вопрос влияния неуглеводородных газов. Учёт содержания может быть проведён так: z=уа× zа× (1-уа)× zу, где уа – молярная доля азота (как неуглеводородного газа); zа – коэффициент сверхсжимаемости азота; zу – коэффициент сверхсжимаемости углеводородной составляющей. Каждый неуглеводородный газ имеет свой z. II. (Второй подход рассмотрим в следующих лекциях).
Лекция №12.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 518; Нарушение авторского права страницы