Моисеев А.В._Расч. методы определения физ.-хим. св-в УВС, Н и НП. Расчетные методы определения физико химических свойств углеводородных систем, нефтей и нефтепродуктов
 Скачать 7.99 Mb.
|
|
208. Смесь состоит из 16 кг н-октана, 14 кг н-нонана и 17 кг н-декана. Оп- ределить среднюю молекулярную массу смеси. 209. Определить среднюю молекулярную массу широкой нефтяной фрак- ции, состоящей из 25 % (масс.) бензина с молекулярной массой 112; 35 % (масс.) керосина с молекулярной массой 142 и 40 % (масс.) ди- зельного топлива с молекулярной массой 245. 210. Газовая смесь при 25 о С и 1,5 ат содержит 8,1 м 3 метана; 6,5 м 3 этана и 5,2 м 3 пропана. Определить среднюю молекулярную массу смеси. 37 3. Мольный объем Для расчета мольного объема углеводородов (см 3 /моль) при 20 о С и 1 ат хорошие результаты дает формула Куртца и Липкина C N N N N V M + - + + = 4 3 2 1 2 , 6 7 , 9 15 , 13 28 , 16 , (3.1) где 1 N - число групп - 3 CH , - 2 CH и - CH в открытых цепях; 2 N - число групп - 2 CH и - CH в кольцах (исключая места соедине- ния колец); 3 N - число групп - CH в местах соединения колец; 4 N - число двойных связей в молекуле (учитывая двойные связи в цик- лах); 2 , 31 = C - постоянная величина для всех углеводородов за исключени- ем н-парафинов; 6 , 32 = C - постоянная величина для нормальных алифатических цепей. В интервалах температур от -253 до +200 о С и давлений до 10000 ат (9,81·10 3 МПа) применяется общая формула Куртца и Санкина 5 5 4 4 1 3 3 1 2 2 1 1 1 1 , K F N K F N K F N K F N K F V p t M + - + + = , (3.2) где 1 N , 2 N , 3 N и 4 N - имеют те же значения, что и в формуле Куртца и Липкина; 1 K , 2 K , 3 K , 4 K и 5 K - зависят от температуры и принимаются по таб- лице 3.1; 1 F , 5 F - принимаются по таблице 3.2. Доли мольных объемов углеводородов в формуле Куртца и Санкина Таблица 3.1 Температура, о С 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 200 18,11 14,63 10,79 6,90 60,2 100 17,11 13,82 10,20 6,52 40,3 50 16,59 13,40 9,89 6,32 34,6 20 16,28 13,15 9,70 6,20 31,2 0 16,07 12,98 9,57 6,12 29,5 -50 15,54 12,55 9,26 5,82 26,0 -100 15,02 12,13 8,95 5,72 23,1 -253 13,15 11,13 8,90 4,0 - 38 Коэффициенты 1 F и 5 F в формуле Куртца и Санкина Таблица 3.2 Значение F 5 Давление, ат Значение F 1 0 о С 20 о С 50 о С 100 о С 0,99 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 250 0,990 0,900 0,900 0,890 0,845 500 0,982 0,840 0,835 0,840 0,745 1000 0,965 0,755 0,750 0,735 0,650 2000 0,938 0,665 0,660 0,640 0,550 3000 0,915 0,600 0,595 0,590 0,490 4000 0,895 0,580 0,575 0,560 0,455 5000 0,875 0,550 0,550 0,540 0,425 7500 0,839 0,530 0,530 0,515 0,410 10000 0,807 0,510 0,510 0,490 0,390 Аддитивно-групповой метод определения мольного объема (м 3 /кмоль) базируется на величинах инкрементов атомов и структурных групп å - = i i M R N V 3 10 , (3.3) где i N - число атомов, связей и циклов в соединении; i R - инкременты атомов и структурных групп, принимаемые по табли- це. Инкременты атомов и структурных групп (по Шредеру) Таблица 3.3 Атом или структурная группа Инкремент C, H, O, N +7,0 F +10,5 Cl +24,5 Br +31,5 I +38,5 S +21,0 Двойная связь +7,0 Тройная связь +14,0 Кольцо (цикл) -7,0 Инкременты атомов (по Коппу) Таблица 3.4 Атом Инкремент С 11,0 О с двумя насыщен- ными связями 7,8 О связанный с одним атомом кислорода 12,2 H 5,5 Cl 22,8 Br 27,8 I 37,5 S 22,6 39 Учитывая влияние ассоциации, мольные объемы обычно рассчитывают при нормальной температуре кипения, пользуясь таблицей Ле Ба. Доли для расчета мольных объемов (см 3 /моль) при нормальных темпе- ратурах кипения (таблица Ле Ба) Таблица 3.5 Атомы, связи, вещества Доля Атомы, связи, вещества Доля Атомы и связи в молекулах жидкостей Сера 25,6 Азот: Углерод 14,8 Амины первичные 10,5 Фтор 8,7 Амины вторичные 12,0 Хлор 21,6 Бром 27,0 Сжиженные газы Водород 3,7 Азот 31,2 Кислород: Аммиак 25,8 двойные связи 7,4 Бром 53,2 метиловые эфиры про- стые и сложные 9,1 Вода 18,9 этиловые эфиры про- стые и сложные 9,9 Водород 14,3 высшие эфиры простые и сложные 11,0 Воздух 29,9 кислоты 12,0 Двуокись серы 44,8 кислород, связанный с S, Р, N 8,3 Двуокись углерода 34,0 Кольца: Закись азота 36,4 трехчленное -6,0 Йод 71,5 четырехчленное -8,5 Кислород 25,6 пятичленное -11,5 Окись азота 23,6 шестичленное -15,0 Окись углерода 30,7 нафталиновое -30,0 Сероводород 32,9 антраценовое -47,5 Хлор 48,4 Пример 3.1. Вычислить мольный объем углеводорода, имеющего структурную формулу C C C C C C C C Решение. Воспользуемся формулой Куртца и Липкина (3.1). 8 1 = N , 17 2 = N , 0 3 = N , 6 4 = N Тогда мольный объем (см 3 /моль): 40 79 , 347 2 , 31 6 2 , 6 17 15 , 13 8 28 , 16 2 , 6 7 , 9 15 , 13 28 , 16 4 3 2 1 = + × - × + × = = + - + + = C N N N N V M 4. Поверхностное натяжение Для определения поверхностного натяжения жидкости можно исполь- зовать уравнение Катаяма 3 2 01085 , 0 úû ù êë é - = M T П Ж кип r r s . (4.1) Наиболее простым методом является вычисление поверхностного на- тяжения по парахору ( ) 4 úû ù êë é - = M P П Ж ch r r s , (4.2) где ch P - парахор. Парахор может быть приближенно вычислен по формуле M P ch 38 , 2 40 + = . (4.3) По аналогии с мольным объемом парахор может быть вычислен путем суммирования составляющих долей парахора каждой структурной единицы i ch ch nP P å = , (4.4) где n - число атомов, связей или групп в молекуле; i ch P - атомные и структурные составляющие доли парахора. Наиболее точные значения парахора получаются при работе с состав- ляющими долями, предложенными Квейлом и представленные в таблице 4.1. Составляющие доли парахора органических соединений Таблица 4.1 Атом, группа или связь i ch P Атом, группа или связь i ch P C 9,0 Тройная связь 40,6 H 15,5 Кольца: O 19,8 трехчленные 12,5 S 49,1 четырехчленные 6,0 N 17,5 пятичленные 3,0 Двойная связь на конце цепи 19,1 шестичленные 0,8 Поверхностное натяжение нефтепродуктов (Н/м) с относительной плотностью 92 , 0 60 , 0 20 4 - = d ( ) 5 , 1 5 10 20 4 2 - = - d s , (4.5) Зависимость поверхностного натяжения (мН/м) нефтепродуктов от плотности имеет вид 41 0166 , 0 0515 , 0 - = T r s . (4.6) Согласно относительно новым исследованиям рекомендуется пользо- ваться двухпараметрической зависимостью поверхностного натяжения (мН/м) ( ) 1547 , 0 477 , 1 20 4 20 83 , 16 M d = s . (4.7) Большинство органических жидкостей при комнатной температуре имеет поверхностное натяжение 0,025 – 0,04 Н/м. Поверхностное натяжение некоторых нефтепродуктов Таблица 4.2 Нефтепродукт Температура, о С Поверхностное натяжение σ, мН/м Бензин автомобильный 20 20,50 Бензин авиационный 20 21,60 Тяжелый бензин 20 23,60 Керосин 20 26,60 Дизельное топливо 20 30,80 Поверхностное натяжение смесей при атмосферном давлении 1 2 2 1 2 1 x x см s s s s s + = . (4.8) Поверхностное натяжение смесей при повышенных давлениях 4 1 15 10 å = - ú û ù ê ë é ¢ - ¢ = n i i П П i Ж Ж ch см y M x M P r r s . (4.9) Зависимость поверхностного натяжения индивидуальных углеводоро- дов и нефтяных фракций различной молекулярной массы от температуры приведен на рисунке 4.1. 42 1- метан; 2 – этан; 3 – пропан; 4 – изобутан; 5 – н-бутан; 6 – н-пентан; 7 – н-гексан; 8 – н-гептан; 9 – н-октан Рисунок 4.1 – Зависимость поверхностного натяжения индивидуальных углеводородов и нефтяных фракций различной молекулярной массы от тем- пературы Пример 4.1. Определить поверхностное натяжение нефтяной фракции, имеющей относительную плотность 81 , 0 20 4 = d Решение. Воспользуемся уравнением (4.5) и вычислим поверхностное нятяжение при 20 о С ( ) ( ) 0255 , 0 5 , 1 81 , 0 5 10 5 , 1 5 10 2 20 4 2 = - × = - = - - d s Н/м. Пример 4.2. Определить поверхностное натяжение нефтяной фракции, имеющей относительную плотность 77 , 0 20 4 = d и среднюю молекулярную массу 130, при 20 о С. Решение. По уравнению (4.7): ( ) 29 , 24 130 77 , 0 83 , 16 83 , 16 1547 , 0 477 , 1 1547 , 0 477 , 1 20 4 20 = × = = M d s мН/м. По графику, представленному на рисунке 4.1: 023 , 0 20 » s Н/м. 43 Задачи для самостоятельного решения 211. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 108 – 140 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7531. Задачу решить двумя способами. 212. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 140 – 168 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,776. Задачу решить двумя способами. 213. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 108 – 140 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7531. Задачу решить двумя способами. 214. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 168 – 195 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7961. Задачу решить двумя способами. 215. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 195 – 216 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,815. Задачу решить двумя способами. 216. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 216 – 230 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8309. Задачу решить двумя способами. 217. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 117 – 129 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,74. Задачу решить двумя способами. 218. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 129 – 140 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7498. Задачу решить двумя способами. 219. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 140 – 155 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,755. Задачу решить двумя способами. 220. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 155 – 166 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,76. Задачу решить двумя способами. 221. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 166 – 178 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7715. Задачу решить двумя способами. 222. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 178 – 190 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7821. Задачу решить двумя способами. 223. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 190 – 202 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7865. Задачу решить двумя способами. 44 224. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 202 – 214 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7925. Задачу решить двумя способами. 225. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 214 – 226 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8023. Задачу решить двумя способами. 226. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 226 – 240 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,812. Задачу решить двумя способами. 227. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 160 – 178 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7814. Задачу решить двумя способами. 228. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 178 – 194 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,7932. Задачу решить двумя способами. 229. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 194 – 208 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8031. Задачу решить двумя способами. 230. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 208 – 220 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8107. Задачу решить двумя способами. 231. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 220 – 234 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8142. Задачу решить двумя способами. 232. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 234 – 244 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8178. Задачу решить двумя способами. 233. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 145 – 183 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8186. Задачу решить двумя способами. 234. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 183 – 212 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,84. Задачу решить двумя способами. 235. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 212 – 229 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8458. Задачу решить двумя способами. 236. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 200 – 206 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8431. Задачу решить двумя способами. 45 237. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 206 – 243 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8518. Задачу решить двумя способами. 238. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 173 – 224 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8316. Задачу решить двумя способами. 239. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 224 – 248 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8403. Задачу решить двумя способами. 240. Определить поверхностное натяжение при 20 о С нефтяной фракции 145 – 220 о С, имеющей плотность 20 4 d = 0,8325. Задачу решить двумя способами. 46 5. Вязкость 5.1 Вязкость жидкостей Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость. Динамическая вязкость μ (внутреннее трение) – способность реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. В СИ имеет размерность úû ù êë é × = × с Па м с Н 2 . Часто в специализированной литера- туре (система СГС) встречается единица измерения пуаз [1 пз = 0,1 Па·с]. Кинематическая вязкость υ – величина равная отношению динамиче- ской вязкости жидкости к её плотности при той же температуре r m u = . (5.1) Единицей измерения кинематической вязкости в СИ является [м 2 /с]. В системе СГС единицей измерения является стокс [1 Ст = 1 см 2 /с = 10 -4 м 2 /с]. Условная вязкость – отношение времени истечения через калиброван- ное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл нефтепродукта при опреде- ленной температуре t ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20 о С. Обозначается: ВУ t и измеряется условными градусами. Между величинами условной и кинематической вязкости существуют зависимости: - для υ от 1 до 120 мм 2 /с t o t o t ВУ ВУ 31 , 6 31 , 7 - = u ; (5.2) - для υ > 120 мм 2 /с t o t ВУ 4 , 7 = u . (5.3) Для углеводородов характерно повышение вязкости с увеличением их молекулярной или температуры кипения. Одним из наиболее простых, но неточных методов расчета коэффици- ента динамической вязкости (спз) является метод Саудерса, который заклю- чается в расчете по формуле ( ) 9 , 2 10 lg lg - = Ж M J r m , (5.4) где J - постоянная вязкости, вычисляемая суммированием долей, приве- денных в таблице 5.1. 47 Доли для расчета постоянной J по Саудерсу Таблица 5.1 Атом, группа, связь Доля Атом, группа, связь Доля H +2,7 Br +79 O +29,7 I +110 C +50,2 Двойная связь -15,5 N +37,0 Кольцо 5- членное -24 Cl +60 Кольцо 6- членное -21 Для расчета вязкости нефтей (мм 2 /с) можно использовать формулу úû ù êë é - ÷ ø ö ç è æ + = - n n r 225 , 8 2 1 237 , 0 1 0373 , 0 69 , 0 8 , 8 e M . (5.5) Температурная зависимость вязкости при атмосферном давлении для углеводородов может быть выражена уравнением Торпа и Роджера 2 1 10 t t C t × + × + = b a m , (5.6) где C , a , b - константы, определяемые по таблице 5.2. Значения констант в уравнении Торпа и Роджера Таблица 5.2 Углево- дород α·10 2 β·10 6 С·10 3 Углево- дород α·10 2 β·10 6 С·10 3 Бензол 1,86 6,18 9,05 м-Ксилол 1,42 3,92 8,02 н-Гексан 1,12 3,34 3,96 о-Ксилол 1,70 5,64 11,03 изо-Гексан 1,10 3,60 3,71 п-Ксилол 1,47 4,58 8,46 н-Гептан 1,21 4,00 5,18 Октан 1,39 4,93 7,02 изо-Гептан 1,20 3,86 4,77 н-Пентан 1,04 2,30 2,83 Изопрен 1,00 1,54 2,60 Толуол 1,46 4,22 7,68 Вязкость при температуре t можно определить по формуле Гросса, имея при этом величины вязкостей при двух температурах. Сначала необхо- димо найти значение коэффициента п, а затем, используя одно из значений вязкости и температуру t, определить вязкость при этой температуре 1 2 2 1 lg lg t t n = n n . (5.7) Для расчета вязкости нефтепродуктов, значение которой не менее 0,2·10 -6 м 2 /с, применяют уравнение Вальтера ( ) T b a lg 10 8 , 0 10 lg lg 6 6 + = × + - n . (5.8) 48 Для вычислений по этому уравнению необходимо располагать значе- нием вязкости при двух температурах - 1 n при 1 T и 2 n при 2 T , тогда коэффи- циенты a и b вычислятся как ( ) ( ) 2 1 6 2 6 6 1 6 lg lg 10 8 , 0 10 lg lg 10 8 , 0 10 lg lg T T b - × + - × + = - - n n , (5.9) ( ) 1 6 1 6 lg 10 8 , 0 10 lg lg T b a - × + = - n . (5.10) После этого можно подставлять значение коэффициентов в уравнение Вальтера и получать линейную зависимость вязкости от температуры для данного нефтепродукта. Для вычисления вязкости жидкостей при повышенных давлениях (до 70 МПа) и температурах до 220 о С пригодно уравнение Манстона ( ) 278 , 0 762 , 0 0239 , 0 142 , 0 lg T T P n n n + = , (5.11) где P - давление, для которого вычисляется вязкость, МПа; T n - вязкость при атмосферном давлении. Вязкость смеси жидкостей можно рассчитывать по уравнению Кендал- ла и Монроэ 3 1 2 2 3 1 1 1 3 1 m m m x x см ¢ + ¢ = (5.12) или уравнению, предложенному Аррениусом 2 2 1 1 lg lg lg m m m x x см + = . (5.13) Вязкость смеси нефтепродуктов (сСт) можно вычислить по формуле ( ) ( ) ( ) ( ) 8 , 0 lg lg 8 , 0 lg lg 1 8 , 0 lg lg + - + - = + B B A B см x x n n n , (5.14) где B x - массовая доля наиболее высоковязкого компонента смеси. На рисунке 5.1 представлена номограмма для определения вязкости смеси нефтепродуктов разной вязкости при одной температуре. 49 Рисунок 5.1 – Номограмма для определения вязкости смесей нефтепро- дуктов Для работы с этой номограммой необходимо на правой вертикальной оси отложить вязкость менее вязкого продукта, а на левой – вязкость более вязкого продукта и соединить эти точки прямой линией (mn). Далее, находя на оси абсцисс точку, соответствующую содержанию менее вязкого компо- нента по верхней шкале, необходимо восстановить из неё перпендикуляр до прямой линии (mn) и из точки пересечения двух линий провести горизон- тальную прямую к той оси, на которой указана нужная размерность вязкости. 5.2. Вязкость газов и паров Для паров индивидуальных углеводородов, у которых 30 < M < 120, при 273 К вязкость рассчитывается по формулам ( ) 7 0 10 lg 42 , 0 445 , 1 - × - = M m , (5.15) M lg 23 , 1 4 , 3 0 - - = n . (5.16) Для расчетов вязкости индивидуальных углеводородных газов приме- няется формула Фроста ( ) 8 10 lg 25 , 2 6 , 6 - × - = M T m . (5.17) 50 Также применимо уравнение, предложенное Фальковским пр кр T p M 3 2 2 1 4 0 10 286 , 1 - × = m . (5.18) Вязкость углеводородных паров при атмосферном давлении можно оп- ределить с помощью диаграммы, приведенной на рисунке 5.2. Рисунок 5.2 – Диаграмма для определения вязкости паров углеводородов при атмосферном давлении Температурная зависимость вязкости газов и паров при атмосферном давлении в широком интервале изменения температуры чаще всего описыва- ется уравнением Сатерленда 5 , 1 0 273 273 ÷ ø ö ç è æ + + = T C T C T m m . (5.19) Для приближенных расчетов вязкости величину постоянной С можно находить по формуле Фогеля кип T C 47 , 1 = . (5.20) Зависимость вязкости газов от давления наиболее просто можно опре- делить с помощью номограммы, представленной на рисунке 5.3. 51 Рисунок 5.3 – Номограмма для определения 0 m m p в зависимости от пр T и пр p Пример 5.1. Нефтяная фракция 180 – 300 о С имеет при 50 о С кинемати- ческую вязкость 1,74 сСт и относительную плотность 8283 , 0 20 4 = d . Опреде- лить динамическую и условную вязкость фракции. Решение. Переход между кинематической и динамической вязкостью производится по преобразованному уравнению (5.1) ur m = , в котором все параметры должны быть определены при одной темпера- туре. Значение абсолютной плотности нефтяной фракции при 50 о С (кг/м 3 ) определим по уравнению Мановяна (1.8): ( ) ( ) ( ) 45 , 803 20 50 1000 68 , 0 8283 , 0 1200 50 20 50 8283 , 0 58 , 0 8283 , 0 1000 = - - - - - - - × = r 52 Тогда по уравнению (5.1) динамическая вязкость равна: 398 , 1 45 , 803 10 74 , 1 6 = × × = - m мПа·с. Т.к. 120 < u мм 2 /с (сСт), то для перехода к условной вязкости восполь- зуемся преобразованным уравнением (5.2): ( ) 0 31 , 6 31 , 7 2 = - - t t o t o ВУ ВУ u , ( ) 0 31 , 6 74 , 1 31 , 7 2 = - - t o t o ВУ ВУ решая которое как квадратное, найдем значение условной вязкости при 50 о С. В результате решения имеем 2 корня: ( ) 056 , 1 ; 818 , 0 - . Корень -0,818 не удовлетворяет физическому смыслу задачи, поэтому условная вязкость при 50 о С равна ВУ o 056 , 1 Пример 5.2. Фракция 350 – 500 о С шурчинской нефти имеет вязкость при 50 о С равную 15,2 сСт, а при 100 о С – равную 4,2 сСт. Чему равна её вяз- кость при 85 о С? Решение. Воспользуемся формулой Гросса (5.7): 1 2 2 1 lg lg t t n = n n Для расчетов с её использованием сначала по двум имеющимся парам значений температура-вязкость вычислим значение коэффициента п: 856 , 1 50 100 lg 2 , 4 2 , 15 lg = = n Далее, используя одну из имеющихся пар значений температура- вязкость и заданную температуру, определим вязкость при заданной темпе- ратуре: 678 , 5 10 2 , 4 10 85 100 lg 856 , 1 lg 2 1 1 2 = × = × = × t t n n n сСт. Решим эту же задачу с помощью уравнения Вальтера (5.8): ( ) T b a lg 10 8 , 0 10 lg lg 6 6 + = × + - n Расчет коэффициентов a и b производится по уравнениям (5.9) и (5.10). ( ) 509 , 2 273 50 lg ) 273 lg( lg 1 1 = + = + = t T , ( ) 572 , 2 273 100 lg ) 273 lg( lg 2 2 = + = + = t T , ( ) ( ) 081 , 0 16 lg lg 10 8 , 0 10 2 , 15 10 lg lg 10 8 , 0 10 lg lg 6 6 6 6 1 6 = = × + × = × + - - - n , ( ) ( ) 156 , 0 5 lg lg 10 8 , 0 10 2 , 4 10 lg lg 10 8 , 0 10 lg lg 6 6 6 6 2 6 - = = × + × = × + - - - n 53 Коэффициент b : ( ) 779 , 3 572 , 2 509 , 2 156 , 0 081 , 0 - = - - - = b Коэффициент a : ( ) 563 , 9 509 , 2 779 , 3 081 , 0 = × - - = a Таким образом, температурная зависимость вязкости нефтяной фрак- ции имеет вид: ( ) T lg 779 , 3 563 , 9 10 8 , 0 10 lg lg 6 6 - = × + - n При 85 о С правая часть уравнения равна: ( ) 088 , 0 273 85 lg 779 , 3 563 , 9 - = + - ( ) 816 , 0 10 10 8 , 0 10 lg 088 , 0 6 6 = = × + - - n , 75 , 5 8 , 0 10 816 , 0 = - = n сСт. Пример 5.3. Определить вязкость узкой нефтяной фракции при давле- нии 2,4 МПа и 20 о С, если вязкость этой фракции при атмосферном давлении и той же температуре была 19,2 сСт. Решение. Зависимость вязкости от давления описывается уравнением Манстона (5.11). Вязкость (сСт) при повышенном давлении вычислим по преобразованному уравнению Манстона: ( ) ( ) 197 , 76 10 10 278 , 0 278 , 0 2 , 19 762 , 0 0239 , 0 4 , 2 142 , 0 762 , 0 0239 , 0 142 , 0 = = = = × + × × + T P T T n n n n Пример 5.4. Вычислить вязкость смеси, состоящей из 20 кг нефтепро- дукта вязкостью 2,58 сСт и 45 кг нефтепродукта вязкостью 12,08 сСт. Решение. Вычислим массовые доли компонентов в смеси: 308 , 0 45 20 20 = + = A x , 692 , 0 31 , 0 1 = - = B x Для расчета вязкости смеси воспользуемся уравнением (5.14). ( ) ( ) ( ) 085 , 0 8 , 0 58 , 2 lg lg 308 , 0 8 , 0 lg lg 1 - = + = + - A B x n , ( ) ( ) 031 , 0 8 , 0 08 , 12 lg lg 692 , 0 8 , 0 lg lg = + = + B B x n ( ) ( ) 116 , 0 031 , 0 085 , 0 8 , 0 lg lg - = - - = + см n , ( ) 765 , 0 10 8 , 0 lg 116 , 0 = = + - см n , 018 , 5 8 , 0 10 765 , 0 = - = см n сСт. Пример 5.5. Определить вязкость паров бензола при 270 о С и давлении 1,5 МПа. 54 Решение. Вязкость паров бензола при нормальных условиях определим по уравнению (5.15): ( ) 8 7 0 10 5 , 6 10 78 lg 42 , 0 445 , 1 - - × = × - = m Па·с. Критические параметры для бензола найдем в таблице 5 , 288 = кр t о С, 6 , 48 = кр P атм = 4,92 МПа. Вычислим приведенные параметры: 97 , 0 273 5 , 288 273 270 = + + = = кр пр T T T , 3 , 0 92 , 4 5 , 1 = = = кр пр P P P Воспользуемся номограммой, представленной на рисунке 5.3. На шка- ле кр P P отмечаем точку 0,3; на шкале кр T T - точку 0,97. Через две точки прово- дим прямую до пересечения со шкалой 0 m m P - она соответствует значению 1,2. То есть 2 , 1 0 = m m P , тогда 8 8 0 10 8 , 7 10 5 , 6 2 , 1 2 , 1 - - × = × × = = m m P Па·с. |