контрольная. 33 задачи. Задача 19. Определить относительную плотность нефтепродукта по его относительной плотности. Решение

• Название: Задача 19. Определить относительную плотность нефтепродукта по его относительной плотности. Решение
• Анкор: контрольная
• Дата: 14.02.2023
• Размер: 101.03 Kb.
• Имя файла: 33 задачи.docx
• Тип: Задача; #935879

Контрольная работа

Задача 19. Определить относительную плотность нефтепродукта по его относительной плотности .

Решение:

Для решения задачи воспользуемся уравнением:



вычислим :


Задача 49. Относительная плотность нефтепродукта = 0,725. Найти его относительную плотность при 75 ⁰С двумя способами.

Решение:

Температурная зависимость плотности нефтей и нефтепродуктов описывается уравнениями

- Д. И. Менделеева (в интервале температур от 0 до 150 ⁰С)



где α - средняя температурная поправка на 1 ⁰С, которая вычисляется по формуле:







или по уравнению Мановяна:




Задача 79. Определить абсолютную плотность газа гидрокрекинга при 350 ⁰С и 900 мм рт. ст., если его молекулярная масса равна 35.

Решение:

По уравнению:


Задача 109.

Смесь узких нефтяных фракций содержит 3 компонента, содержания которых равны соответственно (% об.) 30, 30 и 40. Плотности их равны соответственно 0,8117; 0,8202 и 0,8301. Найти относительную плотность смеси .

Решение:

Средняя относительная плотность смеси жидких компонентов определяется по правилу аддитивности:



где d₁, d₂, d₃ - относительные плотности компонентов смеси;

ω₁, ω₂, ω₃ - объёмные доли компонентов.

Для решения задачи воспользуемся уравнением:



вычислим для трех плотностей:








Задача 139. Вычислить среднюю молекулярную массу нефтяных фракций, имеющих средние температуры кипения 60, 138 и 165. Вычислить среднюю молекулярную массу нефтяной фракции, имеющей плотность = 0,712.

Решение:

Воспользуемся уравнением Войнова:



Вычислим среднюю температуру:



Тогда молекулярная масса



По уравнению Бриджимана:




Задача 169. Определить среднюю молекулярную массу нефтепродукта, имеющего среднюю температуру кипения 250 ⁰С и характеризующий фактор

10,8. Задачу решить двумя способами.

Решение:

Для нефтяных фракций с введением характеризующего фактора применима формула Войнова-Эйгенсона:



Подставляем в формулу известные величины и вычисляем молекулярную массу:



Задача 199. Смесь состоит из 21 кг н-гексана, 19 кг н-гептана и 25 кг н-октана.

Определить среднюю молекулярную массу смеси.

Решение:

Вычислить количество молей веществ для н-гексана:



Количество молей веществ для н-гептана:



Количество молей веществ для н-октана:



Молекулярная масса смеси по формуле равна:


Задача 229. Определить поверхностное натяжение при 20 ⁰С нефтяной фракции 194 – 208 ⁰С, имеющей плотность = 0,8031. Задачу решить двумя

способами.

Решение:

1 способ: Поверхностное натяжение нефтепродуктов (Н/м) с относительной плотностью = 0,60 - 0,92




2 способ.

Определим молекулярную массу по уравнению Бриджимана:



По уравнению:


Задача 259. Кинематическая вязкость узкой нефтяной фракции при 20 ⁰С равна

32,6 сСт, относительная плотность = 0,8706. Определить динамическую и условную вязкость при той же температуре.

Решение:

Переход между кинематической и динамической вязкостью производится по преобразованному уравнению:



в котором все параметры должны быть определены при одной температуре.

Подставляем значения в формулу и вычисляем:



Т.к. 𝛎 <120 мм²/с (сСт), то для перехода к условной вязкости воспользуемся преобразованным уравнением:





решая которое как квадратное, найдем значение условной вязкости при 20 ⁰С.

В результате решения имеем 2 корня: (0; 5,323). Корень 0 не удовлетворяет физическому смыслу задачи, поэтому условная вязкость при 20 С равна ВУ 5,323.
Задача 289. Кинематическая вязкость узкой нефтяной фракции при 50 ⁰С равна

14,00 сСт, а при 100 ⁰С – 3,78 сСт. Определить кинематическую вязкость этой фракции при 87 ⁰С. Задачу решить двумя способами.

Решение:

Воспользуемся формулой Гросса:



Для расчетов с её использованием сначала по двум имеющимся парам значений температура-вязкость вычислим значение коэффициента n:



Далее, используя одну из имеющихся пар значений температура-вязкость и заданную температуру, определим вязкость при заданной температуре:



Решим эту же задачу с помощью уравнения Вальтера:



Расчет коэффициентов a и b производится по уравнениям:









Коэффициент b:



Коэффициент a:



Таким образом, температурная зависимость вязкости нефтяной фракции имеет вид:



При 87 ⁰С правая часть уравнения равна:







Задача 319. Кинематическая вязкость узкой нефтяной фракции при атмосферном давлении v₂₀ = 96,29 сСт. Определить вязкость фракции при той же температуре и 1,72 кгс/см².

Решение:

Зависимость вязкости от давления описывается уравнением Манстона. Вязкость (сСт) при повышенном давлении вычислим по преобразованному уравнению Манстона:


Задача 349. Определить вязкость смеси, состоящей из 47 % (масс.) фракции с вязкостью 90 сСт и 53 % (масс.) фракции с вязкостью 180 сСт.

Решение:

Для расчета вязкости смеси воспользуемся уравнением:










Задача 379. Определить кинематическую и динамическую вязкость неопентана при 245 ⁰С и атмосферном давлении; при 245 ⁰С и 5,2 атм.

Решение:

Вязкость паров неопентана при нормальных условиях определим по уравнению:



Критические параметры для бензола найдем в таблице





Вычислим приведенные параметры:




Воспользуемся номограммой, представленной на рисунке 5.3. На шкале отмечаем точку 0,021; на шкале - точку 0,923. Через две точки проводим прямую до пересечения со шкалой - она соответствует значению1,2.

То есть

тогда



При давлении Р=5,2 атм =




Задача 409. Разгонка по Энглеру фракции 70 – 200 ⁰С минчимкинской нефти дает следующие результаты:

Объем выкипания, % об	н.к	10	50	90
Температура, 0С	78	88	136	181

Определить СМТК, СВТК, СКТК и СУТК.

Решение:

Построим график разгонки по Энглеру.

t=f(V)



По исходным данным определяем температуру 50 % выкипания по Энглеру



Температурную разность вычисляем по формуле:



Температура 50 % выкипания по ИТК определяется по формуле:



Задача 439. Определить координаты кривой ИТК по известной кривой разгонки на аппарате Энглера фракции 28 – 170 ⁰C орловской нефти ( 0,7709)

Объем выкипания, % об	н.к	10	50	90
Температура, 0С	63	102	140	161

Решение:

Построим график разгонки по Энглеру.

t=f(V)



Составим новую таблицу, в которую внесем точки 0, 10, 30, 50, 70, 90 % (интерполяция недостающих значений 30 и 70 % по графику) выкипания и температуры им соответствующие.

Объем выкипания, % об	н.к	10	30	50	70	90
Температура, 0С	63	102	120	140	150	161

По исходным данным определяем температуру 50 % выкипания по Энглеру



Температурную разность вычисляем по формуле:



Температура 50 % выкипания по ИТК определяется по формуле:



Вычисление величин производится следующим образом. От каждой последующей температуры отнимается предыдущая. Вычисления заносятся в таблицу, напротив ставится прочерк.

Далее для каждого значения путем решения уравнения отыскивается значение (коэффициенты уравнения берутся из таблицы для каждого интервала отгона). Значения заносятся в таблицу причем, соответствующие отгону до 50 % со знаком «минус», а соответствующие отгону свыше 50 % с сохранением положительного значения. Для отгона 50 %

заносится ранее определенное .

Рассмотрим подробно решение уравнения для интервала 0 – 10 %.

Используя коээфициенты из таблицы, получим общий вид уравнения:



Для упрощения вида уравнения обозначим



Для решения полученного уравнения применим графический метод.

Составим таблицу значений функции



задаваясь значениями x в интервале целых чисел.

x	f(x)	x	f(x)	x	f(x)
0	-9,00	10	-4,97	20	0,66
1	-8,68	11	-4,47	21	1,29
2	-8,34	12	-3,96	22	1,94
3	-7,98	13	-3,43	23	2,60
4	-7,60	14	-2,89	24	3,27
5	-7,20	15	-2,33	25	3,95
6	-6,79	16	-1,76	26	4,64
7	-6,36	17	-1,18	27	5,34
8	-5,91	18	-0,58
9	-5,45	19	0,03

По данным полученной таблицы строим график



и находим абсциссу точки пересечения кривой с осью абсцисс. Эта точка и есть искомый корень уравнения. В данном случае

Задача 469. Определить теплоемкость жидкого нефтепродукта плотностью при температуре 105 ⁰С. Задачу решить двумя способами.

Решение:

Перейдем к по уравнению:



По уравнению Крэга:

По уравнению:



По номограмме, изображенной на рисунке при 105 ⁰С и = 0,912 по шкале для жидкости с=2,1 кДж/кгК.
Задача 499. Определить теплоемкость нефтяной фракции, имеющей t_ср = 240 ⁰С и , при 125 ⁰С.

Решение:

Перейдем к плотности по уравнению:



Допустим, что t_{ср куб} = t_ср, тогда характеризующий фактор Ватсона по уравнению:



По уравнению Фаллона-Ватсона:


Задача 529. Определить теплоемкость паров нефтепродукта плотностью при 265 ⁰С и атмосферном давлении. Задачу решить двумяспособами.

Решение:

Перейдем к плотности по уравнению:



Воспользуемся формулой Бальке и Кей:



По номограмме, изображенной на рисунке при по шкале паров и 265 ⁰С.

с=2,0 кДж/(кг·К).
Задача 559. Определить при 270 ⁰С и 5,5 атм теплоемкость паров нефтепродукта, имеющего , t_кр = 215 ⁰С, P_кр = 32 атм и K =12,0.

Решение:

Перейдем к плотности по уравнению:



Воспользуемся формулой Бальке и Кей:



Вычислим приведенные температуру и давление:





По графику, изображенному на рисунке определим поправку к теплоемкости на давление:

∆с=4,0 кДж/кмольК

Молярную массу фракции найдем по формуле Крэга:



Пересчитаем поправку с мольной размерности на массовую:



Таким образом, теплоемкость паров под давлением равна:


Задача 589. Определить теплоемкость смеси, состоящей из 25 кг нефтепродукта теплоемкостью 2,41 кДж/(кг·К) и 27 кг нефтепродукта теплоемкостью 0,537 ккал/(кг·К).

Решение:

Вычислим массу смеси m_см=25+27=52 кг

Следовательно, массовые доли равны:

                       = 25 / 52 = 0,48;

                    = 27 / 52 = 0,52.

0,537 ккал/(кг·К) ·4,184 = 2,25 кДж/(кг·К)

1 ккал - 4,184 кДж

Найдем теплоёмкость смеси по формуле:


Задача 619. Определить теплоту испарения нефтяной фракции, имеющей t_ср.мол=123 ⁰С и при атмосферном давлении. Задачу решить двумя способами.

Решение:

По уравнению Кистяковского теплота испарения (кДж/кмоль) равна:



Мольную массу фракции определим по формуле Войнова:



Тогда, вычисленная по уравнению Кистяковского теплота испарения (кДж/кг) равна:



Перейдем к относительной плотности по уравнению:



Тогда по уравнению Уэйра и Итона теплота испарения (кДж/кг) равна:



Характеризующий фактор вычислим по уравнению:


По графику, представленному на рисунке 10.2, теплота испарения равна:

r = 3,08 кДж/кг.
Задача 649. Определить теплоту испарения циклопентана при 2,4 атм.

Решение:

1 атм=0,1 МПа

2,4 атм = 0,24 МПа

По справочным данным определим, что нормальная температура кипения циклопентана равна 49 ⁰С.

Вычислим значение комплекса



Используя график, изображены на рисунке 10.1, по кривой для углеводородов определим:



откуда


Задача 679. Определить энтальпию жидкой нефтяной фракции, имеющей

, при 65 ⁰С.

Решение:

Перейдем к относительной плотности по уравнению:



По уравнению Фортча и Уитмена:



По уравнению Крэга:

Задача 709. Определить энтальпию паров нефтепродукта плотностью при 140 ⁰С и атмосферном давлении.

Решение:

Перейдем к относительной плотности по уравнению:



По уравнению:



По уравнению:


Задача 739. Определить энтальпию паров нефтяной фракции, имеющей , t_ср =109 ⁰С, t_кр = 295 ⁰С, P_кр = 25,5 атм, при 190 ⁰С и 4,1 кгс/см².

Решение:

4,1 кгс/см²=0,402 МПа

Перейдем к относительной плотности по уравнению:



Энтальпию паров при атмосферном давлении найдем по уравнению:


Вычислим приведенные параметры:





Поправку к энтальпии на давление вычислим по уравнению:



Молекулярную массу фракции вычислим по формуле Бриджимана:



Таким образом, из уравнения



Тогда энтальпия паров при повышенном давлении равна:


Задача 769. Определить теплопроводность фракции 165 – 200 ⁰С, имеющей

при температуре 150 ⁰С.

Решение:



Перейдем к относительной плотности по уравнению:



По формуле Абросимова:


Задача 799. Определить теплопроводность пропана при 100 ⁰С и 1,4 МПа.

Решение:

Критические параметры амилена найдем в таблице:

t_кр=96,8 ⁰С

Р_кр=42 атм=4,26 МПа

Теплопроводность при атмосферном давлении найдем по формуле Мизика и Тодоса:




Задача 829. Определить давление насыщенных паров фракции 160 – 172 ⁰С, имеющей относительную плотность при 170 ⁰С. Задачу решить всеми возможными способами и сравнить результаты.

Решение:



Вычислим ДНП по формуле Вильсона, рассчитав предварительно коэффициенты А и В по уравнениям





Вычислим ДНП фракции по уравнению Ашворта, предварительно определив значения вспомогательных величин по уравнениям






Для определения ДНП по уравнению вычислим вспомогательные величины:







Рассчитанные значения давления близки.
Задача 859. Узкая нефтяная фракция при атмосферном давлении имеет температуру кипения 130 ⁰С. Какова температура кипения этой фракции при

давлении 1150 мм рт. ст. При каком давлении температура кипения фракции будет равна 115 ⁰С? Решить задачу графическим и аналитическим способами.

Решение:

Кипение жидкости наступает тогда, когда давление её насыщенных паров сравнивается с внешним давлением.

По уравнению вычислим вспомогательную величину:



Воспользуемся преобразованным уравнением Ашворта



Температуру кипения (С) при повышенном давлении найдем из преобразованного уравнения:



Пользуясь номограммой, представленной на рисунке, получим, что

t=152 ⁰С.
Задача 889. Определить фугитивности жидкой нефтяной фракции 88 – 106 ⁰С и её паров при 100 ⁰С и 1000 мм рт. ст., если t_кр = 275 ⁰С, P_кр = 26,5 атм.

Решение:

Вычислим приведенные параметры для пара:





По графику, изображенному на рисунке 14.1 находим, что при T_пр = 0,68 и

P_пр = 0,049:

γ=0,92

Тогда фугитивность пара по уравнению:

f = γP = 0,92 · 0,133 = 0,12 МПа.

Приведенное давление для жидкости:



Фугитивность жидкости по уравнению:

f_ж = 0,92 · 0,133 = 0,12 МПа
Задача 919. Определить критические температуру и давление для фракции 28 –200 ⁰С колендинской нефти, имеющей плотность . Задачу решить всеми возможными способами.
Решение:



Перейдем к относительной плотности по уравнению:



Для расчета критической температуры по уравнению Итона и Портера вычислим вспомогательную величину по уравнению:



Тогда критическая температура (К):



По уравнению Максвелла:



По графику, представленному на рисунке 15.2:

t_кр = 471 С.
Задача 949. Определить константу фазового равновесия изобутана при 65 ⁰С и

1050 мм рт. ст.

Решение:

Константа фазового равновесия для идеальной системы вычисляется по уравнению, используя давление насыщенных паров и общее давление в системе:



Номограмма для определения констант фазового равновесия углеводородов при низких температурах при 140 кПа и t=65 С

k=0,15
Задача 979. Рассчитать константу фазового равновесия узкой нефтяной фракции 95 – 122 ⁰С плотностью при 145 ⁰С и 2,6 кгс/см² и определить её значение по номограмме.

Решение:

2,6 кгс/см²=255 кПа

Критические параметры t_кр = 234,7 ˚С, Р_кр=2,94 МПа.

Определяем фугитивность паров при 145 ˚С и 255 кПа. Приведенные температура и давление равны:



На рис. по найденным Т_пр и Р_пр находим, что коэффициент активности γ=0,92, отсюда:

Фугитивность жидкости по уравнению:

f_ж = 0,92 · 0,133 = 0,12 МПа

Определяем фугитивность жидкого при 145 ˚С и давлении собственных паров Р=0,255 МПа. Приведенное давление равно:

Приведенное давление для жидкости:



f_ж = 0,92 · 0,087 = 0,40 МПа

Величина константы фазового равновесия равна:

Номограмма для определения констант фазового равновесия углеводородов при низких температурах при 255 кПа и t=145 С

k=1,8