1. теплофізичних властивостей поняття теплоємності
2. розрахунок теплоємності
3. Теплоємність газів і нафтових парів
4. теплоємність водню

теплофізичних властивостей

поняття теплоємності

Теплоємність - кількість тепла, необхідне для нагрівання одиниці маси речовини на один градус. Залежно від способу вираження складу речовини розрізняють масову [Дж / (кг · К)], мольну [Дж / (кмоль · К)] і об'ємну [Дж / (м3 · К)] теплоємності. На практиці найчастіше застосовують масову теплоємність.

Розрізняють справжню і середню питомі теплоємності, які відносять до 1 кг, 1 м3 або 1 кмоль речовини.

Теплоємність, відповідна нескінченно малому зміни температури (інакше теплоємність при даній температурі), називається істинної питомою теплоємністю:

Середній питомою теплоємністю називається відношення кількості тепла (Q), повідомляється тілу при нагріванні або віднімати при охолодженні, до зміни температури:

Залежно від умов визначення розрізняють ізобарну теплоємність (при постійному тиску сp), ізохорно теплоємність (при постійному обсязі СV), теплоємність в стані насичення (температура і тиск змінні відповідно до залежності тиску насичених парів від температури). Теплоємність при постійному тиску сp більше теплоємності при постійному обсязі СV.

Теплоємність нафтопродукту парафинового підстави при одній і тій же температурі приблизно на 15% вища за теплоємність нафтопродукту нафтенового підстави або ароматизованого, що має ту ж щільність. Теплоємність нормальних вуглеводнів вища за теплоємність ізомерів.

З підвищенням температури теплоємність рідких вуглеводнів підвищується. Зі збільшенням щільності і молекулярної маси теплоємність вуглеводнів зменшується, за винятком ароматичних, для яких характерне зростання теплоємності.

Для рідин ізобарна теплоємність незначно перевищує ізохорно, т. Е. Сp ≈ СV.

розрахунок теплоємності

Для розрахунку питомої теплоємності рідких нафтопродуктів [кДж / (кг · К)] широко використовується емпіричне рівняння Крега:

Більш точної, що враховує хімічний склад нафтопродукту, є формула Ватсона і Нельсона:

Теплоємність (питому теплоємність) рідких нафтопродуктів можна визначити за допомогою різних номограм:

Графік побудований на підставі рівняння Крега для нафтопродуктів з певним характеризує фактором К = 11,8.

Для інших значень К знайдену величину теплоємності множать на поправочний коефіцієнт, який знаходять за графіком, вміщеної в правому кутку малюнка.

За малюнком можна знайти питому теплоємність вуглеводню будь-якого типу, для кожного з яких в центрі номограми є самостійна шкала. На цих шкалах відкладені наведені температури. Шкала (Nc) відповідає числу атомів вуглецю в молекулі вуглеводню.

Теплоємність визначають проведенням променя через дві точки: Nc і Т / Ткр. Якщо промінь потрапляє на праву шкалу, то по ній відраховують теплоємність (до сp = 3,1). Якщо промінь виходить за верхню межу цієї шкали, то по верхній шкалі знаходять коефіцієнт F і теплоємність розраховують за формулою:

Для нафтових фракцій теплоємність легко визначається по номограмі, наведеної на малюнку, по відносній щільності і характеризує фактору До.

Для визначення теплоємності нафт і фракцій будь-якого складу запропонована наступна формула:

Теплоємність газів і нафтових парів

Теплоємність вуглеводневих газів і нафтових парів на відміну від рідких нафтопродуктів залежить не тільки від їх хімічного складу і температури, але і від тиску. Для ідеальних газів ізобарна масова теплоємність (пор) більше ізохорно (СV), т. Е .:

Таке ж співвідношення справедливо для істинної мольной теплоємності:

Справжня мольная теплоємність газоподібних вуглеводнів з підвищенням температури і молекулярної маси зростає. При одному і тому ж числі вуглецевих атомів в молекулі найбільша теплоємність відповідає вуглеводнів парафінового ряду.

Питому масову теплоємність нафтопродукту в паровій фазі при атмосферному тиску можна розрахувати за рівнянням Бальк і Кей [кДж / (кг · К)]:

Теплоємність (питому теплоємність) нафтопродуктів в паровій фазі можна визначити за допомогою різних графіків:

За рівняння Бальк і Кей при К = 11,8 складено графік, наведений на малюнку. Так як графік побудований для нафтопродуктів, що мають К = 11,8, то для нафтопродуктів з До ≠ 11,8 знайдену теплоємність множать на поправочний коефіцієнт, який визначають за графіком, вміщеної в правому кутку малюнка.

Вплив тиску на справжню мольну теплоємність нафтопродуктів в паровій фазі проявляється при тиску вище 0,5 МПа. Характер цього впливу показаний на графіку, на якому справжня мольная теплоємність нафтових парів представлена ​​як функція наведених тисків і температур.

На осі ординат нанесені значення різниці між справжньою мольной теплоємністю прй даному тиску (пор) і при атмосферному тиску (СРО). З графіка випливає, що справжня мольная ізобарна теплоємність вуглеводнів в паровій фазі:

При відносно невеликому тиску (до 1,5 МПа) масову теплоємність нафтових парів можна знайти за спрощеним графіком.

Ізохорно масова теплоємність вуглеводневих газів і парів розраховується за формулою [кДж / (кг · К)]:

Поправка до ізохорно теплоємності визначається з рівняння:

Величина ацентріческій фактора може бути обчислена за формулою:

Теплоємність - адитивна фізична величина. Масову теплоємність суміші нафтопродуктів ССМ можна визначити за правилом змішання з масових концентрацій компонентів в суміші і їх теплоємність:

Ставлення сp / СV = k є показником адіабати, який зменшується з підвищенням температури і зі збільшенням молекулярної маси вуглеводнів.

Показником адіабати користуються при обчисленні істинної мольной теплоємності при постійному обсязі, а також в розрахунках адіабатичного стиснення газів за формулою:

теплоємність водню

При глибокій переробці нафти в технологічних процесах часто використовується водень. Тому важливо знати його властивості. За тепловим характеристикам він істотно відрізняється від вуглеводнів, зокрема, його теплоємність в 5-6 разів вище, ніж останніх. Значення ізобарно теплоємності водню сp в інтервалі температур 273-773К і при тисках до 30 МПа.

теплофізичних властивостей