Плотность. Коэффициент объемного сжатия

Методы определения вязкости жидкости

Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметрией, и приборы, используемые для таких целей — вискозиметрами.

1. Капиллярные методы основаны на законе Пуазейля и заключаются в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений.

Вискозиметр Оствальда.

Вискозиметр Оствальда представлен на рисунке 7.

С помощью вискозиметра Оствальда определяют вязкость исследуемой жидкости относительным методом. Измеряют время истечения определенного объема (между двумя метками 2, см. рис. 7.) исследуемой и эталонной жидкостей t и t0 соответственно. Объемы жидкостей равны:

где р=gl и р0=0gl перепад давлений для исследуемой и эталонной жидкостей.

Выразим из формулы величину вязкости исследуемой жидкости:

(22)

где 0- вязкость эталонной жидкости, в качестве которой чаще всего используют дистиллированную воду.

Вискозиметр ВК-4.

Вискозиметр Оствальда требует много исследуемой жидкости. В клинической практике используют вискозиметр (рис. 8). Капиллярный вискозиметр ВК-4 применяется для определения вязкости крови.

Рис. 8. Внешний вид вискозиметра ВК-4.

1 и 2 — градуированные пипетки, 3 — подставка, 4 — кран, 5 — резиновая трубка, через которую отсасывают воздух из прибора.

Принцип действия вискозиметра ВК-4 состоит в том, что путь, пройденный жидкостью в капиллярах одинакового сечения при одинаковых давлениях и температурах, обратно пропорционален внутреннему трению или вязкости. Отсюда:

(23)

Измерив пути l0 и l, пройденные дистиллированной водой и кровью, и зная вязкость 0 дистиллированной воды, находят вязкость крови.

1) Метод падающего шарика (метод Стокса)

Метод основан на измерении скорости падения маленьких шариков в исследуемой жидкости (рис. 9).

На падающий шарик радиусом r из вещества с плотностью в вязкой жидкости с плотностью 0 и вязкостью действуют силы:

— сила тяжести ,

— выталкивающая сила ,

— сила сопротивления жидкости, которая, согласно закону Стокса, равна FB=6 rV, где V- скорость шарика.

Рис. 9. Схема для объяснения принципа метода Стокса

При равномерном движении шарика Fтяж = FA + FB , откуда

. (24)

Метод применяется при изучении оседания взвешенных частиц (крахмальных зерен, порошка какао и т. п.).

2) Ротационные методы

Измерение вязкости ротационным вискозиметром основано на определении скорости вращения цилиндра, опущенного в вязкую жидкость.

Объемное расширение и сжимаемость сжиженных углеводородов. Пропан. Пропилен. н-Бутан. н-Бутилен. Керосин. Вода для сравнения.

Жидкие углеводороды обладают высоким коэффициентом объемного расширения βp, который показывает относительное изменение объема при изменении температуры на 1°С. При одном и том же повышении температуры пропан (бутан) расширяется в 16,1 (11,2) раза больше, чем вода, и в 3,2 (2,2) раза больше, чем керосин (таблица 1, 2). При отсутствии опытных данных коэффициент объемного расширения может быть приближенно определен из формулы:

р1 = р2 [1 + βp (t2 — t1)]

где р1, р2 — плотности жидкой фазы при t1 и t2

При повышении температуры сжиженные газы, расширяясь, создают опасные напряжения в металле, которые могут привести к разрушению резервуаров. Это следует учитывать при заполнении последних, сохраняя требуемый для безопасной эксплуатации объем паровой фазы, т.е. необходимо предусматривать паровую «подушку». Для резервуаров, где разность температуры не превышает 40°С, степень заполнения принимается равной 0,85, при большей разности температур — меньше. Резервуары заполняются по массе в соответствии с рекомендациями табл. 3 «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ПБ 03-576-03 Госгортехнадзора РФ.

Степень сжатия жидкой фазы в сосуде оценивается коэффициентом объемного сжатия βсж (таблица 4), который показывает относительное изменение объема при повышении давления на 0,1 МПа. Зависимость давления от коэффициентов расширения и сжатия следующая:

Δр = (βpсж) Δt

где Δt — разность температур, °С.

Таблица 1. Опытные коэффициенты объемного расширения βр.

Продукт При t = 15°С Интервал температур, °С
-20 / +10 +10 / +40
Пропан 0,00306 0,00290 0,00372
Пропилен 0,00294 0,00280 0,00368
н-Бутан 0,00212 0,00209 0,00220
н-Бутилен 0,00203 0,00194 0,00210
Керосин 0,00095
Вода 0,00019

Таблица 2. Зависимость коэффициента объемного расширения βр , °С-1•10-5, от температуры и давления.

Давление, Мпа Температура, °С
20 40 60 80 100
Сжиженный пропан
2,0 313 384
4,0 293 345 480 805
6,0 277 312 406 603 929
8,0 261 287 353 480 656
10,0 248 265 311 400 510
15,0 223 227 251 297 354
20,0 205 204 218 251 294
Сжиженный н-бутан
2,0 226 225 247 321 446
4,0 217 212 227 287 393
6,0 209 201 210 259 355
8,0 202 191 195 239 327
10,0 195 182 182 223 306
15,0 182 164 164 197 273
20,0 169 151 151 183 255

Таблица 3. Нормы наполнения резервуаров сжиженными газами по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 03-576-03).

Газ Масса газа на 1 л вместимости резервуара, кг, не более Вместимость резервуара на 1 кг газа, л, не менее
н-бутан 0,488 2,05
н-бутилен 0,526 1,90
пропан 0,425 2,35
пропилен 0,445 2,25

Таблица 4. Зависимость коэффициента объемного сжатия βсж, от давления, МПа-1•10-6.

Давление, Мпа Температура, °С
20 40 60 80 100
Сжиженный пропан
2,0 451 755
4,0 420 674 1250 2810
6,0 393 602 1040 2050 4600
8,0 364 544 884 1560 2980
10,0 343 492 758 1330 2090
15,0 295 394 542 640 1070
20,0 256 320 404 506 640
Сжиженный н—бутан
2,0 247 355 533 833 1350
4,0 238 335 488 730 1100
6,0 230 319 450 611 918
8,0 223 303 415 569 781
10,0 215 284 386 510 669
15,0 200 256 313 395 479
20,0 185 229 273 316 358

Оценка статьи:

Формула жидкости

Страницы:| 01 |

Многочисленные формулы предлагались изобретательными исследователями многие годы, и каждая формула имела свои преимущества и недостатки. Следующие 6 формул (таблица 1) выбраны, чтобы проиллюстрировать эволюцию концепции инфузионной терапии у детей с ожогами. Первые три формулы теперь имеют историческое значение, а остальные три использовались в настоящее время. В приложении дается более полный список формул.

Коуп и Мур (1947) были первыми, кто начали составлять формулу. Они первыми попытались сопоставить какое количество жидкости требуется на площадь ожоговой поверхности и дали убедительные подтверждения тому, сколько жидкостей нужно перелить больному в первые 48 часов. С годами они обнаружили, что их больные бывают перегружены жидкостью, поэтому максимально рекомендовали, расход жидкостей от 10 — 12 % веса тела в литрах жидкости.

Эванс (1952) разработал свою формулу используя данные Коупа и Мура, на основе состава жидкости ожоговых волдырей. Кроме этого он давал дневное количество жидкостей и ограничивал максимум жидкости, даваемой на ожог, который рассчитывался исходя из 50 % ожоговой поверхности.

Реисс (1953) работая в Военном госпитале ожогового отделения в Бруке, используя формулу Эванса в первые 48 часов, наполовину. Впоследствии ожоговое отделение в Бруке (Пруитт, 1970) исключило назначения коллоидных растворов в первые 24 часа, используя только один раствор Рингер лактата.

Бакстер (1968) предложил инфузионную терапию, используя большое количество только Рингер лактата, измеряя диурез и оценивая клиническое состояние, в первые 24 часа. Он добавлял коллоид в течение первых суток. Опыт показал, что эта формула может использоваться во многих случаях. Проблемы появляются когда ребенка перегружают жидкостью, дают слишком много жидкости сильно обожженному больному.

Карвагал (1975) считает, что введение жидкостей должно быть основано исключительно на расчете поверхности тела. Его формула, в которой используется один раствор, требует 2-х рассчетов: один — процент поверхности ожогов — ожоговое содержание; и другой расчет основан на общей площади поверхности тела — физиологическая потребность. Он рекоммендует раннее применение коллоида (альбумина) и считает, что формула имеет особые преимущества для ожоговых больных всех возрастов и с разной степенью ожога

При использовании этой формулы важно аккуратно вести оценку площади поверхности тела

Боусер и Колдуелл (1983) отстаивает применение гипертонического раствора для реанимации, особенно у детей с ожогами. Они считают, что при таком режиме избегается перегрузка жидкостью, и восстанавливаются потерянные ионы натрия. Поддержка нормальной осмолярности сыворотки и отношение нормальной внутриклеточной жидкости к экстра-клеточной считается преимуществом. Использование гипертонической жидкости для реанимации детей требует постоянного мониторинга за больным, чтобы избежать гипернатремии, гипертонических синдромов и возможных синдромов центральной нервной системы. Никаких коллоидов в первые 48 часов не применялось.

Коэффициент — объемное сжатие

Знак минус поставлен для того, чтобы коэффициент объемного сжатия жидкости был положительной величиной. В самом деле, при увеличении давления ( dp 0) объем жидкости уменьшается ( dVx 0) и наоборот, то есть дифференциалы в числителе и знаменателе равенства (19.22) имеют разные знаки. Коэффициент объемного сжатия жидкости обычно считается универсальной постоянной, то есть считается, что он не зависит ни от температуры, ни от давления, но для разных жидкостей он принимает разные значения.

При нагревании такого сосуда вследствие очень малого значения коэффициента объемного сжатия жидкого хлора в нем резко возрастает давление, которое во много раз превышает расчетное. Резкий рост давления внутри сосуда является причиной гидравлического разрыва его обечайки и других конструктивных элементов. Происходит выброс хлора в атмосферу и отравление людей.

Объемная деформация воды под действием сил давления характеризуется коэффициентом объемного сжатия pw 5 — 10 — 8 для давлений 1 — 500 am и коэффициентом температурного расширения рг: ( 14 -: — 719) 10 — 6 для интервала температур 0 ч — 100 С. Поэтому при рассмотрении движения воды в трещиноватой среде для обычно встречающихся в инженерной практике колебаний давлений и температур изменяемость объема воды весьма мала; и ею практически можно пренебречь.

Нельзя, однако, изменить характер зависимости, например, коэффициента объемного сжатия ( при постоянной температуре) от давления, изменяя единицы, в которых измеряются объем и давление. Если этот коэффициент уменьшается с увеличением давления при одном каком-нибудь выборе единиц, то он будет уменьшаться и при любом другом выборе их. Тогда надо ответить на вопрос, возникший фактически с момента изобретения термометра Галилеем: чем отличается измерение температуры от измерения такой величины, как, например, объем.

Модулем объемной упругости жидкости / С называется величина, обратная коэффициенту объемного сжатия.

Очевидно, что модуль объемной упругости — К является обратной величиной коэффициента объемного сжатия.

Винтовой пресс Рухгольца для тарировки пружинных манометров работает на масле с коэффициентом объемного сжатия р 6 25 10 — 5 см2 / кг.

Величина получаемых давлений пропорциональна мощности, обратно пропорциональна длительности импульса и зависит от коэффициента объемного сжатия жидкости. Средой для получения электрогидравлического эффекта может служить любая жидкость; наиболее удобной является техническая вода.

Найти приближенное значение частоты со первого тона вертикальных колебаний жидкости в трубе, если коэффициент объемного сжатия последней равен / ill / M J, а труба имеет круговое поперечное сечение площадью S. Считать, что амплитуды перемещений частиц жидкости по вертикали и изменяются но линейному закону ( смотри зпюру), растеканием жидкости в радиальном направлении пренебречь.

Поскольку непосредственное измерение сжимаемости жидкости в процессе испытаний затруднительно, НАТИ предложил методику определения коэффициента объемного сжатия по результатам специальных экспериментов. Так, при испытании гидромотора объем жидкости в под-поршневом пространстве, сжатый до рабочего давления, в конце рабочего хода поршня подключается к сливной магистрали с низким давлением и расширяется.

Здесь Ь, у-структурные параметры породы, зависящие от коэффициентов Юнга и Пуассона, коэффициентов объемного сжатия кварца и цемента породы, объемного содержания кварца и цемента породы, коэффициента пористости на контуре пласта; р, рк — текущее и контурное давление соответственно; kK — коэффициент проницаемости внешней границы.

Сжимаемостью называют способность жидкости изменять свою плотность при изменении давления или температуры; она характеризуется коэффициентом объемного сжатия Э1 / ( / Ср 273) ijepad. Если плотность при движении жидкости или газа не изменяется, то жидкость называют несжимаемой.

Для некоторых материалов, например глины, при деформации всестороннего сжатия между сжимающим давлением р и коэффициентом объемного сжатия 0 — div w также получается аналогичная зависимость.

Физически коэффициент объемного расширения fip показывает относительное изменение объема при изменении температуры на 1 С, а коэффициент объемного сжатия 3СЖ — относительное изменение объема при изменении давления на 0 1 МПа.

Относительное изменение объема жидкости при увеличении давления на 1 кг на каждый квадратный сантиметр ее поверхности характеризуется коэффициентом объемного сжатия ри.

Учет — сжимаемость — жидкость

Учет сжимаемости жидкости и, в частности, пульсаций плотности р сразу вносит в изложенные выше расчеты существенное усложнение.

Схема к рассмотрению явления гидравлического удара.

Учет сжимаемости жидкости и расширения стенок труб, осуществленный впервые Н. Е. Жуковским, дал ему возможность правильно описать картину гидравлического удара и вывести основные расчетные зависимости.

Сопоставление графиков для определения параметра fj в радиальном потоке по формулам — 1 и — 2.

Таким образом, учет сжимаемости жидкости и пород пласта в уравнении движения границы раздела однородных жидкостей приводит к существенному ее замедлению.

Так, например, учет сжимаемости жидкости для построения системы регулирования определяется тем, что время протекания переходных процессов в электрических цепях регулятора может быть соизмеримо с аналогичным временем установления давления в пласте.

Для нахождения wf с учетом сжимаемости жидкости используем решение в акустическом прпС лнженпп задачи о сферической разгрузке жидкости с давления р до давления р, которое имеется внутри пузырька.

Эти уравнения были записаны без учета сжимаемости жидкости и изменения вязкости в зависимости от давления.

Сначала движение гидропривода исследовали без учета сжимаемости жидкости и упругости трубопровода, но с учетом нелинейных характеристик системы таких, как потери давления на сопротивление в гидроустройствах и магистралях, характеристик насосов с переливным клапаном и сил, действующих на подвижные части , и были выявлены основные закономерности, но получившиеся результаты не объясняли причин возникновения колебаний в гидросистемах и не давали аппарата для их исследований. Поэтому при исследовании устойчивости гидроприводов металлорежущих станков была учтена сжимаемость жидкости, находящейся в сосредоточенном объеме с упругой оболочкой.

Расчет воздушного колпака проведен с учетом сжимаемости жидкости и деформируемости стенок трубопровода. Заметим, что сегодня этот вопрос представляется особенно актуальным в связи с применением в бурении поршневых насосов высокого давления.

Для нахождения w; с учетом сжимаемости жидкости используем решение в акустическом приближении задачи о сферической разгрузке жидкости с давления Pf до давления ро, которое имеется внутри пузырька.

Расчет воздушного колпака проведен с учетом сжимаемости жидкости и деформируемости стенок трубопровода. Заметим, что сегодня этот вопрос представляется особенно актуальным в связи с применением в бурении поршневых насосов высокого давления.

Как было сказано, при учете сжимаемости жидкости ( газа) в процессе фильтрации в недеформируемом пласте необходимо задать в явном виде уравнение состояния ( определяющее уравнение), связывающего между собой плотность и давление. Уравнения состояние могут быть различными, однако построение модели и все необходимые при этом математические преобразования можно проделать в общем виде.

Бесконечное давление получается и при учете сжимаемости жидкости.

Как было сказано, при учете сжимаемости жидкости ( газа) в процессе фильтрации в недеформируемом пласте необходимо задать в явном виде уравнение состояния ( определяющее уравнение), связывающее между собой плотность и давление. Уравнения состояния могут быть различными, однако построение модели и все необходимые при этом математические преобразования можно проделать в общем виде.

10. Капиллярные явления. Формула Жюрена

В жизни часто приходится иметь дело с телами, пронизанными множеством мелких каналов (бумага, пряжа, кожа, почва, дерево). Приходя в соприкосновение с водой или другими жидкостями, такие тела очень часто впитывают в себя жидкость. На этом основано действие полотенца, фитиля в лампе, питание растений. Подобные явления можно также наблюдать в очень узких стеклянных трубочках, которые называются капиллярными (от латинского слова «капилля» – волос).

Для капиллярных сосудов характерна прежде всего кривизна поверхности жидкости в них, поэтому в таких сосудах в полной мере проявляются эффекты, обусловленные избыточным давлением Лапласа. К числу таких эффектов относится капиллярный подъем.

Рис. 6.17

Найдем высоту поднятия жидкости в цилиндрической капиллярной трубочке радиуса r
(рис. 6.17а). Пусть жидкость смачивает поверхность трубочки, вследствие чего в последней
образуется симметричный вогнутый мениск с радиусами кривизны двух взаимно перпендикулярных
сечений . Отметим еще, что изменением давления
жидкости при ее поднятии на высоту порядка r будем пренебрегать. В этом приближении
давление во всех точках мениска можно считать одинаковым.

Под искривленной поверхностью вогнутого мениска давление в жидкости, как это было рассмотрено
выше, меньше атмосферного давления Р на величину давления
Лапласа (рис. 6.17б).

Под действием возникшей разности давлений на уровне поверхности жидкости в широком сосуде и непосредственно под мениском в капиллярной трубочке жидкость начинает подниматься по трубочке, и будет подниматься до тех пор, пока гидростатическое давление поднявшегося столба жидкости не будет равно давлению Лапласа.

Условие равновесия жидкости в капиллярной трубочке определяется равенством

. (6.23)

где ρ – плотность жидкости,
h – высота ее поднятия в трубочке,
g – ускорение силы тяжести.

Из (6.23) следует:

. (6.24)

Преобразуем (6.24), выразив радиус кривизны R мениска через радиус капиллярной
трубочки r (рис. 6.18).

Из рис. 6.18 следует, что

. (6.25)

Подставляя (6.25) в (6.24), получаем:

. (6.26)
Рис. 6.18

Полученная формула, определяющая высоту поднятия жидкости в капиллярной трубочке, носит название формулы Жюрена. Очевидно, что чем меньше радиус трубки, тем на большую высоту поднимается в ней жидкость. Кроме того, высота поднятия растет с увеличением коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

В частном случае для жидкости, полностью смачивающей стенки капилляра , формула Жюрена принимает вид:

. (6.27)
Рис. 6.19

Капиллярный подъем может наблюдаться не только в цилиндрических капиллярах. Жидкость
поднимается и между двумя пластинами, разделенными узким зазором (рис. 6.19). Если пластины
параллельны друг другу, то мениск имеет цилиндрическую форму с радиусом кривизны одного
из сечений, равным . Радиус кривизны другого нормального сечения цилиндрического мениска можно считать равным бесконечности. При этом условии высота поднятия жидкости между пластинами равна:

. (6.28)

В формуле учтено, что давление Лапласа при цилиндрическом мениске равно .

Если жидкость не смачивает капилляр, то в трубочке образуется выпуклый мениск, центр кривизны которого не вне, а внутри жидкости. В этом случае добавочное давление Лапласа направлено вниз. Уровень жидкости в капиллярной трубочке опускается ниже уровня жидкости в широкой части сосуда. Говорят, что имеет место отрицательный капиллярный подъем (рис. 6.20). Отметим еще, что формула Жюрена может быть использована для экспериментального определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Для этого нужно измерить радиус капиллярной трубочки и высоту поднятия в ней жидкости.

Рис. 6.20

В заключение подчеркнем, что явления, обусловленные капиллярностью, играют большую роль в природе, особенно велико их значение в живых организмах, значительная часть кровеносной системы которых представляет собой мельчайшие капилляры.

Малая сжимаемость — жидкость

К определению минимального давления в рабочем колесе.| J. К уравнению.

В любых случаях кавитации при быстрой конденсации парового пузырька окружающая его жидкость устремляется к центру пузырька ( центру конденсации) и в момент смыкания его объема производит вследствие малой сжимаемости жидкости резкий точечный удар.

Поэтому в гидравлике жидкость рассматривается как абсолютно несжимаемое тело ( здесь приходится делать исключение только при изучении одного вопроса — вопроса о так называемом гидравлическом ударе, когда даже малую сжимаемость жидкости приходится учитывать; см. гл.

Баллон нельзя наполнять целиком, так как при повышении температуры ( нагревание на солнце, нагревание атмосферным воздухом), как видно из рис. 10 — 31 6, вследствие очень малой сжимаемости жидкостей давление в процессе нагревания при постоянном объеме ( изохора) должно значительно возрасти, что может вызвать разрыв баллона. По диаграмме р — v можно установить, какую часть объема при загрузке должна занимать жидкость и какую — пар, чтобы при нагревании баллона до максимальной предполагаемой температуры при постоянном, объеме ( изохора) не произошло полного исчезновения пара и его перехода в жидкость. Если некоторая часть объема пара останется в баллоне, то давление в нем будет равно упругости насыщенного пара; на это давление баллон и должен быть рассчитан.

При низких давлениях и относительно высоких темп — pax оно переходит в ур-ние состояния идеального газа ( Клапейропа уравнение), а при высоких давлениях и низких темп — pax учитывает малую сжимаемость жидкостей.

Диаграмма изотерм углекислого газа.

Сжижение при неизменном давлении продолжается до точки Ь, к этой точке имеет место лишь одна жидкая фаза, и малейшее уменьшение объема приводит к быстрому возрастанию давления ( см. вертикальная ветвь кривой), что соответствует малой сжимаемости жидкости. На этой же диаграмме видно, что некоторые изотермы, лежащие выше критической ( К), не падают в область жидкой фазы, и повышение-давления не приводит k сжижению газа.

Сжижение при неизменном давлении продолжается до точки Ъ, в этой точке имеет место лишь одна жидкая фаза, я малейшее уменьшение объема приводит к быстрому возрастанию давления ( см. вертикальная ветвь кривой), что как раз и соответствует малой сжимаемости жидкости.

Малая сжимаемость жидкостей учащимся известна.

Опыты показали, что на участке ТС углекислота находится в газообразном состоянии, а на участке ВА — в жидком. Малая сжимаемость жидкостей приводит к тому, что участок изотермы ВА представляет собой почти вертикальную прямую.

Можно считать, что при обычных условиях жидкости практически несжимаемы. Малая сжимаемость жидкостей объясняется тем, что небольшое уменьшение расстояния г между молекулами на малых взаимных расстояниях между ними приводит к появлению больших сил межмолекулярного отталкивания. Понятно, что при очень больших внешних давлениях жидкости должны обнаруживать значительную сжимаемость. Опыты Бриджмена и других показали, что это действительно так.

Количественно сжимаемость жидкостей значительно ближе к сжимаемости твердых тел, чем газов. Малая сжимаемость жидкостей связана с тем, что в них существует огромное молекулярное давление, обусловленное силами притяжения молекул. Величина молекулярного давления составляет от 1000 до 20000 атм. Поскольку жидкости уже сжаты почти до предела внутренними силами, внешнее давление вызывает лишь небольшое дополнительное сжатие.

Все упомянутые явления сцепления объясняются притягательными силами между молекулами. Но малая сжимаемость жидкостей и твердых тел указывает на то, что при некоторых чрезвычайно малых расстояниях появляются, причины, мешающие полному совпадению или соприкосновению соседних молекул. Эти сложные и еще мало изученные изменения сил по всей вероятности связаны с явлениями электрическими и магнитными, сопровождающими очень быстрые движения электронов внутри атомов.

Жидкости имеют малую сжимаемость. Ввиду малой сжимаемости жидкостей во многих случаях практики ею пренебрегают.

Шестеренный насос.

Фугитивность

Фугитивность — это давление реального
газа, свойства которого выражены
уравнением состояния идеального газа.
Фугитивностью пользуются при расчетах
равновесных паровой и жидкой фаз и
числовых значений констант фазового
равновесия.

Для равновесной
системы, согласно законам Рауля и
Дальтона,

(34)

откуда

где
Р
— давление насыщенных паров чистого
компонента, Па; х’
— мольная концентрация компонента в
жидкой фазе, %, мол; П
— давление в системе, Па; у’
— мольная концентрация компонента в
паровой фазе, %, мол; k
— константа фазового равновесия
(Приложения
10 и 11
).

Для
идеальной системы значение k
равно отношению давления насыщенных
паров данного компонента к давлению в
системе и характеризует распределение
данного компонента между паровой и
жидкой фазами. Для реальных систем
константа фазового равновесия, вычисленная
этим методом, не дает вполне
удовлетворительных результатов.

Для
реальных газов и растворов давление
насыщенных паров Р
и давление в системе П
заменяют соответственно фугитивностью
жидкости
и паров .
Уравнение (34) приобретает вид

а константа фазового
равновесия равна

(35)

Фугитивность
характеризует степень отклонения
свойств реального газа от идеального
в случае изотермического процесса. При
низких давлениях и высоких температурах
реальный газ приближается к состоянию
идеального газа, а величина f
— к величине Р.
Фугитивность имеет ту же размерность,
что и давление. Отношение фугитивности
к давлению называется коэффициентом
активности

(36)

Для
идеального газа .

Установлено,
что коэффициент активности является
функцией приведенных температуры и
давления. Поэтому значение фугитивности
можно определить, пользуясь графиком
(рис. 9). По приведенной температуре Тпри приведенному
давлению Рпр
находят коэффициент активности. Затем,
подставляя в уравнение (36) давление
насыщенных паров Р
или давление системы П,
получают соответственно фугитивность
жидкости или паров.

Для
точных расчетов константы фазового
равновесия, когда жидкий компонент
находится не под давлением Р
своих насыщенных паров, а под любым
другим давлением, фугитивность этого
компонента в жидкой фазе находят по
формуле

(37)

где
— фугитивность
жидкости при давлении в системе П
и давлении насыщенных паров Р
соответственно, Па; Vж
— мольный объем компонента, л/моль,
м3/кмоль;
П
— давление в системе, Па; Р
— давление насыщенных паров чистого
компонента, Па; R
— универсальная газовая постоянная,
КДж/(кмольК);
Т
— температура системы, К.

Пример 15.Определить
фугитивность паров узкой бензиновой
фракции (М = 100), находящейся при 400°С
и 4,55 МПа. Критические параметры фракцииtкр= 321°С иРкр= 3,72 МПа.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector