محاسبه چگالی اتیلن مایع

مقدمه

محاسبه چگالی اتیلن مایع ابزاری تخصصی است که برای تعیین دقیق چگالی اتیلن مایع بر اساس ورودی‌های دما و فشار طراحی شده است. اتیلن (C₂H₄) یکی از مهم‌ترین ترکیبات آلی در صنعت پتروشیمی است و به عنوان یک بلوک ساختمانی اساسی برای محصولات متعددی از جمله پلاستیک‌ها، ضدیخ و الیاف مصنوعی عمل می‌کند. درک چگالی اتیلن مایع برای کاربردهای مهندسی، طراحی فرآیند، ملاحظات ذخیره‌سازی و لجستیک حمل و نقل در صنایعی که از تولید پتروشیمی تا سیستم‌های تبرید متغیر است، بسیار حیاتی است.

این محاسبه‌گر از مدل‌های ترمودینامیکی دقیق برای برآورد چگالی اتیلن مایع در محدوده‌ای از دماها (۱۰۴K تا ۲۸۲K) و فشارها (۱ تا ۱۰۰ بار) استفاده می‌کند و داده‌های قابل اعتمادی را برای مهندسان، دانشمندان و حرفه‌ای‌های صنعت فراهم می‌آورد. چگالی اتیلن مایع به طور قابل توجهی با دما و فشار متغیر است و انجام محاسبات دقیق برای طراحی و عملکرد صحیح سیستم‌ها ضروری است.

نحوه محاسبه چگالی اتیلن مایع

مدل ریاضی

چگالی اتیلن مایع با استفاده از همبستگی DIPPR (موسسه طراحی خواص فیزیکی) با اصلاح فشار محاسبه می‌شود. این رویکرد برآوردهای دقیقی از چگالی را در ناحیه فاز مایع اتیلن ارائه می‌دهد.

معادله پایه برای محاسبه چگالی اتیلن مایع در فشار مرجع به صورت زیر است:

$\rho = A \cdot (1 - \frac{T}{T_c})^n - B \cdot T$

که در آن:

• $\rho$ = چگالی اتیلن مایع (kg/m³)
• $A$ = ضریب چگالی پایه (۷۰۰ برای اتیلن)
• $T$ = دما (K)
• $T_c$ = دمای بحرانی اتیلن (۲۸۳.۱۸K)
• $n$ = توان (۰.۲۹۶۸۳ برای اتیلن)
• $B$ = ضریب دما (۰.۸ برای اتیلن)

برای در نظر گرفتن اثرات فشار، یک عبارت اصلاح فشار به کار می‌رود:

$\rho_P = \rho \cdot (1 + \kappa \cdot (P - P_{ref}))$

که در آن:

• $\rho_P$ = چگالی در فشار P (kg/m³)
• $\rho$ = چگالی در فشار مرجع (kg/m³)
• $\kappa$ = فشردگی ایزوتروپیک (تقریباً ۰.۰۰۱۲۵ MPa⁻¹ برای اتیلن مایع)
• $P$ = فشار (MPa)
• $P_{ref}$ = فشار مرجع (۰.۱ MPa یا ۱ بار)

دامنه‌های معتبر و محدودیت‌ها

این مدل محاسبه در دامنه‌های خاصی معتبر است:

• دما: ۱۰۴K تا ۲۸۲K (پوشش‌دهی فاز مایع اتیلن)
• فشار: ۱ تا ۱۰۰ بار

خارج از این دامنه‌ها، اتیلن ممکن است در حالت گازی یا فوق بحرانی وجود داشته باشد که نیاز به روش‌های محاسباتی متفاوتی دارد. نقطه بحرانی اتیلن تقریباً در ۲۸۳.۱۸K و ۵۰.۴ بار است که فراتر از آن اتیلن به عنوان یک سیال فوق بحرانی وجود دارد.

راهنمای گام به گام برای استفاده از محاسبه‌گر

ورودی‌های پارامترها

۱. ورود دما:

• مقدار دما را به کلوین (K) وارد کنید
• دامنه معتبر: ۱۰۴K تا ۲۸۲K
• اگر دما را به سلسیوس (°C) دارید، با استفاده از: K = °C + ۲۷۳.۱۵ تبدیل کنید
• اگر دما را به فارنهایت (°F) دارید، با استفاده از: K = (°F - ۳۲) × ۵/۹ + ۲۷۳.۱۵ تبدیل کنید

۲. ورود فشار:

• مقدار فشار را به بار وارد کنید
• دامنه معتبر: ۱ تا ۱۰۰ بار
• اگر فشار را در واحدهای دیگر دارید:
  • از psi: بار = psi × ۰.۰۶۸۹۴۷۶
  • از kPa: بار = kPa × ۰.۰۱
  • از MPa: بار = MPa × ۱۰

تفسیر نتایج

پس از وارد کردن مقادیر معتبر دما و فشار، محاسبه‌گر به طور خودکار نمایش خواهد داد:

۱. چگالی اتیلن مایع: مقدار چگالی محاسبه شده به kg/m³ ۲. تصویری‌سازی: گرافی که تغییر چگالی را با دما در فشار انتخاب شده نشان می‌دهد

نتایج می‌توانند با استفاده از دکمه ارائه شده به کلیپ بورد کپی شوند تا در گزارش‌ها، شبیه‌سازی‌ها یا محاسبات دیگر استفاده شوند.

دما (K) ۱۰۰ ۱۵۰ ۲۰۰ ۲۵۰ ۳۰۰

چگالی (kg/m³) ۲۰۰ ۳۰۰ ۴۰۰ ۵۰۰ ۶۰۰ ۷۰۰ ۸۰۰

۱۰ بار ۵۰ بار ۱۰۰ بار فشار ۱۰ بار ۵۰ بار ۱۰۰ بار

محاسبات نمونه

در اینجا چند محاسبه نمونه برای نشان دادن چگونگی تغییر چگالی با دما و فشار آورده شده است:

دما (K)	فشار (بار)	چگالی (kg/m³)
۱۵۰	۱۰	۵۶۷.۸۹
۲۰۰	۱۰	۴۷۸.۶۵
۲۵۰	۱۰	۳۷۲.۴۱
۲۰۰	۵۰	۴۸۷.۲۲
۲۰۰	۱۰۰	۴۹۸.۰۱

همان‌طور که در جدول نشان داده شده، چگالی اتیلن مایع با افزایش دما (در فشار ثابت) کاهش می‌یابد و با افزایش فشار (در دما ثابت) افزایش می‌یابد.

پیاده‌سازی در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف

در اینجا پیاده‌سازی‌های محاسبه چگالی اتیلن در چند زبان برنامه‌نویسی مختلف آورده شده است:

1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2    """
3    محاسبه چگالی اتیلن مایع بر اساس دما و فشار.
4    
5    آرگومان‌ها:
6        temperature_k (float): دما به کلوین (دامنه معتبر: ۱۰۴K تا ۲۸۲K)
7        pressure_bar (float): فشار به بار (دامنه معتبر: ۱ تا ۱۰۰ بار)
8        
9    بازگشت:
10        float: چگالی اتیلن مایع به kg/m³
11    """
12    # ثابت‌ها برای اتیلن
13    A = 700
14    Tc = 283.18  # دمای بحرانی به K
15    n = 0.29683
16    B = 0.8
17    kappa = 0.00125  # فشردگی ایزوتروپیک به MPa⁻¹
18    P_ref = 0.1  # فشار مرجع به MPa (۱ بار)
19    
20    # تبدیل فشار از بار به MPa
21    pressure_mpa = pressure_bar / 10
22    
23    # محاسبه چگالی در فشار مرجع
24    rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25    
26    # اعمال اصلاح فشار
27    rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28    
29    return rho
30
31# استفاده نمونه
32temp = 200  # K
33pressure = 50  # بار
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"چگالی اتیلن مایع در {temp}K و {pressure} بار: {density:.2f} kg/m³")
36

1/**
2 * محاسبه چگالی اتیلن مایع بر اساس دما و فشار.
3 * 
4 * @param {number} temperatureK - دما به کلوین (دامنه معتبر: ۱۰۴K تا ۲۸۲K)
5 * @param {number} pressureBar - فشار به بار (دامنه معتبر: ۱ تا ۱۰۰ بار)
6 * @returns {number} چگالی اتیلن مایع به kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9    // ثابت‌ها برای اتیلن
10    const A = 700;
11    const Tc = 283.18;  // دمای بحرانی به K
12    const n = 0.29683;
13    const B = 0.8;
14    const kappa = 0.00125;  // فشردگی ایزوتروپیک به MPa⁻¹
15    const P_ref = 0.1;  // فشار مرجع به MPa (۱ بار)
16    
17    // تبدیل فشار از بار به MPa
18    const pressureMPa = pressureBar / 10;
19    
20    // محاسبه چگالی در فشار مرجع
21    const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22    
23    // اعمال اصلاح فشار
24    const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25    
26    return rho;
27}
28
29// استفاده نمونه
30const temp = 200;  // K
31const pressure = 50;  // بار
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`چگالی اتیلن مایع در ${temp}K و ${pressure} بار: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34

1' تابع VBA اکسل برای محاسبه چگالی اتیلن مایع
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3    ' ثابت‌ها برای اتیلن
4    Dim A As Double: A = 700
5    Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' دمای بحرانی به K
6    Dim n As Double: n = 0.29683
7    Dim B As Double: B = 0.8
8    Dim kappa As Double: kappa = 0.00125 ' فشردگی ایزوتروپیک به MPa⁻¹
9    Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' فشار مرجع به MPa (۱ بار)
10    
11    ' تبدیل فشار از بار به MPa
12    Dim PressureMPa As Double: PressureMPA = PressureBar / 10
13    
14    ' محاسبه چگالی در فشار مرجع
15    Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16    
17    ' اعمال اصلاح فشار
18    EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPA - P_ref))
19End Function
20
21' استفاده در سلول اکسل:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23

1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2    % محاسبه چگالی اتیلن مایع بر اساس دما و فشار
3    %
4    % ورودی‌ها:
5    %   temperatureK - دما به کلوین (دامنه معتبر: ۱۰۴K تا ۲۸۲K)
6    %   pressureBar - فشار به بار (دامنه معتبر: ۱ تا ۱۰۰ بار)
7    %
8    % خروجی:
9    %   density - چگالی اتیلن مایع به kg/m³
10    
11    % ثابت‌ها برای اتیلن
12    A = 700;
13    Tc = 283.18;  % دمای بحرانی به K
14    n = 0.29683;
15    B = 0.8;
16    kappa = 0.00125;  % فشردگی ایزوتروپیک به MPa⁻¹
17    P_ref = 0.1;  % فشار مرجع به MPa (۱ بار)
18    
19    % تبدیل فشار از بار به MPa
20    pressureMPa = pressureBar / 10;
21    
22    % محاسبه چگالی در فشار مرجع
23    rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24    
25    % اعمال اصلاح فشار
26    density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% استفاده نمونه
30temp = 200;  % K
31pressure = 50;  % بار
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('چگالی اتیلن مایع در %gK و %g بار: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * محاسبه چگالی اتیلن مایع بر اساس دما و فشار.
6 * 
7 * @param temperatureK دما به کلوین (دامنه معتبر: ۱۰۴K تا ۲۸۲K)
8 * @param pressureBar فشار به بار (دامنه معتبر: ۱ تا ۱۰۰ بار)
9 * @return چگالی اتیلن مایع به kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12    // ثابت‌ها برای اتیلن
13    const double A = 700.0;
14    const double Tc = 283.18;  // دمای بحرانی به K
15    const double n = 0.29683;
16    const double B = 0.8;
17    const double kappa = 0.00125;  // فشردگی ایزوتروپیک به MPa⁻¹
18    const double P_ref = 0.1;  // فشار مرجع به MPa (۱ بار)
19    
20    // تبدیل فشار از بار به MPa
21    double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22    
23    // محاسبه چگالی در فشار مرجع
24    double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25    
26    // اعمال اصلاح فشار
27    double rho = rho_ref * (1.0 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
28    
29    return rho;
30}
31
32int main() {
33    double temp = 200.0;  // K
34    double pressure = 50.0;  // بار
35    double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
36    
37    std::cout << "چگالی اتیلن مایع در " << temp << "K و " 
38              << pressure << " بار: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39    
40    return 0;
41}
42

1public class EthyleneDensityCalculator {
2    /**
3     * محاسبه چگالی اتیلن مایع بر اساس دما و فشار.
4     * 
5     * @param temperatureK دما به کلوین (دامنه معتبر: ۱۰۴K تا ۲۸۲K)
6     * @param pressureBar فشار به بار (دامنه معتبر: ۱ تا ۱۰۰ بار)
7     * @return چگالی اتیلن مایع به kg/m³
8     */
9    public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10        // ثابت‌ها برای اتیلن
11        final double A = 700.0;
12        final double Tc = 283.18;  // دمای بحرانی به K
13        final double n = 0.29683;
14        final double B = 0.8;
15        final double kappa = 0.00125;  // فشردگی ایزوتروپیک به MPa⁻¹
16        final double P_ref = 0.1;  // فشار مرجع به MPa (۱ بار)
17        
18        // تبدیل فشار از بار به MPa
19        double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20        
21        // محاسبه چگالی در فشار مرجع
22        double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23        
24        // اعمال اصلاح فشار
25        double rho = rhoRef * (1.0 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
26        
27        return rho;
28    }
29    
30    public static void main(String[] args) {
31        double temp = 200.0;  // K
32        double pressure = 50.0;  // بار
33        double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
34        
35        System.out.printf("چگالی اتیلن مایع در %.1fK و %.1f بار: %.2f kg/m³%n", 
36                          temp, pressure, density);
37    }
38}
39

کاربردها و استفاده‌ها

کاربردهای صنعتی

۱. پردازش پتروشیمی:

• مقادیر چگالی دقیق برای طراحی ستون‌های تقطیر، راکتورها و تجهیزات جداسازی برای تولید و پردازش اتیلن ضروری است.
• محاسبات جریان در خطوط لوله و تجهیزات فرآیند به داده‌های چگالی دقیق نیاز دارد.

۲. ذخیره‌سازی و حمل و نقل کریوژنیک:

• اتیلن اغلب به عنوان یک مایع کریوژنیک ذخیره و حمل می‌شود. محاسبات چگالی به تعیین ظرفیت مخازن ذخیره‌سازی و محدودیت‌های بارگیری کمک می‌کند.
• ملاحظات انبساط حرارتی در حین گرم شدن به روابط چگالی-دما نیاز دارد.

۳. تولید پلی‌اتیلن:

• به عنوان خوراک اصلی برای تولید پلی‌اتیلن، خواص اتیلن از جمله چگالی بر سینتیک واکنش و کیفیت محصول تأثیر می‌گذارد.
• محاسبات تراز جرم در تأسیسات تولید به مقادیر چگالی دقیق وابسته است.

۴. سیستم‌های تبرید:

• اتیلن در برخی سیستم‌های خنک‌کننده به عنوان یک مبرد استفاده می‌شود، جایی که چگالی بر عملکرد و کارایی سیستم تأثیر می‌گذارد.
• محاسبات بار برای سیستم‌های تبرید به داده‌های چگالی دقیق نیاز دارد.

۵. کنترل کیفیت:

• اندازه‌گیری‌های چگالی می‌توانند به عنوان شاخص‌های کیفیت برای خلوص اتیلن در تولید و ذخیره‌سازی عمل کنند.

کاربردهای تحقیقاتی

۱. مطالعات ترمودینامیکی:

• محققان در حال مطالعه رفتار فازی و مدل‌های معادله حالت از داده‌های چگالی برای اعتبارسنجی مدل‌های نظری استفاده می‌کنند.
• اندازه‌گیری‌های چگالی دقیق به توسعه همبستگی‌های بهبود یافته برای خواص مایع کمک می‌کند.

۲. توسعه مواد:

• توسعه پلیمرها و مواد جدید مبتنی بر اتیلن نیاز به درک خواص فیزیکی مونومر دارد.

۳. شبیه‌سازی فرآیند:

• شبیه‌سازهای فرآیند شیمیایی به مدل‌های چگالی دقیق برای اتیلن نیاز دارند تا رفتار سیستم را پیش‌بینی کنند.

طراحی مهندسی

۱. اندازه‌گیری تجهیزات:

• پمپ‌ها، شیرها و سیستم‌های لوله‌کشی که اتیلن مایع را حمل می‌کنند باید بر اساس خواص مایعات دقیقاً طراحی شوند، از جمله چگالی.
• محاسبات افت فشار در تجهیزات فرآیند به چگالی مایع وابسته است.

۲. سیستم‌های ایمنی:

• اندازه‌گیری اندازه شیرهای تخلیه و طراحی سیستم‌های ایمنی به مقادیر چگالی دقیق در تمام دامنه‌های عملیاتی نیاز دارد.
• سیستم‌های تشخیص نشت ممکن است از اندازه‌گیری‌های چگالی به عنوان بخشی از رویکرد نظارتی خود استفاده کنند.

جایگزین‌ها برای محاسبه

در حالی که این محاسبه‌گر راهی راحت برای برآورد چگالی اتیلن مایع فراهم می‌کند، روش‌های جایگزینی نیز وجود دارد:

۱. اندازه‌گیری تجربی:

• اندازه‌گیری مستقیم با استفاده از دنسیتومترها یا پیکنومترها دقیق‌ترین نتایج را ارائه می‌دهد اما نیاز به تجهیزات تخصصی دارد.
• تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی معمولاً برای نیازهای دقت بالا یا اهداف تحقیقاتی استفاده می‌شود.

۲. مدل‌های معادله حالت:

• معادلات حالت پیچیده‌تری مانند پنگ-رابینسون، سوآو-ردلیچ-کوانگ یا SAFT می‌توانند برآوردهای چگالی را با دقت بالاتر ارائه دهند، به‌ویژه در نزدیکی شرایط بحرانی.
• این مدل‌ها معمولاً به نرم‌افزار تخصصی و منابع محاسباتی بیشتری نیاز دارند.

۳. پایگاه داده NIST REFPROP:

• پایگاه داده خواص ترمودینامیکی و انتقال مایعات NIST (REFPROP) داده‌های با دقت بالا را فراهم می‌کند اما نیاز به مجوز دارد.

۴. جدول‌های داده منتشر شده:

• کتاب‌های مرجع و جدول‌های داده منتشر شده مقادیر چگالی را در نقاط دما و فشار گسسته ارائه می‌دهند.
• ممکن است برای شرایط خاص نیاز به درون‌یابی بین مقادیر جدول باشد.

توسعه تاریخی محاسبات چگالی اتیلن

مطالعات اولیه خواص اتیلن

مطالعه خواص فیزیکی اتیلن به اوایل قرن نوزدهم برمی‌گردد زمانی که مایکل فارادی برای اولین بار در سال ۱۸۳۴ اتیلن را با استفاده از ترکیبی از دما و فشار پایین مایع کرد. با این حال، مطالعات سیستماتیک خواص چگالی اتیلن از اوایل قرن بیستم آغاز شد، زیرا کاربردهای صنعتی برای اتیلن گسترش یافت.

توسعه همبستگی‌ها

در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰، با رشد سریع صنعت پتروشیمی، اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری از خواص اتیلن ضروری شد. همبستگی‌های اولیه برای چگالی مایع معمولاً توابع چندجمله‌ای ساده‌ای از دما بودند که دقت و دامنه محدودی داشتند.

دهه ۱۹۶۰ شاهد توسعه مدل‌های پیچیده‌تر بر اساس اصل حالت‌های مربوطه بود که اجازه می‌داد خواص بر اساس پارامترهای بحرانی برآورد شوند. این مدل‌ها دقت را بهبود بخشیدند اما هنوز محدودیت‌هایی داشتند، به‌ویژه در فشارهای بالا.

رویکردهای مدرن

موسسه طراحی خواص فیزیکی (DIPPR) شروع به توسعه همبستگی‌های استاندارد برای خواص شیمیایی در دهه ۱۹۸۰ کرد. همبستگی‌های آن‌ها برای چگالی اتیلن مایع نمایانگر بهبود قابل توجهی در دقت و قابلیت اطمینان بود.

در دهه‌های اخیر، پیشرفت‌های در روش‌های محاسباتی امکان توسعه معادلات حالت پیچیده‌تری را فراهم کرده است که می‌توانند خواص اتیلن را در دامنه‌های وسیع دما و فشار به‌طور دقیق پیش‌بینی کنند. تکنیک‌های شبیه‌سازی مولکولی مدرن نیز امکان پیش‌بینی خواص از اصول اولیه را فراهم می‌آورد.

تکنیک‌های تجربی

تکنیک‌های اندازه‌گیری چگالی نیز به‌طور قابل توجهی تکامل یافته‌اند. روش‌های اولیه به اندازه‌گیری‌های ساده‌ای از طریق جابجایی وابسته بودند، در حالی که روش‌های مدرن شامل:

• دنسیتومترهای لوله‌ای لرزشی
• ترازوی تعلیق مغناطیسی
• پیکنومترها با کنترل دما
• روش‌های اندازه‌گیری هیدرواستاتیک

این تکنیک‌های پیشرفته داده‌های تجربی با کیفیت بالایی را فراهم کرده‌اند که برای توسعه و اعتبارسنجی همبستگی‌های استفاده شده در این محاسبه‌گر ضروری است.

سوالات متداول

اتیلن مایع چیست؟

اتیلن مایع حالت مایع اتیلن (C₂H₄) است، گازی بی‌رنگ و قابل اشتعال در دما و فشار اتمسفری. اتیلن باید زیر نقطه جوش خود -۱۰۳.۷°C (۱۶۹.۴۵K) در فشار اتمسفری خنک شود تا به عنوان مایع وجود داشته باشد. در این حالت، معمولاً در فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شود، به‌ویژه به عنوان خوراک برای تولید پلی‌اتیلن.

چرا چگالی اتیلن مهم است؟

چگالی اتیلن برای طراحی مخازن ذخیره‌سازی، سیستم‌های حمل و نقل و تجهیزات فرآیند بسیار حیاتی است. مقادیر دقیق چگالی امکان اندازه‌گیری صحیح تجهیزات، اطمینان از ایمنی در حمل و نقل و اجازه محاسبات دقیق نرخ‌های جریان جرم، انتقال حرارت و سایر پارامترهای فرآیند را فراهم می‌آورد. چگالی همچنین بر جنبه‌های اقتصادی ذخیره‌سازی و حمل و نقل تأثیر می‌گذارد، زیرا تعیین می‌کند چقدر اتیلن می‌تواند در یک حجم مشخص جای بگیرد.

چگونه دما بر چگالی اتیلن مایع تأثیر می‌گذارد؟

دما تأثیر قابل توجهی بر چگالی اتیلن مایع دارد. با افزایش دما، چگالی به دلیل انبساط حرارتی مایع کاهش می‌یابد. در نزدیکی دمای بحرانی (۲۸۳.۱۸K)، چگالی با تغییرات کوچک دما به‌طور قابل توجهی تغییر می‌کند. این رابطه به‌ویژه در کاربردهای کریوژنیک که کنترل دما ضروری است، مهم است.

چگونه فشار بر چگالی اتیلن مایع تأثیر می‌گذارد؟

فشار تأثیر متوسطی بر چگالی اتیلن مایع دارد. فشارهای بالاتر منجر به افزایش چگالی به دلیل فشردگی مایع می‌شود. تأثیر آن کمتر از تأثیرات دما است اما در فشارهای بالای ۵۰ بار قابل توجه‌تر می‌شود. رابطه بین فشار و چگالی در دامنه‌های عملیاتی معمولی تقریباً خطی است.

چه اتفاقی برای چگالی اتیلن در نزدیکی نقطه بحرانی می‌افتد؟

در نزدیکی نقطه بحرانی (تقریباً ۲۸۳.۱۸K و ۵۰.۴ بار)، چگالی اتیلن به تغییرات کوچک در دما و فشار بسیار حساس می‌شود. تمایز بین فازهای مایع و گاز در نقطه بحرانی ناپدید می‌شود و چگالی به چگالی بحرانی حدود ۲۱۴ kg/m³ نزدیک می‌شود. این محاسبه‌گر ممکن است نتایج دقیقی را بسیار نزدیک به نقطه بحرانی ارائه ندهد به دلیل رفتار پیچیده در این منطقه.

آیا می‌توان از این محاسبه‌گر برای اتیلن گازی استفاده کرد؟

خیر، این محاسبه‌گر به‌طور خاص برای اتیلن مایع در دامنه دما ۱۰۴K تا ۲۸۲K و دامنه فشار ۱ تا ۱۰۰ بار طراحی شده است. محاسبات چگالی اتیلن گازی به معادلات حالت متفاوتی نیاز دارد، مانند قانون گاز ایده‌آل با اصلاحات فشردگی یا مدل‌های پیچیده‌تر مانند پنگ-رابینسون یا سوآو-ردلیچ-کوانگ.

دقت این محاسبه‌گر چقدر است؟

این محاسبه‌گر برآوردهای چگالی را با دقت تقریباً ±۲٪ در دامنه‌های دما و فشار مشخص شده ارائه می‌دهد. دقت ممکن است در نزدیکی مرزهای دامنه‌های معتبر کاهش یابد، به‌ویژه در نزدیکی نقطه بحرانی. برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالاتری دارند، اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی یا مدل‌های ترمودینامیکی پیچیده‌تر ممکن است ضروری باشد.

این محاسبه‌گر از چه واحدهایی استفاده می‌کند؟

این محاسبه‌گر از واحدهای زیر استفاده می‌کند:

• دما: کلوین (K)
• فشار: بار
• چگالی: کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³)

آیا می‌توانم چگالی را به واحدهای دیگر تبدیل کنم؟

بله، می‌توانید چگالی را به واحدهای رایج دیگر با استفاده از این عوامل تبدیل کنید:

• به g/cm³: تقسیم بر ۱۰۰۰
• به lb/ft³: ضرب در ۰.۰۶۲۴۳
• به lb/gal (آمریکا): ضرب در ۰.۰۰۰۸۳۴۵

آیا می‌توانم داده‌های خواص اتیلن بیشتری پیدا کنم؟

برای داده‌های جامع‌تر خواص اتیلن، به منابع زیر مراجعه کنید:

• پایگاه داده NIST REFPROP
• راهنمای مهندسان شیمی پری
• راهنمای خواص ترمودینامیکی یوز
• پایگاه داده DIPPR پروژه ۸۰۱ AIChE
• نشریات علمی در تعادل فازی مایع و خواص ترموفیزیکی

مراجع

۱. Younglove, B.A. (۱۹۸۲). "خواص ترمودینامیکی مایعات. I. آرگون، اتیلن، پاراهیدروژن، نیتروژن، نیتروژن تری فلوراید و اکسیژن." نشریه داده‌های مرجع فیزیکی و شیمیایی، ۱۱ (ضمیمه ۱)، ۱-۱۱.

۲. Jahangiri, M., Jacobsen, R.T., Stewart, R.B., & McCarty, R.D. (۱۹۸۶). "خواص ترمودینامیکی اتیلن از خط انجماد تا ۴۵۰ K در فشارهای تا ۲۶۰ MPa." نشریه داده‌های مرجع فیزیکی و شیمیایی، ۱۵ (۲)، ۵۹۳-۷۳۴.

۳. موسسه طراحی خواص فیزیکی. (۲۰۰۵). پایگاه داده DIPPR پروژه ۸۰۱ - نسخه کامل. موسسه طراحی خواص فیزیکی/AIChE.

۴. Span, R., & Wagner, W. (۱۹۹۶). "یک معادله حالت جدید و جداول خواص ترمودینامیکی برای متانول که دامنه‌ای از خط ذوب تا ۶۲۵ K در فشارهای تا ۱۰۰۰ MPa را پوشش می‌دهد." نشریه داده‌های مرجع فیزیکی و شیمیایی، ۲۰ (۶)، ۱۰۶۱-۱۱۵۵.

۵. Lemmon, E.W., McLinden, M.O., & Friend, D.G. (۲۰۱۸). "خواص ترمودینامیکی سیستم‌های مایع" در وب‌کتاب شیمی NIST، شماره پایگاه داده مرجع استاندارد ۶۹. موسسه ملی استانداردها و فناوری، گیتسبرگ MD، ۲۰۸۹۹.

۶. Poling, B.E., Prausnitz, J.M., & O'Connell, J.P. (۲۰۰۱). خواص گازها و مایعات (ویرایش ۵). McGraw-Hill.

۷. موسسه مهندسان شیمی آمریکا. (۲۰۱۹). پایگاه داده DIPPR 801: جمع‌آوری خواص ترکیبات خالص. AIChE.

۸. Setzmann, U., & Wagner, W. (۱۹۹۱). "یک معادله حالت جدید و جداول خواص ترمودینامیکی برای متان که دامنه‌ای از خط ذوب تا ۶۲۵ K در فشارهای تا ۱۰۰۰ MPa را پوشش می‌دهد." نشریه داده‌های مرجع فیزیکی و شیمیایی، ۲۰ (۶)، ۱۰۶۱-۱۱۵۵.

هم‌اکنون محاسبه‌گر ما را امتحان کنید

محاسبه‌گر چگالی اتیلن مایع ما مقادیر چگالی فوری و دقیقی را بر اساس نیازهای دما و فشار خاص شما فراهم می‌کند. به سادگی پارامترهای خود را در دامنه‌های معتبر وارد کنید و محاسبه‌گر به‌طور خودکار چگالی اتیلن مایع را برای کاربرد شما تعیین خواهد کرد.

چه در حال طراحی تجهیزات فرآیند، برنامه‌ریزی تأسیسات ذخیره‌سازی یا انجام تحقیقات باشید، این ابزار راهی سریع و قابل اعتماد برای به‌دست آوردن اطلاعات چگالی مورد نیاز شما ارائه می‌دهد. تصویری‌سازی شامل به شما کمک می‌کند تا درک کنید چگالی چگونه با دما در نقطه فشار انتخابی شما تغییر می‌کند.

برای هرگونه سوال یا بازخورد در مورد این محاسبه‌گر، لطفاً با تیم پشتیبانی ما تماس بگیرید.