Apskaičiuokite skysčio etileno tankį remiantis temperatūros (104K-282K) ir slėgio (1-100 bar) įvestimis. Naudoja DIPPR koreliaciją su slėgio korekcija, siekiant tiksliai įvertinti tankį naftos chemijos taikymuose.
Galiojantis diapazonas: 104K - 282K
Galiojantis diapazonas: 1 - 100 bar
Skysčio Etileno Tankio Skaičiuoklė yra specializuotas įrankis, sukurtas tiksliai nustatyti skysčio etileno tankį, remiantis temperatūros ir slėgio įvestimis. Etilenas (C₂H₄) yra viena svarbiausių organinių junginių naftos chemijos pramonėje, tarnaujanti kaip pagrindinė statybinė medžiaga daugeliui produktų, įskaitant plastiką, antifrizą ir sintetinius pluoštus. Supratimas apie skysčio etileno tankį yra labai svarbus inžinerijos taikymams, procesų projektavimui, saugojimo klausimams ir transportavimo logistikai pramonėse, pradedant naftos chemijos gamyba ir baigiant šaldymo sistemomis.
Ši skaičiuoklė naudoja tikslius termodinamikos modelius, kad įvertintų skysčio etileno tankį per įvairius temperatūros (104K iki 282K) ir slėgio (1 iki 100 bar) intervalus, teikdama inžinieriams, mokslininkams ir pramonės specialistams patikimus duomenis jų taikymams. Skysčio etileno tankis žymiai kinta priklausomai nuo temperatūros ir slėgio, todėl tikslūs skaičiavimai yra būtini tinkamam sistemos projektavimui ir veikimui.
Skysčio etileno tankis apskaičiuojamas naudojant modifikuotą DIPPR (Fizinių Savybių Dizaino Instituto) koreliaciją su slėgio korekcija. Šis metodas suteikia tikslius tankio įvertinimus etileno skysčio fazės regione.
Pagrindinė lygtis skysčio etileno tankiui apskaičiuoti esant referenciniam slėgiui yra:
Kur:
Norint atsižvelgti į slėgio poveikį, taikomas slėgio korekcijos terminas:
Kur:
Šis skaičiavimo modelis galioja tam tikruose ribose:
Už šių ribų etilenas gali egzistuoti dujinėje arba superkritinėje būsenoje, reikalaujančioje kitų skaičiavimo metodų. Etileno kritinė taškas yra maždaug 283.18K ir 50.4 bar, už kurios etilenas egzistuoja kaip superkritinis skystis.
Temperatūros Įvedimas:
Slėgio Įvedimas:
Įvedus galiojančias temperatūros ir slėgio vertes, skaičiuoklė automatiškai parodys:
Rezultatus galima kopijuoti į iškarpinę naudojant pateiktą mygtuką, kad būtų galima naudoti ataskaitose, simuliacijose ar kituose skaičiavimuose.
Štai keletas pavyzdinių skaičiavimų, kad parodytume, kaip tankis kinta su temperatūra ir slėgiu:
Temperatūra (K) | Slėgis (bar) | Tankis (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Kaip matyti lentelėje, skysčio etileno tankis mažėja didėjant temperatūrai (pastoviu slėgiu) ir didėja didėjant slėgiui (pastoviu temperatūru).
Štai skysčio etileno tankio skaičiavimo kodo įgyvendinimai keliose programavimo kalbose:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Apskaičiuoti skysčio etileno tankį, remiantis temperatūra ir slėgiu.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Temperatūra Kelvinais (galiojantis intervalas: 104K iki 282K)
7 pressure_bar (float): Slėgis baru (galiojantis intervalas: 1 iki 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Skysčio etileno tankis kg/m³
11 """
12 # Etileno konstantos
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Kritinė temperatūra K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Izoterminė suspaudžiamumo koeficientas MPa⁻¹ skystam etilenui
18 P_ref = 0.1 # Referencinis slėgis MPa (1 bar)
19
20 # Konvertuoti slėgį iš barų į MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Apskaičiuoti tankį esant referenciniam slėgiui
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Taikyti slėgio korekciją
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Pavyzdinė naudojimo
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Skysčio etileno tankis esant {temp}K ir {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Apskaičiuoti skysčio etileno tankį, remiantis temperatūra ir slėgiu.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Temperatūra Kelvinais (galiojantis intervalas: 104K iki 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Slėgis baru (galiojantis intervalas: 1 iki 100 bar)
6 * @returns {number} Skysčio etileno tankis kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Etileno konstantos
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Kritinė temperatūra K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Izoterminė suspaudžiamumo koeficientas MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Referencinis slėgis MPa (1 bar)
16
17 // Konvertuoti slėgį iš barų į MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Apskaičiuoti tankį esant referenciniam slėgiui
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Taikyti slėgio korekciją
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Pavyzdinė naudojimo
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Skysčio etileno tankis esant ${temp}K ir ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Excel VBA funkcija skysčio etileno tankio apskaičiavimui
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Etileno konstantos
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Kritinė temperatūra 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 ' Izoterminė suspaudžiamumo koeficientas MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Referencinis slėgis MPa (1 bar)
10
11 ' Konvertuoti slėgį iš barų į MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPa = PressureBar / 10
13
14 ' Apskaičiuoti tankį esant referenciniam slėgiui
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Taikyti slėgio korekciją
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPa - P_ref))
19End Function
20
21' Naudojimas Excel langelyje:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Apskaičiuoti skysčio etileno tankį, remiantis temperatūra ir slėgiu
3 %
4 % Įvestys:
5 % temperatureK - Temperatūra Kelvinais (galiojantis intervalas: 104K iki 282K)
6 % pressureBar - Slėgis baru (galiojantis intervalas: 1 iki 100 bar)
7 %
8 % Išvestis:
9 % tankis - Skysčio etileno tankis kg/m³
10
11 % Etileno konstantos
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Kritinė temperatūra K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Izoterminė suspaudžiamumo koeficientas MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Referencinis slėgis MPa (1 bar)
18
19 % Konvertuoti slėgį iš barų į MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Apskaičiuoti tankį esant referenciniam slėgiui
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Taikyti slėgio korekciją
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPA - P_ref));
27end
28
29% Pavyzdinė naudojimo
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Skysčio etileno tankis esant %gK ir %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Apskaičiuoti skysčio etileno tankį, remiantis temperatūra ir slėgiu.
6 *
7 * @param temperatureK Temperatūra Kelvinais (galiojantis intervalas: 104K iki 282K)
8 * @param pressureBar Slėgis baru (galiojantis intervalas: 1 iki 100 bar)
9 * @return Skysčio etileno tankis kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Etileno konstantos
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Kritinė temperatūra K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Izoterminė suspaudžiamumo koeficientas MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Referencinis slėgis MPa (1 bar)
19
20 // Konvertuoti slėgį iš barų į MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Apskaičiuoti tankį esant referenciniam slėgiui
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Taikyti slėgio korekciją
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; // bar
35 double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
36
37 std::cout << "Skysčio etileno tankis esant " << temp << "K ir "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Apskaičiuoti skysčio etileno tankį, remiantis temperatūra ir slėgiu.
4 *
5 * @param temperatureK Temperatūra Kelvinais (galiojantis intervalas: 104K iki 282K)
6 * @param pressureBar Slėgis baru (galiojantis intervalas: 1 iki 100 bar)
7 * @return Skysčio etileno tankis kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Etileno konstantos
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Kritinė temperatūra K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Izoterminė suspaudžiamumo koeficientas MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Referencinis slėgis MPa (1 bar)
17
18 // Konvertuoti slėgį iš barų į MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Apskaičiuoti tankį esant referenciniam slėgiui
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Taikyti slėgio korekciją
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; // bar
33 double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
34
35 System.out.printf("Skysčio etileno tankis esant %.1fK ir %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Naftos Chemijos Apdorojimas:
Kriogeninis Saugojimas ir Transportavimas:
Polietileno Gamyba:
Šaldymo Sistemose:
Kokybės Kontrolė:
Termodinaminiai Tyrimai:
Medžiagų Plėtra:
Procesų Simuliacija:
Įrangos Dydžio Nustatymas:
Saugos Sistemos:
Nors ši skaičiuoklė suteikia patogų būdą įvertinti skysčio etileno tankį, yra ir alternatyvių požiūrių:
Eksperimentinis Matavimas:
Būsenos Lygties Modeliai:
NIST REFPROP Duomenų Bazė:
Paskelbtos Duomenų Lentelės:
Etileno fizinių savybių tyrimai prasidėjo XIX amžiaus pradžioje, kai Michael Faraday pirmą kartą skystino etileną 1834 metais, naudodamas žemos temperatūros ir aukšto slėgio derinį. Tačiau sistemingas skysčio etileno tankio tyrimas prasidėjo XX amžiaus pradžioje, kai etileno pramoniniai taikymai išaugo.
1940-aisiais ir 1950-aisiais, kai naftos chemijos pramonė sparčiai augo, tapo būtina tiksliau matuoti etileno savybes. Ankstyvosios tankio koreliacijos paprastai buvo paprastos polinomų funkcijos temperatūrai, turinčios ribotą tikslumą ir diapazoną.
1960-aisiais buvo sukurti sudėtingesni modeliai, pagrįsti atitinkamų būsenų principu, leidžiančiu savybes įvertinti remiantis kritiniais parametrais. Šie modeliai pagerino tikslumą, tačiau vis dar turėjo apribojimų, ypač esant aukštiems slėgiams.
Fizinių Savybių Dizaino Institutas (DIPPR) pradėjo kurti standartizuotas koreliacijas cheminėms savybėms 1980-aisiais. Jų koreliacijos skysčio etileno tankiui atstovavo reikšmingą tikslumo ir patikimumo patobulinimą.
Pastaraisiais dešimtmečiais skaičiavimo metodų pažanga leido sukurti sudėtingesnes būsenos lygtis, kurios gali tiksliai prognozuoti etileno savybes per platų temperatūros ir slėgio diapazoną. Šiuolaikinės molekulinės simuliacijos technikos taip pat leidžia prognozuoti savybes iš pirmųjų principų.
Skysčio tankio matavimo technikos taip pat žymiai išsivystė. Ankstyvosios metodikos priklausė nuo paprastų išstūmimo metodų, o modernios metodikos apima:
Šios pažangios technikos suteikė aukštos kokybės eksperimentinius duomenis, reikalingus kurti ir patvirtinti koreliacijas, naudojamas šioje skaičiuoklėje.
Skystas etilenas yra etileno (C₂H₄) skystoji būsena, bespalvis, degus dujas esant kambario temperatūrai ir atmosferiniam slėgiui. Etilenas turi būti atšaldytas žemiau savo virimo taško -103.7°C (169.45K) esant atmosferiniam slėgiui, kad egzistuotų kaip skystis. Šioje būsenoje jis dažnai naudojamas pramoninėse procesuose, ypač kaip žaliava polietileno gamybai.
Etileno tankis yra labai svarbus projektuojant saugojimo talpas, transportavimo sistemas ir proceso įrangą. Tikslios tankio vertės leidžia tinkamai nustatyti įrangos dydį, užtikrinti saugumą tvarkant ir leisti tiksliai apskaičiuoti masės srauto greičius, šilumos perdavimą ir kitus proceso parametrus. Tankis taip pat veikia saugojimo ir transportavimo ekonomiką, nes jis nustato, kiek etileno gali būti talpinama tam tikrame tūryje.
Temperatūra turi didelę įtaką skysčio etileno tankiui. Didėjant temperatūrai, tankis mažėja dėl skysčio šiluminio išsiplėtimo. Artėjant prie kritinės temperatūros (283.18K), tankis kinta dramatiškiau su mažais temperatūros svyravimais. Šis santykis yra ypač svarbus kriogeninėse taikymuose, kur temperatūros kontrolė yra būtina.
Slėgis turi vidutinį poveikį skysčio etileno tankiui. Didėjant slėgiui, tankis šiek tiek padidėja dėl skysčio suspaudimo. Poveikis yra mažiau ryškus nei temperatūros poveikis, tačiau tampa reikšmingesnis slėgiams virš 50 bar. Santykis tarp slėgio ir tankio yra maždaug linijinis normaliame veikimo diapazone.
Arti kritinio taško (maždaug 283.18K ir 50.4 bar) etileno tankis tampa labai jautrus mažiems temperatūros ir slėgio pokyčiams. Kritiniame taške dingsta skysčio ir dujų fazių atskirtis, o tankis artėja prie kritinio tankio, maždaug 214 kg/m³. Skaičiuoklė gali nesuteikti tikslių rezultatų labai arti kritinio taško dėl sudėtingo elgesio šioje srityje.
Ne, ši skaičiuoklė yra specialiai sukurta skysčio etilenui per temperatūros intervalą nuo 104K iki 282K ir slėgio intervalą nuo 1 iki 100 bar. Dujinio etileno tankio skaičiavimams reikalingos kitos būsenos lygties, tokios kaip idealių dujų dėsnis su suspaudžiamumo korekcijomis arba sudėtingesni modeliai, tokie kaip Peng-Robinson arba Soave-Redlich-Kwong.
Skaičiuoklė teikia tankio įvertinimus su maždaug ±2% tikslumu nurodytuose temperatūros ir slėgio ribose. Tikslumas gali sumažėti artėjant prie galiojimo ribų, ypač arti kritinio taško. Taikymams, reikalaujantiems didesnio tikslumo, gali prireikti laboratorinių matavimų arba sudėtingesnių termodinamikos modelių.
Skaičiuoklė naudoja šiuos vienetus:
Taip, galite konvertuoti tankį į kitus dažnai naudojamus vienetus, naudodami šiuos konversijos koeficientus:
Daugiau išsamių etileno savybių duomenų galite rasti tokiuose šaltiniuose kaip:
Younglove, B.A. (1982). "Thermophysical Properties of Fluids. I. Argon, Ethylene, Parahydrogen, Nitrogen, Nitrogen Trifluoride, and Oxygen." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 11(Supplement 1), 1-11.
Jahangiri, M., Jacobsen, R.T., Stewart, R.B., & McCarty, R.D. (1986). "Thermodynamic properties of ethylene from the freezing line to 450 K at pressures to 260 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 15(2), 593-734.
Design Institute for Physical Properties. (2005). DIPPR Project 801 - Full Version. Design Institute for Physical Property Research/AIChE.
Span, R., & Wagner, W. (1996). "A new equation of state for carbon dioxide covering the fluid region from the triple‐point temperature to 1100 K at pressures up to 800 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 25(6), 1509-1596.
Lemmon, E.W., McLinden, M.O., & Friend, D.G. (2018). "Thermophysical Properties of Fluid Systems" in NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899.
Poling, B.E., Prausnitz, J.M., & O'Connell, J.P. (2001). The Properties of Gases and Liquids (5th ed.). McGraw-Hill.
American Institute of Chemical Engineers. (2019). DIPPR 801 Database: Data Compilation of Pure Compound Properties. AIChE.
Setzmann, U., & Wagner, W. (1991). "A new equation of state and tables of thermodynamic properties for methane covering the range from the melting line to 625 K at pressures up to 1000 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 20(6), 1061-1155.
Mūsų Skysčio Etileno Tankio Skaičiuoklė suteikia momentinius, tikslius tankio vertes, remiantis jūsų specifiniais temperatūros ir slėgio reikalavimais. Tiesiog įveskite savo parametrus galiojančiuose ribose, ir skaičiuoklė automatiškai nustatys skysčio etileno tankį jūsų taikymui.
Nesvarbu, ar projektuojate proceso įrangą, planuojate saugojimo įrenginius, ar atliekate tyrimus, šis įrankis siūlo greitą ir patikimą būdą gauti jums reikalingą tankio informaciją. Įtraukta vizualizacija padeda suprasti, kaip tankis kinta su temperatūra pasirinktu slėgiu.
Jei turite klausimų ar atsiliepimų apie šią skaičiuoklę, prašome susisiekti su mūsų palaikymo komanda.
Raskite daugiau įrankių, kurie gali būti naudingi jūsų darbo eiga.