Aprēķiniet šķidra etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūras (104K-282K) un spiediena (1-100 bāri) ievadiem. Izmanto DIPPR korelāciju ar spiediena koriģēšanu, lai nodrošinātu precīzu blīvuma novērtējumu naftas ķīmijas pielietojumos.
Derīgais diapazons: 104K - 282K
Derīgais diapazons: 1 - 100 bar
Šķidrā etilēna blīvuma kalkulators ir specializēts rīks, kas izstrādāts, lai precīzi noteiktu šķidrā etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūras un spiediena ievadiem. Etilēns (C₂H₄) ir viens no svarīgākajiem organiskajiem savienojumiem naftas ķīmijas nozarē, kalpojot kā pamata celtniecības bloks daudziem produktiem, tostarp plastmasām, antifrīziem un sintētiskām šķiedrām. Izpratne par šķidrā etilēna blīvumu ir būtiska inženierijas lietojumiem, procesu projektēšanai, uzglabāšanas apsvērumiem un transportēšanas loģistikai nozarēs, kas svārstās no naftas ķīmijas ražošanas līdz dzesēšanas sistēmām.
Šis kalkulators izmanto precīzus termodinamikas modeļus, lai novērtētu šķidrā etilēna blīvumu plašā temperatūras (104K līdz 282K) un spiediena (1 līdz 100 bāri) diapazonā, sniedzot inženieriem, zinātniekiem un nozares profesionāļiem uzticamus datus viņu lietojumiem. Šķidrā etilēna blīvums ievērojami mainās atkarībā no temperatūras un spiediena, padarot precīzus aprēķinus par būtisku pareizai sistēmas projektēšanai un darbībai.
Šķidrā etilēna blīvums tiek aprēķināts, izmantojot modificētu DIPPR (Design Institute for Physical Properties) korelāciju ar spiediena koriģēšanu. Šis pieejas veids nodrošina precīzus blīvuma novērtējumus etilēna šķidrās fāzes reģionā.
Pamatvienādojums, lai aprēķinātu šķidrā etilēna blīvumu pie atsauces spiediena, ir:
Kur:
Lai ņemtu vērā spiediena ietekmi, tiek piemērota spiediena koriģēšanas daļa:
Kur:
Šis aprēķinu modelis ir derīgs noteiktos diapazonos:
Ārpus šiem diapazoniem etilēns var pastāvēt gāzveida vai superkritiskā stāvoklī, kas prasa citus aprēķinu paņēmienus. Etilēna kritiskā punkta apstākļi ir aptuveni 283.18K un 50.4 bāri, pēc kuriem etilēns pastāv superkritiskā šķidrumā.
Temperatūras ievade:
Spiediena ievade:
Pēc derīgu temperatūras un spiediena vērtību ievades kalkulators automātiski parādīs:
Rezultātus var kopēt uz starpliktuvi, izmantojot sniegto pogu, lai izmantotu ziņojumos, simulācijās vai citos aprēķinos.
Šeit ir daži piemēru aprēķini, lai parādītu, kā blīvums mainās ar temperatūru un spiedienu:
Temperatūra (K) | Spiediens (bāri) | Blīvums (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Kā redzams tabulā, šķidrā etilēna blīvums samazinās, palielinoties temperatūrai (konkrētā spiedienā), un palielinās, palielinoties spiedienam (konkrētā temperatūrā).
Šeit ir kodu īstenojumi šķidrā etilēna blīvuma aprēķināšanai vairākās programmēšanas valodās:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Aprēķina šķidrā etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūru un spiedienu.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Temperatūra Kelvinos (derīgais diapazons: 104K līdz 282K)
7 pressure_bar (float): Spiediens bāros (derīgais diapazons: 1 līdz 100 bāri)
8
9 Returns:
10 float: Šķidrā etilēna blīvums kg/m³
11 """
12 # Etilēna konstantes
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Kritiskā temperatūra K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Izotermiskā kompresibilitāte MPa⁻¹ šķidrā etilēna gadījumā
18 P_ref = 0.1 # Atsauces spiediens MPa (1 bārs)
19
20 # Pārvērš spiedienu no bāriem uz MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Aprēķina blīvumu pie atsauces spiediena
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Piemēro spiediena koriģēšanu
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Piemēra izmantošana
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bārs
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Šķidrā etilēna blīvums pie {temp}K un {pressure} bāri: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Aprēķina šķidrā etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūru un spiedienu.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Temperatūra Kelvinos (derīgais diapazons: 104K līdz 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Spiediens bāros (derīgais diapazons: 1 līdz 100 bāri)
6 * @returns {number} Šķidrā etilēna blīvums kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Etilēna konstantes
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Kritiskā temperatūra K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Izotermiskā kompresibilitāte MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Atsauces spiediens MPa (1 bārs)
16
17 // Pārvērš spiedienu no bāriem uz MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Aprēķina blīvumu pie atsauces spiediena
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Piemēro spiediena koriģēšanu
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Piemēra izmantošana
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bārs
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Šķidrā etilēna blīvums pie ${temp}K un ${pressure} bāri: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Excel VBA funkcija šķidrā etilēna blīvuma aprēķināšanai
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Etilēna konstantes
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Kritiskā 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 ' Izotermiskā kompresibilitāte MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Atsauces spiediens MPa (1 bārs)
10
11 ' Pārvērš spiedienu no bāriem uz MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPA = PressureBar / 10
13
14 ' Aprēķina blīvumu pie atsauces spiediena
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Piemēro spiediena koriģēšanu
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPA - P_ref))
19End Function
20
21' Izmantošana Excel šūnā:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Aprēķina šķidrā etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūru un spiedienu
3 %
4 % Ievadi:
5 % temperatureK - Temperatūra Kelvinos (derīgais diapazons: 104K līdz 282K)
6 % pressureBar - Spiediens bāros (derīgais diapazons: 1 līdz 100 bāri)
7 %
8 % Izvade:
9 % density - Šķidrā etilēna blīvums kg/m³
10
11 % Etilēna konstantes
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Kritiskā temperatūra K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Izotermiskā kompresibilitāte MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Atsauces spiediens MPa (1 bārs)
18
19 % Pārvērš spiedienu no bāriem uz MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Aprēķina blīvumu pie atsauces spiediena
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Piemēro spiediena koriģēšanu
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Piemēra izmantošana
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bārs
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Šķidrā etilēna blīvums pie %gK un %g bāri: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Aprēķina šķidrā etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūru un spiedienu.
6 *
7 * @param temperatureK Temperatūra Kelvinos (derīgais diapazons: 104K līdz 282K)
8 * @param pressureBar Spiediens bāros (derīgais diapazons: 1 līdz 100 bāri)
9 * @return Šķidrā etilēna blīvums kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Etilēna konstantes
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Kritiskā temperatūra K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Izotermiskā kompresibilitāte MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Atsauces spiediens MPa (1 bārs)
19
20 // Pārvērš spiedienu no bāriem uz MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Aprēķina blīvumu pie atsauces spiediena
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Piemēro spiediena koriģēšanu
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; // bārs
35 double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
36
37 std::cout << "Šķidrā etilēna blīvums pie " << temp << "K un "
38 << pressure << " bāri: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Aprēķina šķidrā etilēna blīvumu, pamatojoties uz temperatūru un spiedienu.
4 *
5 * @param temperatureK Temperatūra Kelvinos (derīgais diapazons: 104K līdz 282K)
6 * @param pressureBar Spiediens bāros (derīgais diapazons: 1 līdz 100 bāri)
7 * @return Šķidrā etilēna blīvums kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Etilēna konstantes
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Kritiskā temperatūra K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Izotermiskā kompresibilitāte MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Atsauces spiediens MPa (1 bārs)
17
18 // Pārvērš spiedienu no bāriem uz MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Aprēķina blīvumu pie atsauces spiediena
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Piemēro spiediena koriģēšanu
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; // bārs
33 double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
34
35 System.out.printf("Šķidrā etilēna blīvums pie %.1fK un %.1f bāri: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Naftas ķīmijas apstrāde:
Kriogēnā uzglabāšana un transportēšana:
Polietilēna ražošana:
Dzesēšanas sistēmas:
Kvalitātes kontrole:
Termodinamikas pētījumi:
Materiālu attīstība:
Procesu simulācija:
Iekārtu izmērošana:
Drošības sistēmas:
Lai gan šis kalkulators nodrošina ērtu veidu, kā novērtēt šķidrā etilēna blīvumu, ir arī alternatīvas pieejas:
Eksperimentāla mērīšana:
Stāvokļa vienādojumu modeļi:
NIST REFPROP datu bāze:
Publicētie datu tabulas:
Etilēna fizikālo īpašību pētījumi sākās 19. gadsimta sākumā, kad Maikls Faradejs pirmo reizi šķidrināja etilēnu 1834. gadā, izmantojot zemas temperatūras un augsta spiediena kombināciju. Tomēr sistemātiski pētījumi par šķidrā etilēna blīvumu sākās 20. gadsimta sākumā, kad etilēna rūpnieciskās lietojumprogrammas paplašinājās.
un 1950. gados, kad naftas ķīmijas nozare strauji aug, kļuva nepieciešami precīzāki etilēna īpašību mērījumi. Agrīnas korelācijas šķidrā blīvuma aprēķināšanai parasti bija vienkāršas polinomu funkcijas temperatūras atkarībā, ar ierobežotu precizitāti un diapazonu.
gados tika izstrādāti sarežģītāki modeļi, kas balstījās uz atbilstošo stāvokļu principu, kas ļāva īpašības novērtēt, pamatojoties uz kritiskajiem parametriem. Šie modeļi uzlaboja precizitāti, taču joprojām bija ierobežojumi, īpaši augsta spiediena apstākļos.
Design Institute for Physical Properties (DIPPR) sāka izstrādāt standartizētas korelācijas ķīmisko īpašību aprēķināšanai 1980. gados. To korelācijas šķidrā etilēna blīvumam pārstāvēja būtisku precizitātes un uzticamības uzlabošanu.
Pēdējo desmitgažu laikā progresi skaitļošanas metodēs ir ļāvuši izstrādāt sarežģītākus stāvokļa vienādojumus, kas var precīzi prognozēt etilēna īpašības plašā temperatūras un spiediena diapazonā. Mūsdienu molekulārie simulācijas paņēmieni arī ļauj prognozēt īpašības no pirmprincipiem.
Mērīšanas tehnikas šķidrā blīvuma noteikšanai ir arī ievērojami attīstījušās. Agrīnas metodes paļāvās uz vienkāršām pārvietošanas tehnikām, bet mūsdienu metodes ietver:
Šīs uzlabotās tehnikas ir nodrošinājušas augstas kvalitātes eksperimentālos datus, kas nepieciešami, lai izstrādātu un validētu korelācijas, kas izmantotas šajā kalkulatorā.
Šķidrs etilēns ir etilēna (C₂H₄) šķidrā stāvokļa forma, kas ir bezkrāsains, uzliesmojošs gāze istabas temperatūrā un atmosfēras spiedienā. Etilēnu jāatdzesē zem tā viršanas punkta -103.7°C (169.45K) pie atmosfēras spiediena, lai tas pastāvētu kā šķidrs. Šajā stāvoklī to bieži izmanto rūpnieciskajos procesos, it īpaši kā izejmateriālu polietilēna ražošanā.
Etilēna blīvums ir būtisks, lai projektētu uzglabāšanas tvertnes, transportēšanas sistēmas un procesu iekārtas. Precīzi blīvuma dati ļauj pareizi izmērīt iekārtu izmērus, nodrošināt drošību apstrādē un ļauj precīzi aprēķināt masas plūsmas ātrumus, siltuma pārnesi un citus procesu parametrus. Blīvums arī ietekmē uzglabāšanas un transportēšanas ekonomiku, jo tas nosaka, cik daudz etilēna var ietilpt noteiktā tilpumā.
Temperatūrai ir būtiska ietekme uz šķidrā etilēna blīvumu. Palielinoties temperatūrai, blīvums samazinās, jo šķidrums paplašinās. Tuvojoties kritiskajai temperatūrai (283.18K), blīvums mainās dramatiski ar nelielām temperatūras svārstībām. Šī attiecība ir īpaši svarīga kriogēnās lietojumprogrammās, kur temperatūras kontrole ir būtiska.
Spiedienam ir mērena ietekme uz šķidrā etilēna blīvumu. Augstāki spiedieni rezultējas nedaudz augstākos blīvumos, jo šķidrums tiek saspiests. Efekts ir mazāk izteikts nekā temperatūras ietekme, bet kļūst nozīmīgāks spiedienos virs 50 bāriem. Attiecība starp spiedienu un blīvumu ir aptuveni lineāra normālā darbības diapazonā.
Tuvojoties kritiskajam punktam (aptuveni 283.18K un 50.4 bāri), etilēna blīvums kļūst ļoti jutīgs pret nelielām temperatūras un spiediena izmaiņām. Nošķiršana starp šķidro un gāzveida fāzēm pazūd kritiskajā punktā, un blīvums tuvojas kritiskajam blīvumam, kas ir aptuveni 214 kg/m³. Kalkulators var nesniegt precīzus rezultātus ļoti tuvu kritiskajam punktam, ņemot vērā sarežģīto uzvedību šajā reģionā.
Nē, šis kalkulators ir īpaši izstrādāts šķidram etilēnam temperatūras diapazonā no 104K līdz 282K un spiediena diapazonā no 1 līdz 100 bāriem. Gāzveida etilēna blīvuma aprēķiniem ir nepieciešami citi stāvokļa vienādojumi, piemēram, ideālā gāzes likums ar kompresibilitātes koriģēšanu vai sarežģītāki modeļi, piemēram, Peng-Robinson vai Soave-Redlich-Kwong.
Kalkulators sniedz blīvuma novērtējumus ar precizitāti aptuveni ±2% noteiktajā temperatūras un spiediena diapazonā. Precizitāte var samazināties tuvu derīgo diapazonu robežām, īpaši tuvu kritiskajam punktam. Lietojumiem, kas prasa augstāku precizitāti, var būt nepieciešami laboratorijas mērījumi vai sarežģītāki termodinamikas modeļi.
Kalkulators izmanto šādas vienības:
Jā, jūs varat pārvērst blīvumu citās izplatītās vienībās, izmantojot šos pārvēršanas koeficientus:
Lai iegūtu visaptverošākus etilēna īpašību datus, konsultējieties ar šādiem resursiem:
Younglove, B.A. (1982). "Termofizikālās īpašības šķidrumiem. I. Argons, etilēns, parahidrogens, slāpeklis, slāpekļa trifluorīds un skābeklis." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 11(Supplement 1), 1-11.
Jahangiri, M., Jacobsen, R.T., Stewart, R.B., & McCarty, R.D. (1986). "Termodinamikālās īpašības etilēna no sasalšanas līnijas līdz 450 K pie spiedieniem līdz 260 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 15(2), 593-734.
Design Institute for Physical Properties. (2005). DIPPR Project 801 - Pilna versija. Design Institute for Physical Property Research/AIChE.
Span, R., & Wagner, W. (1996). "Jauns stāvokļa vienādojums un termodinamikas īpašību tabulas metānam, kas aptver diapazonu no sasalšanas līnijas līdz 625 K pie spiedieniem līdz 1000 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 25(6), 1509-1596.
Lemmon, E.W., McLinden, M.O., & Friend, D.G. (2018). "Termofizikālās īpašības šķidruma sistēmām" 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). Gāzu un šķidrumu īpašības (5. izdevums). McGraw-Hill.
American Institute of Chemical Engineers. (2019). DIPPR 801 datu bāze: Tīru savienojumu īpašību datu apkopošana. AIChE.
Setzmann, U., & Wagner, W. (1991). "Jauns stāvokļa vienādojums un termodinamikas īpašību tabulas metānam, kas aptver diapazonu no sasalšanas līnijas līdz 625 K pie spiedieniem līdz 1000 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 20(6), 1061-1155.
Mūsu šķidrā etilēna blīvuma kalkulators nodrošina tūlītējus, precīzus blīvuma vērtējumus, pamatojoties uz jūsu specifiskajām temperatūras un spiediena prasībām. Vienkārši ievadiet savus parametrus derīgajos diapazonos, un kalkulators automātiski noteiks šķidrā etilēna blīvumu jūsu lietojumam.
Neatkarīgi no tā, vai jūs projektējat procesu iekārtas, plānojat uzglabāšanas iekārtas vai veicat pētījumus, šis rīks piedāvā ātru un uzticamu veidu, kā iegūt nepieciešamo blīvuma informāciju. Iekļautā vizualizācija palīdz jums saprast, kā blīvums mainās ar temperatūru pie izvēlētā spiediena punkta.
Ja jums ir jautājumi vai atsauksmes par šo kalkulatoru, lūdzu, sazinieties ar mūsu atbalsta komandu.
Atklājiet vairāk rīku, kas varētu būt noderīgi jūsu darbplūsmai