Bereken de dichtheid van vloeibare ethyleen op basis van temperatuur (104K-282K) en druk (1-100 bar) invoer. Gebruikt DIPPR-correlatie met drukcorrectie voor een nauwkeurige dichtheidsschatting in petrochemische toepassingen.
Geldig bereik: 104K - 282K
Geldig bereik: 1 - 100 bar
De Vloeibaar Ethyleen Dichtheid Calculator is een gespecialiseerde tool die is ontworpen om de dichtheid van vloeibaar ethyleen nauwkeurig te bepalen op basis van temperatuur- en drukinvoer. Ethyleen (C₂H₄) is een van de belangrijkste organische verbindingen in de petrochemische industrie en dient als een fundamenteel bouwsteen voor tal van producten, waaronder kunststoffen, antivries en synthetische vezels. Het begrijpen van de dichtheid van vloeibaar ethyleen is cruciaal voor engineeringtoepassingen, procesontwerp, opslagoverwegingen en transportlogistiek in sectoren variërend van petrochemische productie tot koelsystemen.
Deze calculator maakt gebruik van nauwkeurige thermodynamische modellen om de dichtheid van vloeibaar ethyleen te schatten over een scala van temperaturen (104K tot 282K) en drukken (1 tot 100 bar), en biedt ingenieurs, wetenschappers en industrieprofessionals betrouwbare gegevens voor hun toepassingen. De dichtheid van vloeibaar ethyleen varieert aanzienlijk met temperatuur en druk, waardoor nauwkeurige berekeningen essentieel zijn voor een goed systeemontwerp en -operatie.
De dichtheid van vloeibaar ethyleen wordt berekend met behulp van een gewijzigde DIPPR (Design Institute for Physical Properties) correlatie met drukcorrectie. Deze aanpak biedt nauwkeurige dichtheidschattings over het vloeibare fasegebied van ethyleen.
De basisvergelijking voor het berekenen van de dichtheid van vloeibaar ethyleen bij referentiedruk is:
Waarbij:
Om rekening te houden met de drukeffecten, wordt een drukcorrectieterm toegepast:
Waarbij:
Dit berekeningsmodel is geldig binnen specifieke bereiken:
Buiten deze bereiken kan ethyleen zich in gasvormige of superkritische toestanden bevinden, waarvoor andere berekeningsmethoden nodig zijn. Het kritische punt van ethyleen ligt op ongeveer 283.18K en 50.4 bar, waarboven ethyleen als een superkritische vloeistof bestaat.
Temperatuurinvoer:
Drukinvoer:
Na het invoeren van geldige temperatuur- en drukwaarden, zal de calculator automatisch weergeven:
De resultaten kunnen met de bijbehorende knop naar het klembord worden gekopieerd voor gebruik in rapporten, simulaties of andere berekeningen.
Hier zijn enkele voorbeeldberekeningen om te demonstreren hoe de dichtheid varieert met temperatuur en druk:
Temperatuur (K) | Druk (bar) | Dichtheid (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Zoals in de tabel te zien is, neemt de dichtheid van vloeibaar ethyleen af met toenemende temperatuur (bij constante druk) en neemt toe met toenemende druk (bij constante temperatuur).
Hier zijn code-implementaties van de berekening van de dichtheid van vloeibaar ethyleen in verschillende programmeertalen:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Bereken de dichtheid van vloeibaar ethyleen op basis van temperatuur en druk.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Temperatuur in Kelvin (geldig bereik: 104K tot 282K)
7 pressure_bar (float): Druk in bar (geldig bereik: 1 tot 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Dichtheid van vloeibaar ethyleen in kg/m³
11 """
12 # Constanten voor ethyleen
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Kritische temperatuur in K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Isothermische samendrukbaarheid in MPa⁻¹
18 P_ref = 0.1 # Referentiedruk in MPa (1 bar)
19
20 # Converteer druk van bar naar MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Bereken dichtheid bij referentiedruk
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Pas drukcorrectie toe
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Voorbeeld gebruik
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Dichtheid van vloeibaar ethyleen bij {temp}K en {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Bereken de dichtheid van vloeibaar ethyleen op basis van temperatuur en druk.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Temperatuur in Kelvin (geldig bereik: 104K tot 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Druk in bar (geldig bereik: 1 tot 100 bar)
6 * @returns {number} Dichtheid van vloeibaar ethyleen in kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Constanten voor ethyleen
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Kritische temperatuur in K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Isothermische samendrukbaarheid in MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Referentiedruk in MPa (1 bar)
16
17 // Converteer druk van bar naar MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Bereken dichtheid bij referentiedruk
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Pas drukcorrectie toe
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Voorbeeld gebruik
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Dichtheid van vloeibaar ethyleen bij ${temp}K en ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Excel VBA Functie voor Berekening van Dichtheid van Vloeibaar Ethyleen
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Constanten voor ethyleen
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Kritische temperatuur in 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 ' Isothermische samendrukbaarheid in MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Referentiedruk in MPa (1 bar)
10
11 ' Converteer druk van bar naar MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPA = PressureBar / 10
13
14 ' Bereken dichtheid bij referentiedruk
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Pas drukcorrectie toe
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPA - P_ref))
19End Function
20
21' Gebruik in Excel cel:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Bereken de dichtheid van vloeibaar ethyleen op basis van temperatuur en druk
3 %
4 % Invoer:
5 % temperatureK - Temperatuur in Kelvin (geldig bereik: 104K tot 282K)
6 % pressureBar - Druk in bar (geldig bereik: 1 tot 100 bar)
7 %
8 % Uitvoer:
9 % density - Dichtheid van vloeibaar ethyleen in kg/m³
10
11 % Constanten voor ethyleen
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Kritische temperatuur in K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Isothermische samendrukbaarheid in MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Referentiedruk in MPa (1 bar)
18
19 % Converteer druk van bar naar MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Bereken dichtheid bij referentiedruk
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Pas drukcorrectie toe
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Voorbeeld gebruik
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Dichtheid van vloeibaar ethyleen bij %gK en %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Bereken de dichtheid van vloeibaar ethyleen op basis van temperatuur en druk.
6 *
7 * @param temperatureK Temperatuur in Kelvin (geldig bereik: 104K tot 282K)
8 * @param pressureBar Druk in bar (geldig bereik: 1 tot 100 bar)
9 * @return Dichtheid van vloeibaar ethyleen in kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Constanten voor ethyleen
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Kritische temperatuur in K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Isothermische samendrukbaarheid in MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Referentiedruk in MPa (1 bar)
19
20 // Converteer druk van bar naar MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Bereken dichtheid bij referentiedruk
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Pas drukcorrectie toe
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 << "Dichtheid van vloeibaar ethyleen bij " << temp << "K en "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Bereken de dichtheid van vloeibaar ethyleen op basis van temperatuur en druk.
4 *
5 * @param temperatureK Temperatuur in Kelvin (geldig bereik: 104K tot 282K)
6 * @param pressureBar Druk in bar (geldig bereik: 1 tot 100 bar)
7 * @return Dichtheid van vloeibaar ethyleen in kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Constanten voor ethyleen
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Kritische temperatuur in K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Isothermische samendrukbaarheid in MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Referentiedruk in MPa (1 bar)
17
18 // Converteer druk van bar naar MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Bereken dichtheid bij referentiedruk
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Pas drukcorrectie toe
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("Dichtheid van vloeibaar ethyleen bij %.1fK en %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Petrochemische Verwerking:
Cryogene Opslag en Transport:
Polyethyleen Productie:
Koelsystemen:
Kwaliteitscontrole:
Thermodynamische Studies:
Materiaalontwikkeling:
Processimulatie:
Apparatuursizing:
Veiligheidssystemen:
Hoewel deze calculator een handige manier biedt om de dichtheid van vloeibaar ethyleen te schatten, zijn er alternatieve benaderingen:
Experimentele Meting:
Toestandvergelijkingsmodellen:
NIST REFPROP Database:
Gepubliceerde Gegevens Tabellen:
De studie van de fysische eigenschappen van ethyleen dateert uit het begin van de 19e eeuw, toen Michael Faraday ethyleen voor het eerst vloeibaar maakte in 1834 met behulp van een combinatie van lage temperatuur en hoge druk. Systematische studies van de dichtheid van vloeibaar ethyleen begonnen echter pas in de vroege 20e eeuw, toen de industriële toepassingen voor ethyleen zich uitbreidden.
In de jaren '40 en '50, naarmate de petrochemische industrie snel groeide, werd het noodzakelijk om nauwkeurigere metingen van ethyleeneigenschappen te verkrijgen. Vroege correlaties voor vloeibare dichtheid waren doorgaans eenvoudige polynomiale functies van temperatuur, met beperkte nauwkeurigheid en bereik.
De jaren '60 zagen de ontwikkeling van meer geavanceerde modellen op basis van het principe van overeenkomstige toestanden, waarmee eigenschappen konden worden geschat op basis van kritische parameters. Deze modellen verbeterden de nauwkeurigheid, maar hadden nog steeds beperkingen, vooral bij hoge drukken.
Het Design Institute for Physical Properties (DIPPR) begon in de jaren '80 met het ontwikkelen van gestandaardiseerde correlaties voor chemische eigenschappen. Hun correlaties voor de dichtheid van vloeibaar ethyleen vertegenwoordigden een significante verbetering in nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.
In de afgelopen decennia hebben vooruitgangen in computationele methoden de ontwikkeling van complexere toestandvergelijkingen mogelijk gemaakt die ethyleen eigenschappen nauwkeurig kunnen voorspellen over brede bereiken van temperatuur en druk. Moderne moleculaire simulatie technieken stellen ook in staat om eigenschappen uit de eerste principes te voorspellen.
Meetmethoden voor vloeibare dichtheid zijn ook aanzienlijk geëvolueerd. Vroege methoden vertrouwden op eenvoudige vervangingsmethoden, terwijl moderne methoden omvatten:
Deze geavanceerde technieken hebben de hoogwaardige experimentele gegevens geleverd die nodig zijn om de correlaties te ontwikkelen en te valideren die in deze calculator worden gebruikt.
Vloeibaar ethyleen is de vloeibare toestand van ethyleen (C₂H₄), een kleurloos, brandbaar gas bij kamertemperatuur en atmosferische druk. Ethyleen moet worden gekoeld onder zijn kookpunt van -103,7°C (169,45K) bij atmosferische druk om als vloeistof te bestaan. In deze toestand wordt het vaak gebruikt in industriële processen, met name als grondstof voor de productie van polyethyleen.
De dichtheid van ethyleen is cruciaal voor het ontwerpen van opslagtanks, transportsystemen en procesapparatuur. Nauwkeurige dichtheidswaarden stellen een goed dimensioneren van apparatuur in staat, zorgen voor veiligheid bij de behandeling en stellen precieze berekeningen van massastromen, warmtetransport en andere procesparameters mogelijk. Dichtheid beïnvloedt ook de economie van opslag en transport, omdat het bepaalt hoeveel ethyleen in een bepaald volume kan worden opgeslagen.
Temperatuur heeft een aanzienlijke impact op de dichtheid van vloeibaar ethyleen. Naarmate de temperatuur toeneemt, neemt de dichtheid af door thermische uitzetting van de vloeistof. Dichtheid verandert dichter bij het kritische temperatuur (283.18K) met kleine temperatuurvariaties. Deze relatie is bijzonder belangrijk in cryogene toepassingen waar temperatuurcontrole essentieel is.
Druk heeft een gematigd effect op de dichtheid van vloeibaar ethyleen. Hogere drukken resulteren in iets hogere dichtheden door compressie van de vloeistof. Het effect is minder uitgesproken dan temperatuur effecten, maar wordt significanter bij drukken boven de 50 bar. De relatie tussen druk en dichtheid is ongeveer lineair binnen het normale bedrijfsbereik.
Dichtbij het kritische punt (ongeveer 283.18K en 50.4 bar) wordt de dichtheid van ethyleen zeer gevoelig voor kleine veranderingen in temperatuur en druk. Het onderscheid tussen vloeibare en gasvormige fasen verdwijnt bij het kritische punt, en de dichtheid benadert de kritische dichtheid van ongeveer 214 kg/m³. De calculator kan mogelijk geen nauwkeurige resultaten geven heel dicht bij het kritische punt vanwege het complexe gedrag in dit gebied.
Nee, deze calculator is specifiek ontworpen voor vloeibaar ethyleen binnen het temperatuur bereik van 104K tot 282K en druk bereik van 1 tot 100 bar. Berekeningen voor gasvormige ethyleen dichtheid vereisen andere toestandvergelijkingen, zoals de ideale gaswet met compressibiliteitscorrecties of complexere modellen zoals Peng-Robinson of Soave-Redlich-Kwong.
De calculator biedt dichtheidschattings met een nauwkeurigheid van ongeveer ±2% binnen de gespecificeerde temperatuur- en drukbereiken. De nauwkeurigheid kan afnemen nabij de grenzen van de geldige bereiken, vooral nabij het kritische punt. Voor toepassingen die hogere precisie vereisen, kunnen laboratoriummetingen of complexere thermodynamische modellen nodig zijn.
De calculator gebruikt de volgende eenheden:
Ja, u kunt de dichtheid naar andere gangbare eenheden omrekenen met behulp van deze conversiefactoren:
Voor meer uitgebreide ethyleen eigenschapsgegevens, raadpleeg bronnen zoals:
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 (5e 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.
Onze Vloeibaar Ethyleen Dichtheid Calculator biedt directe, nauwkeurige dichtheidswaarden op basis van uw specifieke temperatuur- en drukvereisten. Voer eenvoudig uw parameters in binnen de geldige bereiken, en de calculator zal automatisch de dichtheid van vloeibaar ethyleen voor uw toepassing bepalen.
Of u nu procesapparatuur ontwerpt, opslagfaciliteiten plant of onderzoek doet, deze tool biedt een snelle en betrouwbare manier om de dichtheidsinformatie te verkrijgen die u nodig heeft. De bijgevoegde visualisatie helpt u te begrijpen hoe de dichtheid verandert met temperatuur bij uw geselecteerde drukpunt.
Voor vragen of feedback over deze calculator, neem contact op met ons ondersteuningsteam.
Ontdek meer tools die handig kunnen zijn voor uw workflow