Oblicz gęstość ciekłego etylenu na podstawie temperatury (104K-282K) i ciśnienia (1-100 bar). Używa korelacji DIPPR z korekcją ciśnienia dla dokładnego oszacowania gęstości w zastosowaniach petrochemicznych.
Dopuszczalny zakres: 104K - 282K
Dopuszczalny zakres: 1 - 100 bar
Kalkulator Gęstości Cieczy Etylenowej to specjalistyczne narzędzie zaprojektowane w celu dokładnego określenia gęstości cieczy etylenowej na podstawie danych wejściowych dotyczących temperatury i ciśnienia. Etylen (C₂H₄) jest jednym z najważniejszych związków organicznych w przemyśle petrochemicznym, stanowiąc fundamentalny element dla wielu produktów, w tym tworzyw sztucznych, płynów chłodzących i włókien syntetycznych. Zrozumienie gęstości cieczy etylenowej jest kluczowe dla zastosowań inżynieryjnych, projektowania procesów, rozważań dotyczących przechowywania oraz logistyki transportu w branżach od produkcji petrochemicznej po systemy chłodnicze.
Ten kalkulator wykorzystuje precyzyjne modele termodynamiczne do oszacowania gęstości cieczy etylenowej w szerokim zakresie temperatur (104K do 282K) i ciśnień (1 do 100 bar), dostarczając inżynierom, naukowcom i profesjonalistom z branży wiarygodnych danych do ich zastosowań. Gęstość cieczy etylenowej znacznie różni się w zależności od temperatury i ciśnienia, co czyni dokładne obliczenia niezbędnymi do prawidłowego projektowania i działania systemów.
Gęstość cieczy etylenowej jest obliczana przy użyciu zmodyfikowanej korelacji DIPPR (Design Institute for Physical Properties) z poprawką ciśnienia. Podejście to zapewnia dokładne oszacowania gęstości w zakresie fazy cieczy etylenowej.
Podstawowe równanie do obliczania gęstości cieczy etylenowej przy ciśnieniu odniesienia to:
Gdzie:
Aby uwzględnić efekty ciśnienia, stosuje się poprawkę ciśnienia:
Gdzie:
Ten model obliczeń jest ważny w określonych zakresach:
Poza tymi zakresami etylen może występować w stanach gazowych lub nadkrytycznych, wymagających innych metod obliczeniowych. Punkt krytyczny etylenu znajduje się w przybliżeniu przy 283.18K i 50.4 bar, powyżej którego etylen występuje jako ciecz nadkrytyczna.
Wprowadzenie Temperatury:
Wprowadzenie Ciśnienia:
Po wprowadzeniu ważnych wartości temperatury i ciśnienia, kalkulator automatycznie wyświetli:
Wyniki można skopiować do schowka za pomocą podanego przycisku do wykorzystania w raportach, symulacjach lub innych obliczeniach.
Oto kilka przykładowych obliczeń, aby pokazać, jak gęstość zmienia się w zależności od temperatury i ciśnienia:
Temperatura (K) | Ciśnienie (bar) | Gęstość (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Jak pokazano w tabeli, gęstość cieczy etylenowej maleje wraz ze wzrostem temperatury (przy stałym ciśnieniu) i wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia (przy stałej temperaturze).
Oto implementacje obliczeń gęstości cieczy etylenowej w kilku językach programowania:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Oblicz gęstość cieczy etylenowej na podstawie temperatury i ciśnienia.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Temperatura w Kelvinach (ważny zakres: 104K do 282K)
7 pressure_bar (float): Ciśnienie w barach (ważny zakres: 1 do 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Gęstość cieczy etylenowej w kg/m³
11 """
12 # Stałe dla etylenu
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Temperatura krytyczna w K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Kompresyjność izotermiczna w MPa⁻¹
18 P_ref = 0.1 # Ciśnienie odniesienia w MPa (1 bar)
19
20 # Konwersja ciśnienia z barów na MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Oblicz gęstość przy ciśnieniu odniesienia
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Zastosuj poprawkę ciśnienia
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Przykładowe użycie
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Gęstość cieczy etylenowej przy {temp}K i {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Oblicz gęstość cieczy etylenowej na podstawie temperatury i ciśnienia.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Temperatura w Kelvinach (ważny zakres: 104K do 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Ciśnienie w barach (ważny zakres: 1 do 100 bar)
6 * @returns {number} Gęstość cieczy etylenowej w kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Stałe dla etylenu
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Temperatura krytyczna w K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Kompresyjność izotermiczna w MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Ciśnienie odniesienia w MPa (1 bar)
16
17 // Konwersja ciśnienia z barów na MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Oblicz gęstość przy ciśnieniu odniesienia
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Zastosuj poprawkę ciśnienia
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Przykładowe użycie
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Gęstość cieczy etylenowej przy ${temp}K i ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Funkcja VBA w Excelu do obliczania gęstości cieczy etylenowej
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Stałe dla etylenu
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Temperatura krytyczna w 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 ' Kompresyjność izotermiczna w MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Ciśnienie odniesienia w MPa (1 bar)
10
11 ' Konwersja ciśnienia z barów na MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPa = PressureBar / 10
13
14 ' Oblicz gęstość przy ciśnieniu odniesienia
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Zastosuj poprawkę ciśnienia
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPa - P_ref))
19End Function
20
21' Użycie w komórce Excela:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Oblicz gęstość cieczy etylenowej na podstawie temperatury i ciśnienia
3 %
4 % Wejścia:
5 % temperatureK - Temperatura w Kelvinach (ważny zakres: 104K do 282K)
6 % pressureBar - Ciśnienie w barach (ważny zakres: 1 do 100 bar)
7 %
8 % Wyjście:
9 % density - Gęstość cieczy etylenowej w kg/m³
10
11 % Stałe dla etylenu
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Temperatura krytyczna w K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Kompresyjność izotermiczna w MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Ciśnienie odniesienia w MPa (1 bar)
18
19 % Konwersja ciśnienia z barów na MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Oblicz gęstość przy ciśnieniu odniesienia
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Zastosuj poprawkę ciśnienia
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Przykładowe użycie
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Gęstość cieczy etylenowej przy %gK i %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Oblicz gęstość cieczy etylenowej na podstawie temperatury i ciśnienia.
6 *
7 * @param temperatureK Temperatura w Kelvinach (ważny zakres: 104K do 282K)
8 * @param pressureBar Ciśnienie w barach (ważny zakres: 1 do 100 bar)
9 * @return Gęstość cieczy etylenowej w kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Stałe dla etylenu
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Temperatura krytyczna w K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Kompresyjność izotermiczna w MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Ciśnienie odniesienia w MPa (1 bar)
19
20 // Konwersja ciśnienia z barów na MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Oblicz gęstość przy ciśnieniu odniesienia
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Zastosuj poprawkę ciśnienia
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 << "Gęstość cieczy etylenowej przy " << temp << "K i "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Oblicz gęstość cieczy etylenowej na podstawie temperatury i ciśnienia.
4 *
5 * @param temperatureK Temperatura w Kelvinach (ważny zakres: 104K do 282K)
6 * @param pressureBar Ciśnienie w barach (ważny zakres: 1 do 100 bar)
7 * @return Gęstość cieczy etylenowej w kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Stałe dla etylenu
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Temperatura krytyczna w K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Kompresyjność izotermiczna w MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Ciśnienie odniesienia w MPa (1 bar)
17
18 // Konwersja ciśnienia z barów na MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Oblicz gęstość przy ciśnieniu odniesienia
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Zastosuj poprawkę ciśnienia
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("Gęstość cieczy etylenowej przy %.1fK i %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Przetwarzanie Petrochemiczne:
Przechowywanie i Transport w Warunkach Kryogenicznych:
Produkcja Polietylenu:
Systemy Chłodnicze:
Kontrola Jakości:
Badania Termodynamiczne:
Rozwój Materiałów:
Symulacja Procesów:
Wielkości Urządzeń:
Systemy Bezpieczeństwa:
Chociaż ten kalkulator zapewnia wygodny sposób oszacowania gęstości cieczy etylenowej, istnieją alternatywne podejścia:
Pomiar Eksperymentalny:
Modele Równań Stanu:
Baza Danych NIST REFPROP:
Opublikowane Tabele Danych:
Badania fizycznych właściwości etylenu sięgają początków XIX wieku, kiedy to Michael Faraday po raz pierwszy skroplił etylen w 1834 roku, używając kombinacji niskiej temperatury i wysokiego ciśnienia. Jednak systematyczne badania gęstości cieczy etylenowej rozpoczęły się na początku XX wieku, gdy przemysł etylenowy zaczął się rozwijać.
W latach 40. i 50. XX wieku, w miarę jak przemysł petrochemiczny szybko rósł, stało się konieczne dokładniejsze pomiary właściwości etylenu. Wczesne korelacje dla gęstości cieczy były zazwyczaj prostymi funkcjami wielomianowymi temperatury, z ograniczoną dokładnością i zakresem.
Lata 60. przyniosły rozwój bardziej wyrafinowanych modeli opartych na zasadzie odpowiadających stanów, które umożliwiły oszacowanie właściwości na podstawie parametrów krytycznych. Modele te poprawiły dokładność, ale nadal miały ograniczenia, szczególnie przy wysokich ciśnieniach.
Instytut Projektowania Właściwości Fizycznych (DIPPR) rozpoczął opracowywanie standardowych korelacji dla właściwości chemicznych w latach 80. XX wieku. Ich korelacje dla gęstości cieczy etylenowej stanowiły znaczną poprawę w dokładności i niezawodności.
W ostatnich dziesięcioleciach postępy w metodach obliczeniowych umożliwiły rozwój bardziej złożonych równań stanu, które mogą dokładnie przewidywać właściwości etylenu w szerokim zakresie temperatury i ciśnienia. Nowoczesne techniki symulacji molekularnej również pozwalają na przewidywanie właściwości z pierwszych zasad.
Techniki pomiarowe dla gęstości cieczy również znacząco się rozwinęły. Wczesne metody opierały się na prostych technikach wypierania, podczas gdy nowoczesne metody obejmują:
Te zaawansowane techniki dostarczyły wysokiej jakości danych eksperymentalnych potrzebnych do opracowania i walidacji korelacji używanych w tym kalkulatorze.
Ciecz etylenowa to stan ciekły etylenu (C₂H₄), bezbarwnego, łatwopalnego gazu w temperaturze pokojowej i ciśnieniu atmosferycznym. Etylen musi być schłodzony poniżej swojej temperatury wrzenia -103.7°C (169.45K) przy ciśnieniu atmosferycznym, aby występować jako ciecz. W tym stanie jest powszechnie stosowany w procesach przemysłowych, szczególnie jako surowiec do produkcji polietylenu.
Gęstość etylenu jest kluczowa dla projektowania zbiorników magazynowych, systemów transportowych i urządzeń procesowych. Dokładne wartości gęstości umożliwiają prawidłowe wymiarowanie sprzętu, zapewniają bezpieczeństwo w obsłudze oraz pozwalają na precyzyjne obliczenia przepływów masowych, wymiany ciepła i innych parametrów procesowych. Gęstość wpływa również na ekonomię przechowywania i transportu, ponieważ określa, ile etylenu można pomieścić w danej objętości.
Temperatura ma znaczący wpływ na gęstość cieczy etylenowej. Wraz ze wzrostem temperatury gęstość maleje z powodu rozszerzalności cieplnej cieczy. W pobliżu temperatury krytycznej (283.18K) gęstość zmienia się bardziej dramatycznie przy niewielkich zmianach temperatury. Ta zależność jest szczególnie ważna w zastosowaniach kriogenicznych, gdzie kontrola temperatury jest niezbędna.
Ciśnienie ma umiarkowany wpływ na gęstość cieczy etylenowej. Wyższe ciśnienia prowadzą do nieznacznego wzrostu gęstości z powodu kompresji cieczy. Efekt ten jest mniej wyraźny niż wpływ temperatury, ale staje się bardziej znaczący przy ciśnieniach powyżej 50 bar. Związek między ciśnieniem a gęstością jest w przybliżeniu liniowy w normalnym zakresie pracy.
W pobliżu punktu krytycznego (w przybliżeniu 283.18K i 50.4 bar) gęstość etylenu staje się bardzo wrażliwa na niewielkie zmiany temperatury i ciśnienia. Różnica między fazami cieczy a gazu znika w punkcie krytycznym, a gęstość zbliża się do gęstości krytycznej wynoszącej około 214 kg/m³. Kalkulator może nie dostarczać dokładnych wyników bardzo blisko punktu krytycznego z powodu złożonego zachowania w tym obszarze.
Nie, ten kalkulator jest specjalnie zaprojektowany do cieczy etylenowej w zakresie temperatury 104K do 282K i ciśnienia 1 do 100 bar. Obliczenia gęstości gazowego etylenu wymagają innych równań stanu, takich jak prawo gazu idealnego z poprawkami kompresyjności lub bardziej złożonymi modelami, takimi jak Peng-Robinson lub Soave-Redlich-Kwong.
Kalkulator dostarcza oszacowania gęstości z dokładnością około ±2% w określonych zakresach temperatury i ciśnienia. Dokładność może maleć w pobliżu granic ważności, szczególnie blisko punktu krytycznego. W przypadku zastosowań wymagających wyższej precyzji mogą być konieczne pomiary laboratoryjne lub bardziej złożone modele termodynamiczne.
Kalkulator używa następujących jednostek:
Tak, możesz przeliczyć gęstość na inne powszechnie stosowane jednostki, używając tych współczynników konwersji:
Aby uzyskać bardziej kompleksowe dane o właściwościach etylenu, zapoznaj się z zasobami takimi jak:
Nasz Kalkulator Gęstości Cieczy Etylenowej zapewnia natychmiastowe, dokładne wartości gęstości na podstawie Twoich specyficznych wymagań dotyczących temperatury i ciśnienia. Po prostu wprowadź swoje parametry w ramach ważnych zakresów, a kalkulator automatycznie określi gęstość cieczy etylenowej dla Twojej aplikacji.
Niezależnie od tego, czy projektujesz urządzenia procesowe, planujesz obiekty magazynowe, czy prowadzisz badania, to narzędzie oferuje szybki i niezawodny sposób uzyskania potrzebnych informacji o gęstości. Dołączona wizualizacja pomoże Ci zrozumieć, jak gęstość zmienia się w zależności od temperatury w wybranym punkcie ciśnienia.
W przypadku jakichkolwiek pytań lub opinii na temat tego kalkulatora, skontaktuj się z naszym zespołem wsparcia.
Odkryj więcej narzędzi, które mogą być przydatne dla Twojego przepływu pracy