Vypočítajte hustotu kvapalného etylénu na základe vstupov teploty (104K-282K) a tlaku (1-100 bar). Používa koreláciu DIPPR s korekciou tlaku na presné odhadovanie hustoty v petrochemických aplikáciách.
Platný rozsah: 104K - 282K
Platný rozsah: 1 - 100 bar
Kalkulačka hustoty kvapalného etylénu je špecializovaný nástroj navrhnutý na presné určenie hustoty kvapalného etylénu na základe vstupov teploty a tlaku. Etylén (C₂H₄) je jednou z najdôležitejších organických zlúčenín v petrochemickom priemysle, slúžiacou ako základný stavebný blok pre množstvo produktov vrátane plastov, nemrznúcich zmesí a syntetických vlákien. Pochopenie hustoty kvapalného etylénu je kľúčové pre inžinierske aplikácie, návrh procesov, úvahy o skladovaní a logistiku dopravy v odvetviach od petrochemickej výroby po chladenie.
Táto kalkulačka využíva presné termodynamické modely na odhad hustoty kvapalného etylénu v širokom rozsahu teplôt (104K až 282K) a tlakov (1 až 100 bar), poskytujúc inžinierom, vedcom a odborníkom v priemysle spoľahlivé údaje pre ich aplikácie. Hustota kvapalného etylénu sa významne mení v závislosti od teploty a tlaku, čo robí presné výpočty nevyhnutnými pre správny návrh a prevádzku systémov.
Hustota kvapalného etylénu sa vypočítava pomocou modifikovanej korelácie DIPPR (Design Institute for Physical Properties) s korekciou tlaku. Tento prístup poskytuje presné odhady hustoty v kvapalnej fáze etylénu.
Základná rovnica na výpočet hustoty kvapalného etylénu pri referenčnom tlaku je:
Kde:
Na zohľadnenie účinkov tlaku sa aplikuje korekčný člen tlaku:
Kde:
Tento výpočtový model je platný v rámci špecifických rozsahov:
Mimo týchto rozsahov môže etylén existovať v plynných alebo superkritických stavoch, čo si vyžaduje iné metódy výpočtu. Kritický bod etylénu sa nachádza približne pri 283.18K a 50.4 bar, za ktorým etylén existuje ako superkritická kvapalina.
Zadanie teploty:
Zadanie tlaku:
Po zadaní platných hodnôt teploty a tlaku kalkulačka automaticky zobrazí:
Výsledky je možné skopírovať do schránky pomocou poskytnutého tlačidla na použitie v správach, simuláciách alebo iných výpočtoch.
Tu sú niektoré príklady výpočtov, aby sa ukázalo, ako sa hustota mení s teplotou a tlakom:
Teplota (K) | Tlak (bar) | Hustota (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Ako je ukázané v tabuľke, hustota kvapalného etylénu klesá so zvyšujúcou sa teplotou (pri konštantnom tlaku) a zvyšuje sa so zvyšujúcim sa tlakom (pri konštantnej teplote).
Tu sú kódové implementácie výpočtu hustoty kvapalného etylénu v niekoľkých programovacích jazykoch:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Vypočítajte hustotu kvapalného etylénu na základe teploty a tlaku.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Teplota v Kelvinoch (platný rozsah: 104K až 282K)
7 pressure_bar (float): Tlak v baroch (platný rozsah: 1 až 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Hustota kvapalného etylénu v kg/m³
11 """
12 # Konštanty pre etylén
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Kritická teplota v K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Izotermálna kompresibilita v MPa⁻¹
18 P_ref = 0.1 # Referenčný tlak v MPa (1 bar)
19
20 # Preveďte tlak z barov na MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Vypočítajte hustotu pri referenčnom tlaku
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Aplikujte korekciu tlaku
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Príklad použitia
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Hustota kvapalného etylénu pri {temp}K a {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Vypočítajte hustotu kvapalného etylénu na základe teploty a tlaku.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Teplota v Kelvinoch (platný rozsah: 104K až 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Tlak v baroch (platný rozsah: 1 až 100 bar)
6 * @returns {number} Hustota kvapalného etylénu v kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Konštanty pre etylén
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Kritická teplota v K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Izotermálna kompresibilita v MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Referenčný tlak v MPa (1 bar)
16
17 // Preveďte tlak z barov na MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Vypočítajte hustotu pri referenčnom tlaku
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Aplikujte korekciu tlaku
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Príklad použitia
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Hustota kvapalného etylénu pri ${temp}K a ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Excel VBA Funkcia na výpočet hustoty kvapalného etylénu
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Konštanty pre etylén
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Kritická teplota v 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 ' Izotermálna kompresibilita v MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Referenčný tlak v MPa (1 bar)
10
11 ' Preveďte tlak z barov na MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPa = PressureBar / 10
13
14 ' Vypočítajte hustotu pri referenčnom tlaku
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Aplikujte korekciu tlaku
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPa - P_ref))
19End Function
20
21' Použitie v Excel bunke:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Vypočítajte hustotu kvapalného etylénu na základe teploty a tlaku
3 %
4 % Vstupy:
5 % temperatureK - Teplota v Kelvinoch (platný rozsah: 104K až 282K)
6 % pressureBar - Tlak v baroch (platný rozsah: 1 až 100 bar)
7 %
8 % Výstup:
9 % density - Hustota kvapalného etylénu v kg/m³
10
11 % Konštanty pre etylén
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Kritická teplota v K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Izotermálna kompresibilita v MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Referenčný tlak v MPa (1 bar)
18
19 % Preveďte tlak z barov na MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Vypočítajte hustotu pri referenčnom tlaku
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Aplikujte korekciu tlaku
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Príklad použitia
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Hustota kvapalného etylénu pri %gK a %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Vypočítajte hustotu kvapalného etylénu na základe teploty a tlaku.
6 *
7 * @param temperatureK Teplota v Kelvinoch (platný rozsah: 104K až 282K)
8 * @param pressureBar Tlak v baroch (platný rozsah: 1 až 100 bar)
9 * @return Hustota kvapalného etylénu v kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Konštanty pre etylén
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Kritická teplota v K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Izotermálna kompresibilita v MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Referenčný tlak v MPa (1 bar)
19
20 // Preveďte tlak z barov na MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Vypočítajte hustotu pri referenčnom tlaku
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Aplikujte korekciu tlaku
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 << "Hustota kvapalného etylénu pri " << temp << "K a "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Vypočítajte hustotu kvapalného etylénu na základe teploty a tlaku.
4 *
5 * @param temperatureK Teplota v Kelvinoch (platný rozsah: 104K až 282K)
6 * @param pressureBar Tlak v baroch (platný rozsah: 1 až 100 bar)
7 * @return Hustota kvapalného etylénu v kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Konštanty pre etylén
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Kritická teplota v K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Izotermálna kompresibilita v MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Referenčný tlak v MPa (1 bar)
17
18 // Preveďte tlak z barov na MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Vypočítajte hustotu pri referenčnom tlaku
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Aplikujte korekciu tlaku
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("Hustota kvapalného etylénu pri %.1fK a %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Petrochemické spracovanie:
Kryogénne skladovanie a doprava:
Výroba polyetylénu:
Chladiace systémy:
Kontrola kvality:
Termodynamické štúdie:
Vývoj materiálov:
Simulácia procesov:
Veľkosti zariadení:
Bezpečnostné systémy:
Aj keď táto kalkulačka poskytuje pohodlný spôsob odhadu hustoty kvapalného etylénu, existujú alternatívne prístupy:
Experimentálne meranie:
Modely rovnice stavu:
NIST REFPROP databáza:
Publikované dátové tabuľky:
Štúdium fyzikálnych vlastností etylénu sa datuje do začiatku 19. storočia, keď Michael Faraday prvýkrát skvapalnil etylén v roku 1834 pomocou kombinácie nízkej teploty a vysokého tlaku. Avšak systematické štúdie hustoty kvapalného etylénu sa začali v prvej polovici 20. storočia, keď sa priemyselné aplikácie etylénu rozšírili.
V 40. a 50. rokoch 20. storočia, keď sa petrochemický priemysel rýchlo rozvíjal, sa stali potrebné presnejšie merania vlastností etylénu. Rané korelácie pre hustotu kvapaliny boli zvyčajne jednoduché polynómové funkcie teploty, s obmedzenou presnosťou a rozsahom.
Design Institute for Physical Properties (DIPPR) začal vyvíjať štandardizované korelácie pre chemické vlastnosti v 80. rokoch. Ich korelácie pre hustotu kvapalného etylénu predstavovali významné zlepšenie v presnosti a spoľahlivosti.
V posledných desaťročiach pokroky v výpočtových metódach umožnili vývoj komplexnejších rovníc stavu, ktoré dokážu presne predpovedať vlastnosti etylénu v širokých rozsahoch teploty a tlaku. Moderné molekulárne simulačné techniky tiež umožňujú predpovedať vlastnosti z prvých princípov.
Meracie techniky hustoty sa tiež výrazne vyvinuli. Rané metódy sa spoliehali na jednoduché techniky posunu, zatiaľ čo moderné metódy zahŕňajú:
Tieto pokročilé techniky poskytli vysoko kvalitné experimentálne údaje potrebné na vývoj a validáciu korelácií použitých v tejto kalkulačke.
Kvapalný etylén je kvapalný stav etylénu (C₂H₄), bezfarebného, horľavého plynu pri izbovej teplote a atmosférickom tlaku. Etylén musí byť ochladený pod svoj bod varu -103.7°C (169.45K) pri atmosférickom tlaku, aby existoval ako kvapalina. V tomto stave sa bežne používa v priemyselných procesoch, najmä ako surovina na výrobu polyetylénu.
Hustota etylénu je kľúčová pre návrh skladovacích nádrží, dopravných systémov a procesných zariadení. Presné hodnoty hustoty umožňujú správne dimenzovanie zariadení, zabezpečujú bezpečnosť pri manipulácii a umožňujú presné výpočty prietokových rýchlostí, prenosu tepla a iných procesných parametrov. Hustota tiež ovplyvňuje ekonomiku skladovania a dopravy, pretože určuje, koľko etylénu môže byť obsiahnuté v danom objeme.
Teplota má významný vplyv na hustotu kvapalného etylénu. Ako teplota stúpa, hustota klesá v dôsledku tepelnej expanzie kvapaliny. Blízko kritickej teploty (283.18K) sa hustota mení dramaticky aj pri malých variáciách teploty. Tento vzťah je obzvlášť dôležitý v kryogénnych aplikáciách, kde je kontrola teploty zásadná.
Tlak má mierny vplyv na hustotu kvapalného etylénu. Vyššie tlaky vedú k mierne vyšším hustotám v dôsledku kompresie kvapaliny. Tento účinok je menej výrazný ako účinky teploty, ale stáva sa významnejším pri tlakoch nad 50 bar. Vzťah medzi tlakom a hustotou je v normálnom prevádzkovom rozsahu približne lineárny.
Blízko kritického bodu (približne 283.18K a 50.4 bar) sa hustota etylénu stáva veľmi citlivou na malé zmeny teploty a tlaku. Rozlíšenie medzi kvapalinou a plynom zmizne pri kritickom bode a hustota sa blíži kritickej hustote približne 214 kg/m³. Kalkulačka nemusí poskytovať presné výsledky veľmi blízko kritického bodu kvôli zložitým javom v tejto oblasti.
Nie, táto kalkulačka je špecificky navrhnutá pre kvapalný etylén v rozsahu teplôt 104K až 282K a tlaku 1 až 100 bar. Výpočty hustoty plynný etylén si vyžadujú iné rovnice stavu, ako je ideálny plynový zákon s korekciami kompresibility alebo zložitejšie modely ako Peng-Robinson alebo Soave-Redlich-Kwong.
Kalkulačka poskytuje odhady hustoty s presnosťou približne ±2% v rámci špecifikovaných teplotných a tlakových rozsahov. Presnosť sa môže znížiť blízko hraníc platných rozsahov, najmä blízko kritického bodu. Pre aplikácie vyžadujúce vyššiu presnosť môžu byť potrebné laboratórne merania alebo zložitejšie termodynamické modely.
Kalkulačka používa nasledujúce jednotky:
Áno, môžete previesť hustotu na iné bežné jednotky pomocou týchto konverzných faktorov:
Pre komplexnejšie údaje o vlastnostiach etylénu sa obráťte na zdroje ako:
Younglove, B.A. (1982). "Termofyzikálne vlastnosti kvapalín. I. Argón, Etylén, Parahydrogén, Dusík, Trifluorid dusíka a Kyslík." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 11(Supplement 1), 1-11.
Jahangiri, M., Jacobsen, R.T., Stewart, R.B., & McCarty, R.D. (1986). "Termodynamické vlastnosti etylénu od mrazivej línie po 450 K pri tlakoch do 260 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 15(2), 593-734.
Design Institute for Physical Properties. (2005). DIPPR Project 801 - Plná verzia. Design Institute for Physical Property Research/AIChE.
Span, R., & Wagner, W. (1996). "Nová rovnica stavu a tabuľky termodynamických vlastností pre metán pokrývajúce rozsah od teploty tuhnutia po 625 K pri tlakoch do 1000 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 25(6), 1509-1596.
Lemmon, E.W., McLinden, M.O., & Friend, D.G. (2018). "Termofyzikálne vlastnosti systémov kvapalín" v 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). Vlastnosti plynov a kvapalín (5. vydanie). McGraw-Hill.
American Institute of Chemical Engineers. (2019). DIPPR 801 databáza: Zostavenie údajov o vlastnostiach čistých zlúčenín. AIChE.
Setzmann, U., & Wagner, W. (1991). "Nová rovnica stavu a tabuľky termodynamických vlastností pre etylén pokrývajúce rozsah od teploty tuhnutia po 625 K pri tlakoch do 1000 MPa." Journal of Physical and Chemical Reference Data, 20(6), 1061-1155.
Naša kalkulačka hustoty kvapalného etylénu poskytuje okamžité, presné hodnoty hustoty na základe vašich špecifických požiadaviek na teplotu a tlak. Jednoducho zadajte svoje parametre v rámci platných rozsahov a kalkulačka automaticky určí hustotu kvapalného etylénu pre vašu aplikáciu.
Či už navrhujete procesné zariadenia, plánujete skladovacie zariadenia alebo vykonávate výskum, tento nástroj ponúka rýchly a spoľahlivý spôsob, ako získať potrebné informácie o hustote. Zahrnutá vizualizácia vám pomôže pochopiť, ako sa hustota mení s teplotou pri vašom zvolenom tlaku.
Pre akékoľvek otázky alebo spätnú väzbu o tejto kalkulačke sa prosím obráťte na náš podporný tím.
Objavte ďalšie nástroje, ktoré by mohli byť užitočné pre vašu pracovnú postupnosť