Izračunajte gostoto tekočega etilena na podlagi vhodnih temperatur (104K-282K) in tlakov (1-100 bar). Uporablja DIPPR korelacijo s korekcijo tlaka za natančno oceno gostote v petrokemijskih aplikacijah.
Veljavna vrednost: 104K - 282K
Veljavna vrednost: 1 - 100 bar
Kalkulator gostote tekočega etilena je specializirano orodje, zasnovano za natančno določanje gostote tekočega etilena na podlagi vhodnih temperatur in tlakov. Etilen (C₂H₄) je ena najpomembnejših organskih spojin v petrohemijski industriji, ki služi kot temeljna gradbena enota za številne izdelke, vključno s plastiko, antifrizom in sintetičnimi vlakni. Razumevanje gostote tekočega etilena je ključno za inženirske aplikacije, načrtovanje procesov, razmisleke o skladiščenju in logistiko prevoza v industrijah, ki segajo od proizvodnje petrohemikalij do hladilnih sistemov.
Ta kalkulator uporablja natančne termodinamične modele za oceno gostote tekočega etilena v širokem razponu temperatur (104K do 282K) in tlakov (1 do 100 bar), kar inženirjem, znanstvenikom in strokovnjakom v industriji zagotavlja zanesljive podatke za njihove aplikacije. Gostota tekočega etilena se znatno spreminja s temperaturo in tlakom, kar naredi natančne izračune nujne za pravilno zasnovo in delovanje sistemov.
Gostota tekočega etilena se izračuna z uporabo modificirane DIPPR (Inštitut za oblikovanje fizikalnih lastnosti) korelacije s popravkom tlaka. Ta pristop zagotavlja natančne ocene gostote v tekoči fazi etilena.
Osnovna enačba za izračun gostote tekočega etilena pri referenčnem tlaku je:
Kjer:
Za upoštevanje učinkov tlaka se uporabi popravek tlaka:
Kjer:
Ta model izračuna je veljaven znotraj specifičnih razponov:
Izven teh razponov lahko etilen obstaja v plinastem ali superkritičnem stanju, kar zahteva različne metode izračuna. Kritična točka etilena je pri približno 283.18K in 50.4 bar, preko katerega etilen obstaja kot superkritična tekočina.
Vnos temperature:
Vnos tlaka:
Po vnosu veljavnih vrednosti temperature in tlaka bo kalkulator samodejno prikazal:
Rezultate lahko kopirate v odložišče z uporabo priloženega gumba za uporabo v poročilih, simulacijah ali drugih izračunih.
Tukaj je nekaj primerov izračunov, ki prikazujejo, kako se gostota spreminja s temperaturo in tlakom:
Temperatura (K) | Tlak (bar) | Gostota (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Kot je prikazano v tabeli, gostota tekočega etilena pada z naraščajočo temperaturo (pri konstantnem tlaku) in narašča z naraščajočim tlakom (pri konstantni temperaturi).
Tukaj so implementacije izračuna gostote tekočega etilena v več programskih jezikih:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Izračunajte gostoto tekočega etilena na podlagi temperature in tlaka.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Temperatura v Kelvinih (veljavna območja: 104K do 282K)
7 pressure_bar (float): Tlak v barih (veljavna območja: 1 do 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Gostota tekočega etilena v kg/m³
11 """
12 # Konstantni za etilen
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Kritična temperatura v K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Izotermična stisljivost v MPa⁻¹
18 P_ref = 0.1 # Referenčni tlak v MPa (1 bar)
19
20 # Pretvorite tlak iz barov v MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Izračunajte gostoto pri referenčnem tlaku
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Uporabite popravek tlaka
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Primer uporabe
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Gostota tekočega etilena pri {temp}K in {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Izračunajte gostoto tekočega etilena na podlagi temperature in tlaka.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Temperatura v Kelvinih (veljavna območja: 104K do 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Tlak v barih (veljavna območja: 1 do 100 bar)
6 * @returns {number} Gostota tekočega etilena v kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Konstantni za etilen
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Kritična temperatura v K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Izotermična stisljivost v MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Referenčni tlak v MPa (1 bar)
16
17 // Pretvorite tlak iz barov v MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Izračunajte gostoto pri referenčnem tlaku
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Uporabite popravek tlaka
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Primer uporabe
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Gostota tekočega etilena pri ${temp}K in ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Excel VBA funkcija za izračun gostote tekočega etilena
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Konstantni za etilen
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Kritična temperatura 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 ' Izotermična stisljivost v MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Referenčni tlak v MPa (1 bar)
10
11 ' Pretvorite tlak iz barov v MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPa = PressureBar / 10
13
14 ' Izračunajte gostoto pri referenčnem tlaku
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Uporabite popravek tlaka
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPa - P_ref))
19End Function
20
21' Uporaba v Excelovi celici:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Izračunajte gostoto tekočega etilena na podlagi temperature in tlaka
3 %
4 % Vhod:
5 % temperatureK - Temperatura v Kelvinih (veljavna območja: 104K do 282K)
6 % pressureBar - Tlak v barih (veljavna območja: 1 do 100 bar)
7 %
8 % Izhod:
9 % density - Gostota tekočega etilena v kg/m³
10
11 % Konstantni za etilen
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Kritična temperatura v K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Izotermična stisljivost v MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Referenčni tlak v MPa (1 bar)
18
19 % Pretvorite tlak iz barov v MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Izračunajte gostoto pri referenčnem tlaku
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Uporabite popravek tlaka
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Primer uporabe
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Gostota tekočega etilena pri %gK in %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Izračunajte gostoto tekočega etilena na podlagi temperature in tlaka.
6 *
7 * @param temperatureK Temperatura v Kelvinih (veljavna območja: 104K do 282K)
8 * @param pressureBar Tlak v barih (veljavna območja: 1 do 100 bar)
9 * @return Gostota tekočega etilena v kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Konstantni za etilen
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Kritična temperatura v K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Izotermična stisljivost v MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Referenčni tlak v MPa (1 bar)
19
20 // Pretvorite tlak iz barov v MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Izračunajte gostoto pri referenčnem tlaku
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Uporabite popravek tlaka
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 << "Gostota tekočega etilena pri " << temp << "K in "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Izračunajte gostoto tekočega etilena na podlagi temperature in tlaka.
4 *
5 * @param temperatureK Temperatura v Kelvinih (veljavna območja: 104K do 282K)
6 * @param pressureBar Tlak v barih (veljavna območja: 1 do 100 bar)
7 * @return Gostota tekočega etilena v kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Konstantni za etilen
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Kritična temperatura v K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Izotermična stisljivost v MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Referenčni tlak v MPa (1 bar)
17
18 // Pretvorite tlak iz barov v MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Izračunajte gostoto pri referenčnem tlaku
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Uporabite popravek tlaka
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("Gostota tekočega etilena pri %.1fK in %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Petrohemijska obdelava:
Kriogeno skladiščenje in prevoz:
Proizvodnja polietilena:
Hladilni sistemi:
Nadzor kakovosti:
Termodinamične študije:
Razvoj materialov:
Simulacija procesov:
Dimenzioniranje opreme:
Varnostni sistemi:
Medtem ko ta kalkulator zagotavlja priročen način za oceno gostote tekočega etilena, obstajajo alternativni pristopi:
Eksperimentalno merjenje:
Modeli stanja:
NIST REFPROP baza podatkov:
Objavljene tabele podatkov:
Študija fizikalnih lastnosti etilena sega v zgodnje 19. stoletje, ko je Michael Faraday prvič utekočini etilen leta 1834 z uporabo kombinacije nizkih temperatur in visokih tlakov. Vendar so sistematične študije gostote tekočega etilena začele v zgodnjem 20. stoletju, ko se je industrijska uporaba etilena razširila.
V 40. in 50. letih prejšnjega stoletja, ko je petrohemijska industrija hitro rasla, je postalo potrebno natančnejše merjenje lastnosti etilena. Zgodnje korelacije za tekočo gostoto so bile običajno preproste polinomne funkcije temperature, z omejeno natančnostjo in razponom.
V 60. letih prejšnjega stoletja so se razvile bolj sofisticirane modele, ki temeljijo na načelu ustreznih stanj, ki so omogočila oceno lastnosti na podlagi kritičnih parametrov. Ti modeli so izboljšali natančnost, vendar so še vedno imeli omejitve, zlasti pri visokih tlakih.
Inštitut za oblikovanje fizikalnih lastnosti (DIPPR) je začel razvijati standardizirane korelacije za kemijske lastnosti v 80. letih prejšnjega stoletja. Njihove korelacije za gostoto tekočega etilena so predstavljale pomembno izboljšanje natančnosti in zanesljivosti.
V zadnjih desetletjih so napredki v računalniških metodah omogočili razvoj kompleksnejših enačnic stanja, ki lahko natančno napovedujejo lastnosti etilena v širokih razponih temperatur in tlakov. Sodobne molekularne simulacijske tehnike prav tako omogočajo napovedovanje lastnosti iz prvih načel.
Tehnike merjenja tekoče gostote so se prav tako znatno razvile. Zgodnje metode so se zanašale na preproste tehnike premikanja, medtem ko sodobne metode vključujejo:
Te napredne tehnike so zagotovile visokokakovostne eksperimentalne podatke, potrebne za razvoj in preverjanje korelacij, uporabljenih v tem kalkulatorju.
Tekoči etilen je tekoče stanje etilena (C₂H₄), brezbarvnega, vnetljivega plina pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku. Etilen je treba ohladiti pod svojo vreliščem -103.7°C (169.45K) pri atmosferskem tlaku, da obstaja kot tekočina. V tem stanju se pogosto uporablja v industrijskih procesih, zlasti kot surovina za proizvodnjo polietilena.
Gostota etilena je ključna za načrtovanje skladiščnih rezervoarjev, transportnih sistemov in procesne opreme. Natančne vrednosti gostote omogočajo pravilno dimenzioniranje opreme, zagotavljajo varnost pri ravnanju in omogočajo natančne izračune masnih pretokov, prenosa toplote in drugih procesnih parametrov. Gostota prav tako vpliva na ekonomiko skladiščenja in prevoza, saj določa, koliko etilena lahko vsebuje določena prostornina.
Temperatura ima pomemben vpliv na gostoto tekočega etilena. Z naraščanjem temperature gostota pada zaradi toplotne ekspanzije tekočine. V bližini kritične temperature (283.18K) se gostota z manjšimi variacijami temperature spreminja bolj dramatično. Ta odnos je še posebej pomemben v kriogenih aplikacijah, kjer je nadzor temperature bistven.
Tlak ima zmeren vpliv na gostoto tekočega etilena. Višji tlaki povzročajo nekoliko višje gostote zaradi stiskanja tekočine. Učinek je manj izrazit kot učinki temperature, vendar postane bolj pomemben pri tlakih nad 50 bar. Odnos med tlakom in gostoto je približno linearen znotraj normalnega obratovalnega razpona.
V bližini kritične točke (približno 283.18K in 50.4 bar) postane gostota etilena zelo občutljiva na majhne spremembe temperature in tlaka. Razlikovanje med tekočo in plinasto fazo izgine pri kritični točki, gostota pa se približa kritični gostoti, ki je približno 214 kg/m³. Kalkulator morda ne bo zagotovil natančnih rezultatov zelo blizu kritične točke zaradi kompleksnega obnašanja v tem območju.
Ne, ta kalkulator je posebej zasnovan za tekoči etilen znotraj temperaturnega razpona 104K do 282K in tlaka 1 do 100 bar. Izračuni gostote plinastega etilena zahtevajo različne enačnice stanja, kot je idealni plin z popravki stisljivosti ali bolj kompleksni modeli, kot so Peng-Robinson ali Soave-Redlich-Kwong.
Kalkulator zagotavlja ocene gostote z natančnostjo približno ±2% znotraj določenih temperaturnih in tlak razponov. Natančnost se lahko zmanjša blizu meja veljavnih razponov, zlasti v bližini kritične točke. Za aplikacije, ki zahtevajo višjo natančnost, so morda potrebne laboratorijske meritve ali bolj kompleksni termodinamični modeli.
Kalkulator uporablja naslednje enote:
Da, gostoto lahko pretvorite v druge pogoste enote z uporabo teh pretvornikov:
Za bolj obsežne podatke o lastnostih etilena se posvetujte z viri, kot so:
Younglove, B.A. (1982). "Termofizikalne lastnosti fluidov. I. Argon, etilen, parahidrogen, dušik, trifluorid dušika in kisik." Revija fizikalnih in kemijskih podatkov, 11 (Dopolnilo 1), 1-11.
Jahangiri, M., Jacobsen, R.T., Stewart, R.B., & McCarty, R.D. (1986). "Termodinamične lastnosti etilena od zamrzovalne črte do 450 K pri tlakih do 260 MPa." Revija fizikalnih in kemijskih podatkov, 15(2), 593-734.
Inštitut za oblikovanje fizikalnih lastnosti. (2005). DIPPR Projekt 801 - Polna različica. Inštitut za oblikovanje fizikalnih lastnosti/AIChE.
Span, R., & Wagner, W. (1996). "Nova enačba stanja in tabele termodinamičnih lastnosti za metan, ki pokrivajo območje od zamrzovalne črte do 625 K pri tlakih do 1000 MPa." Revija fizikalnih in kemijskih podatkov, 25(6), 1509-1596.
Lemmon, E.W., McLinden, M.O., & Friend, D.G. (2018). "Termofizikalne lastnosti sistemov fluidov" v NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo, Gaithersburg MD, 20899.
Poling, B.E., Prausnitz, J.M., & O'Connell, J.P. (2001). Lastnosti plinov in tekočin (5. izdaja). McGraw-Hill.
Ameriški inštitut za kemijske inženirje. (2019). DIPPR 801 Baza podatkov: Zbirka podatkov o lastnostih čiste spojine. AIChE.
Setzmann, U., & Wagner, W. (1991). "Nova enačba stanja in tabele termodinamičnih lastnosti za metan, ki pokrivajo območje od zamrzovalne črte do 625 K pri tlakih do 1000 MPa." Revija fizikalnih in kemijskih podatkov, 20(6), 1061-1155.
Naš kalkulator gostote tekočega etilena zagotavlja takojšnje, natančne vrednosti gostote na podlagi vaših specifičnih zahtev po temperaturi in tlaku. Preprosto vnesite svoje parametre znotraj veljavnih razponov in kalkulator bo samodejno določil gostoto tekočega etilena za vašo aplikacijo.
Ne glede na to, ali načrtujete procesno opremo, načrtujete skladiščne objekte ali izvajate raziskave, to orodje ponuja hiter in zanesljiv način za pridobitev informacij o gostoti, ki jih potrebujete. Vključena vizualizacija vam pomaga razumeti, kako se gostota spreminja s temperaturo pri vaši izbrani točki tlaka.
Za morebitna vprašanja ali povratne informacije o tem kalkulatorju se obrnite na našo podporo.
Odkrijte več orodij, ki bi lahko bila koristna za vaš delovni proces