Beräkna densiteten av flytande eten baserat på temperatur (104K-282K) och tryck (1-100 bar). Använder DIPPR-korrelation med tryckkorrektion för noggrann densitetsuppskattning inom petrokemiska tillämpningar.
Giltigt intervall: 104K - 282K
Giltigt intervall: 1 - 100 bar
Flytande Etylen Densitets Kalkylator är ett specialiserat verktyg utformat för att noggrant bestämma densiteten av flytande etylen baserat på temperatur- och tryckinmatningar. Etylen (C₂H₄) är en av de viktigaste organiska föreningarna inom petrokemisk industri och fungerar som en grundläggande byggsten för många produkter inklusive plaster, antifrysmedel och syntetiska fibrer. Att förstå densiteten av flytande etylen är avgörande för ingenjörsapplikationer, processdesign, lagringsöverväganden och transportlogistik inom industrier som sträcker sig från petrokemisk tillverkningsindustri till kylsystem.
Denna kalkylator använder precisa termodynamiska modeller för att uppskatta densiteten av flytande etylen över ett intervall av temperaturer (104K till 282K) och tryck (1 till 100 bar), vilket ger ingenjörer, forskare och branschproffs pålitliga data för sina applikationer. Densiteten av flytande etylen varierar avsevärt med temperatur och tryck, vilket gör noggranna beräkningar avgörande för korrekt systemdesign och drift.
Densiteten av flytande etylen beräknas med hjälp av en modifierad DIPPR (Design Institute for Physical Properties) korrelation med tryckkorrigering. Detta tillvägagångssätt ger exakta densitetsuppskattningar över den flytande fasregionen av etylen.
Basformeln för att beräkna densiteten av flytande etylen vid referenstryck är:
Där:
För att ta hänsyn till tryckeffekter tillämpas en tryckkorrigeringsterm:
Där:
Denna beräkningsmodell är giltig inom specifika intervall:
Utanför dessa intervall kan etylen existera i gasform eller superkritisk form, vilket kräver andra beräkningsmetoder. Den kritiska punkten för etylen ligger vid cirka 283.18K och 50.4 bar, bortom vilket etylen existerar som en superkritisk vätska.
Temperaturinmatning:
Tryckinmatning:
Efter att ha angett giltiga temperatur- och tryckvärden kommer kalkylatorn automatiskt att visa:
Resultaten kan kopieras till urklipp med hjälp av den angivna knappen för användning i rapporter, simuleringar eller andra beräkningar.
Här är några exempelberäkningar för att demonstrera hur densiteten varierar med temperatur och tryck:
Temperatur (K) | Tryck (bar) | Densitet (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Som visas i tabellen minskar densiteten av flytande etylen med ökande temperatur (vid konstant tryck) och ökar med ökande tryck (vid konstant temperatur).
Här är kodimplementeringar av beräkningen av densiteten av flytande etylen i flera programmeringsspråk:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Beräkna densiteten av flytande etylen baserat på temperatur och tryck.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Temperatur i Kelvin (giltigt intervall: 104K till 282K)
7 pressure_bar (float): Tryck i bar (giltigt intervall: 1 till 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Densitet av flytande etylen i kg/m³
11 """
12 # Konstanter för etylen
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Kritisk temperatur i K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Isoterm kompressibilitet i MPa⁻¹
18 P_ref = 0.1 # Referenstryck i MPa (1 bar)
19
20 # Konvertera tryck från bar till MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Beräkna densitet vid referenstryck
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Tillämpa tryckkorrigering
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Exempelanvändning
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Densitet av flytande etylen vid {temp}K och {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Beräkna densiteten av flytande etylen baserat på temperatur och tryck.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Temperatur i Kelvin (giltigt intervall: 104K till 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Tryck i bar (giltigt intervall: 1 till 100 bar)
6 * @returns {number} Densitet av flytande etylen i kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Konstanter för etylen
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Kritisk temperatur i K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Isoterm kompressibilitet i MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Referenstryck i MPa (1 bar)
16
17 // Konvertera tryck från bar till MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Beräkna densitet vid referenstryck
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Tillämpa tryckkorrigering
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Exempelanvändning
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Densitet av flytande etylen vid ${temp}K och ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Excel VBA Funktion för Beräkning av Densitet av Flytande Etylen
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Konstanter för etylen
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Kritisk temperatur i 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 ' Isoterm kompressibilitet i MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Referenstryck i MPa (1 bar)
10
11 ' Konvertera tryck från bar till MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPa = PressureBar / 10
13
14 ' Beräkna densitet vid referenstryck
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Tillämpa tryckkorrigering
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPa - P_ref))
19End Function
20
21' Användning i Excel-cell:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Beräkna densiteten av flytande etylen baserat på temperatur och tryck
3 %
4 % Inmatningar:
5 % temperatureK - Temperatur i Kelvin (giltigt intervall: 104K till 282K)
6 % pressureBar - Tryck i bar (giltigt intervall: 1 till 100 bar)
7 %
8 % Utdata:
9 % density - Densitet av flytande etylen i kg/m³
10
11 % Konstanter för etylen
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Kritisk temperatur i K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Isoterm kompressibilitet i MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Referenstryck i MPa (1 bar)
18
19 % Konvertera tryck från bar till MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Beräkna densitet vid referenstryck
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Tillämpa tryckkorrigering
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Exempelanvändning
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Densitet av flytande etylen vid %gK och %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Beräkna densiteten av flytande etylen baserat på temperatur och tryck.
6 *
7 * @param temperatureK Temperatur i Kelvin (giltigt intervall: 104K till 282K)
8 * @param pressureBar Tryck i bar (giltigt intervall: 1 till 100 bar)
9 * @return Densitet av flytande etylen i kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Konstanter för etylen
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Kritisk temperatur i K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Isoterm kompressibilitet i MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Referenstryck i MPa (1 bar)
19
20 // Konvertera tryck från bar till MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Beräkna densitet vid referenstryck
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Tillämpa tryckkorrigering
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 << "Densitet av flytande etylen vid " << temp << "K och "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Beräkna densiteten av flytande etylen baserat på temperatur och tryck.
4 *
5 * @param temperatureK Temperatur i Kelvin (giltigt intervall: 104K till 282K)
6 * @param pressureBar Tryck i bar (giltigt intervall: 1 till 100 bar)
7 * @return Densitet av flytande etylen i kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Konstanter för etylen
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Kritisk temperatur i K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Isoterm kompressibilitet i MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Referenstryck i MPa (1 bar)
17
18 // Konvertera tryck från bar till MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Beräkna densitet vid referenstryck
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Tillämpa tryckkorrigering
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("Densitet av flytande etylen vid %.1fK och %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Petrokemisk Bearbetning:
Kryogen Lagring och Transport:
Polyeten Tillverkning:
Kylsystem:
Kvalitetskontroll:
Termodynamiska Studier:
Materialutveckling:
Processimulering:
Utrustningsdimensionering:
Säkerhetssystem:
Även om denna kalkylator erbjuder ett bekvämt sätt att uppskatta densiteten av flytande etylen, finns det alternativa tillvägagångssätt:
Experimentell Mätning:
Tillståndsekvationsmodeller:
NIST REFPROP Databas:
Publicerade Databord:
Studien av etylens fysikaliska egenskaper går tillbaka till tidigt 1800-tal då Michael Faraday först flytande etylen 1834 med en kombination av låg temperatur och högt tryck. Emellertid började systematiska studier av densiteten av flytande etylen på 1900-talet när industriella applikationer för etylen expanderade.
Under 1940- och 1950-talet, när den petrokemiska industrin växte snabbt, blev mer precisa mätningar av etylens egenskaper nödvändiga. Tidiga korrelationer för flytande densitet var vanligtvis enkla polynomfunktioner av temperatur, med begränsad noggrannhet och räckvidd.
1960-talet såg utvecklingen av mer sofistikerade modeller baserade på principen om motsvarande tillstånd, vilket gjorde det möjligt att uppskatta egenskaper baserat på kritiska parametrar. Dessa modeller förbättrade noggrannheten men hade fortfarande begränsningar, särskilt vid höga tryck.
Design Institute for Physical Properties (DIPPR) började utveckla standardiserade korrelationer för kemiska egenskaper på 1980-talet. Deras korrelationer för flytande etylen densitet representerade en betydande förbättring i noggrannhet och tillförlitlighet.
Under de senaste decennierna har framsteg inom beräkningsmetoder möjliggjort utvecklingen av mer komplexa tillståndsekvationer som kan förutsäga etylens egenskaper över breda temperatur- och tryckintervall. Moderna molekylära simuleringstekniker möjliggör också förutsägelse av egenskaper från första principer.
Mätningsmetoder för flytande densitet har också utvecklats avsevärt. Tidiga metoder förlitade sig på enkla förskjutningstekniker, medan moderna metoder inkluderar:
Dessa avancerade tekniker har tillhandahållit de högkvalitativa experimentella data som behövs för att utveckla och validera de korrelationer som används i denna kalkylator.
Flytande etylen är den flytande formen av etylen (C₂H₄), en färglös, brännbar gas vid rumstemperatur och atmosfärstryck. Etylen måste kylas under sin kokpunkt på -103.7°C (169.45K) vid atmosfärstryck för att existera som en vätska. I detta tillstånd används den vanligtvis i industriella processer, särskilt som råvara för polyetentillverkning.
Etylens densitet är avgörande för att designa lagringstankar, transportsystem och processtillbehör. Noggranna densitetsvärden möjliggör korrekt dimensionering av utrustning, säkerställer säker hantering och möjliggör exakta beräkningar av massaflödeshastigheter, värmeöverföring och andra processparametrar. Densitet påverkar också ekonomin för lagring och transport, eftersom den bestämmer hur mycket etylen som kan rymmas i en viss volym.
Temperaturen har en betydande inverkan på densiteten av flytande etylen. När temperaturen ökar minskar densiteten på grund av termisk expansion av vätskan. Nära den kritiska temperaturen (283.18K) förändras densiteten mer dramatiskt med små temperaturvariationer. Detta förhållande är särskilt viktigt i kryogeniska applikationer där temperaturkontroll är avgörande.
Trycket har en måttlig effekt på densiteten av flytande etylen. Högre tryck resulterar i något högre densiteter på grund av kompression av vätskan. Effekten är mindre uttalad än temperaturens effekter men blir mer betydelsefull vid tryck över 50 bar. Förhållandet mellan tryck och densitet är ungefär linjärt inom det normala driftintervallet.
Näar den kritiska punkten (ungefär 283.18K och 50.4 bar) blir etylens densitet mycket känslig för små förändringar i temperatur och tryck. Åtskillnaden mellan vätskefas och gasfas försvinner vid den kritiska punkten, och densiteten närmar sig den kritiska densiteten på cirka 214 kg/m³. Kalkylatorn kanske inte ger exakta resultat mycket nära den kritiska punkten på grund av det komplexa beteendet i detta område.
Nej, denna kalkylator är specifikt utformad för flytande etylen inom temperaturintervallet 104K till 282K och tryckintervallet 1 till 100 bar. Densitetsberäkningar för gasformig etylen kräver andra tillståndsekvationer, såsom idealgaslagen med kompressibilitetskorrigeringar eller mer komplexa modeller som Peng-Robinson eller Soave-Redlich-Kwong.
Kalkylatorn ger densitetsuppskattningar med en noggrannhet på cirka ±2% inom de angivna temperatur- och tryckintervallen. Noggrannheten kan minska nära gränserna för de giltiga intervallen, särskilt nära den kritiska punkten. För applikationer som kräver högre precision kan laboratoriemätningar eller mer komplexa termodynamiska modeller vara nödvändiga.
Kalkylatorn använder följande enheter:
Ja, du kan konvertera densiteten till andra vanliga enheter med hjälp av dessa omvandlingsfaktorer:
För mer omfattande data om etylens egenskaper, konsultera resurser som:
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 (5th 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.
Vår Flytande Etylen Densitets Kalkylator ger omedelbara, exakta densitetsvärden baserat på dina specifika temperatur- och tryckkrav. Ange helt enkelt dina parametrar inom de giltiga intervallen, så kommer kalkylatorn automatiskt att bestämma densiteten av flytande etylen för din applikation.
Oavsett om du designar processtillbehör, planerar lagringsanläggningar eller genomför forskning, erbjuder detta verktyg ett snabbt och pålitligt sätt att få den densitetsinformation du behöver. Den inkluderade visualiseringen hjälper dig att förstå hur densiteten förändras med temperaturen vid din valda tryckpunkt.
För eventuella frågor eller feedback om denna kalkylator, vänligen kontakta vårt supportteam.
Upptäck fler verktyg som kan vara användbara för din arbetsflöde