Kikokotoo cha wingi wa ethylene wa kioevu kwa kutumia joto (104K-282K) na shinikizo (1-100 bar). Inatumia uhusiano wa DIPPR na marekebisho ya shinikizo kwa makadirio sahihi ya wingi katika matumizi ya petrochemical.
Muktadha halali: 104K - 282K
Muktadha halali: 1 - 100 bar
Kihesabu Uzito wa Ethylene Maji ni chombo maalum kilichoundwa ili kubaini kwa usahihi uzito wa ethylene maji kulingana na joto na shinikizo. Ethylene (C₂H₄) ni moja ya muungano muhimu wa kikaboni katika sekta ya petrochemical, ikihudumia kama msingi wa bidhaa nyingi ikiwa ni pamoja na plastiki, antifreeze, na nyuzi za synthetic. Kuelewa uzito wa ethylene maji ni muhimu kwa matumizi ya uhandisi, muundo wa mchakato, mahesabu ya uhifadhi, na mipango ya usafirishaji katika sekta zinazotoka katika utengenezaji wa petrochemical hadi mifumo ya baridi.
Kihesabu hiki kinatumia mifano sahihi ya thermodynamic ili kukadiria uzito wa ethylene maji katika anuwai ya joto (104K hadi 282K) na shinikizo (1 hadi 100 bar), na kuwapa wahandisi, wanasayansi, na wataalamu wa sekta data ya kuaminika kwa matumizi yao. Uzito wa ethylene maji hubadilika kwa kiasi kikubwa kulingana na joto na shinikizo, hivyo kufanya mahesabu sahihi kuwa muhimu kwa muundo na uendeshaji bora wa mifumo.
Uzito wa ethylene maji unakadiriawa kwa kutumia uhusiano wa DIPPR (Taasisi ya Ubunifu wa Mali za Kimwili) uliorekebishwa na marekebisho ya shinikizo. Njia hii inatoa makadirio sahihi ya uzito katika eneo la awamu ya kioevu la ethylene.
Tukio la msingi la kukadiria uzito wa ethylene maji katika shinikizo la rejea ni:
Ambapo:
Ili kuzingatia athari za shinikizo, neno la marekebisho ya shinikizo linawekwa:
Ambapo:
Mfano huu wa kukadiria ni sahihi ndani ya mipaka maalum:
Nje ya mipaka hii, ethylene inaweza kuwepo katika hali ya gesi au hali ya supercritical, ikihitaji mbinu tofauti za kukadiria. Kiwango cha kritikali cha ethylene kiko karibu na 283.18K na 50.4 bar, ambapo ethylene inakuwa kama kioevu cha supercritical.
Kuingiza Joto:
Kuingiza Shinikizo:
Baada ya kuingiza thamani halali za joto na shinikizo, kihesabu kitaonyesha moja kwa moja:
Matokeo yanaweza kunakiliwa kwenye clipboard kwa kutumia kitufe kilichotolewa kwa matumizi katika ripoti, simulizi, au mahesabu mengine.
Hapa kuna mifano ya mahesabu ili kuonyesha jinsi uzito unavyobadilika kulingana na joto na shinikizo:
Joto (K) | Shinikizo (bar) | Uzito (kg/m³) |
---|---|---|
150 | 10 | 567.89 |
200 | 10 | 478.65 |
250 | 10 | 372.41 |
200 | 50 | 487.22 |
200 | 100 | 498.01 |
Kama inavyoonyeshwa kwenye jedwali, uzito wa ethylene maji hupungua kadri joto linavyoongezeka (katika shinikizo thabiti) na huongezeka kadri shinikizo linavyoongezeka (katika joto thabiti).
Hapa kuna utekelezaji wa hesabu ya uzito wa ethylene maji katika lugha kadhaa za programu:
1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2 """
3 Hesabu uzito wa ethylene maji kulingana na joto na shinikizo.
4
5 Args:
6 temperature_k (float): Joto katika Kelvin (mipaka halali: 104K hadi 282K)
7 pressure_bar (float): Shinikizo katika bar (mipaka halali: 1 hadi 100 bar)
8
9 Returns:
10 float: Uzito wa ethylene maji katika kg/m³
11 """
12 # Misingi ya ethylene
13 A = 700
14 Tc = 283.18 # Joto la kritikali katika K
15 n = 0.29683
16 B = 0.8
17 kappa = 0.00125 # Ukombozi wa joto katika MPa⁻¹
18 P_ref = 0.1 # Shinikizo la rejea katika MPa (1 bar)
19
20 # Badilisha shinikizo kutoka bar hadi MPa
21 pressure_mpa = pressure_bar / 10
22
23 # Hesabu uzito katika shinikizo la rejea
24 rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25
26 # Weka marekebisho ya shinikizo
27 rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28
29 return rho
30
31# Mfano wa matumizi
32temp = 200 # K
33pressure = 50 # bar
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"Uzito wa ethylene maji katika {temp}K na {pressure} bar: {density:.2f} kg/m³")
36
1/**
2 * Hesabu uzito wa ethylene maji kulingana na joto na shinikizo.
3 *
4 * @param {number} temperatureK - Joto katika Kelvin (mipaka halali: 104K hadi 282K)
5 * @param {number} pressureBar - Shinikizo katika bar (mipaka halali: 1 hadi 100 bar)
6 * @returns {number} Uzito wa ethylene maji katika kg/m³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9 // Misingi ya ethylene
10 const A = 700;
11 const Tc = 283.18; // Joto la kritikali katika K
12 const n = 0.29683;
13 const B = 0.8;
14 const kappa = 0.00125; // Ukombozi wa joto katika MPa⁻¹
15 const P_ref = 0.1; // Shinikizo la rejea katika MPa (1 bar)
16
17 // Badilisha shinikizo kutoka bar hadi MPa
18 const pressureMPa = pressureBar / 10;
19
20 // Hesabu uzito katika shinikizo la rejea
21 const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22
23 // Weka marekebisho ya shinikizo
24 const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
25
26 return rho;
27}
28
29// Mfano wa matumizi
30const temp = 200; // K
31const pressure = 50; // bar
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`Uzito wa ethylene maji katika ${temp}K na ${pressure} bar: ${density.toFixed(2)} kg/m³`);
34
1' Kazi ya Excel VBA kwa Hesabu ya Uzito wa Ethylene Maji
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3 ' Misingi ya ethylene
4 Dim A As Double: A = 700
5 Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' Joto la kritikali katika 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 ' Ukombozi wa joto katika MPa⁻¹
9 Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' Shinikizo la rejea katika MPa (1 bar)
10
11 ' Badilisha shinikizo kutoka bar hadi MPa
12 Dim PressureMPa As Double: PressureMPa = PressureBar / 10
13
14 ' Hesabu uzito katika shinikizo la rejea
15 Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16
17 ' Weka marekebisho ya shinikizo
18 EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPa - P_ref))
19End Function
20
21' Matumizi katika seli ya Excel:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23
1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2 % Hesabu uzito wa ethylene maji kulingana na joto na shinikizo
3 %
4 % Ingizo:
5 % temperatureK - Joto katika Kelvin (mipaka halali: 104K hadi 282K)
6 % pressureBar - Shinikizo katika bar (mipaka halali: 1 hadi 100 bar)
7 %
8 % Matokeo:
9 % density - Uzito wa ethylene maji katika kg/m³
10
11 % Misingi ya ethylene
12 A = 700;
13 Tc = 283.18; % Joto la kritikali katika K
14 n = 0.29683;
15 B = 0.8;
16 kappa = 0.00125; % Ukombozi wa joto katika MPa⁻¹
17 P_ref = 0.1; % Shinikizo la rejea katika MPa (1 bar)
18
19 % Badilisha shinikizo kutoka bar hadi MPa
20 pressureMPa = pressureBar / 10;
21
22 % Hesabu uzito katika shinikizo la rejea
23 rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24
25 % Weka marekebisho ya shinikizo
26 density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPa - P_ref));
27end
28
29% Mfano wa matumizi
30temp = 200; % K
31pressure = 50; % bar
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('Uzito wa ethylene maji katika %gK na %g bar: %.2f kg/m³\n', temp, pressure, density);
34
1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * Hesabu uzito wa ethylene maji kulingana na joto na shinikizo.
6 *
7 * @param temperatureK Joto katika Kelvin (mipaka halali: 104K hadi 282K)
8 * @param pressureBar Shinikizo katika bar (mipaka halali: 1 hadi 100 bar)
9 * @return Uzito wa ethylene maji katika kg/m³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12 // Misingi ya ethylene
13 const double A = 700.0;
14 const double Tc = 283.18; // Joto la kritikali katika K
15 const double n = 0.29683;
16 const double B = 0.8;
17 const double kappa = 0.00125; // Ukombozi wa joto katika MPa⁻¹
18 const double P_ref = 0.1; // Shinikizo la rejea katika MPa (1 bar)
19
20 // Badilisha shinikizo kutoka bar hadi MPa
21 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
22
23 // Hesabu uzito katika shinikizo la rejea
24 double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25
26 // Weka marekebisho ya shinikizo
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 << "Uzito wa ethylene maji katika " << temp << "K na "
38 << pressure << " bar: " << density << " kg/m³" << std::endl;
39
40 return 0;
41}
42
1public class EthyleneDensityCalculator {
2 /**
3 * Hesabu uzito wa ethylene maji kulingana na joto na shinikizo.
4 *
5 * @param temperatureK Joto katika Kelvin (mipaka halali: 104K hadi 282K)
6 * @param pressureBar Shinikizo katika bar (mipaka halali: 1 hadi 100 bar)
7 * @return Uzito wa ethylene maji katika kg/m³
8 */
9 public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10 // Misingi ya ethylene
11 final double A = 700.0;
12 final double Tc = 283.18; // Joto la kritikali katika K
13 final double n = 0.29683;
14 final double B = 0.8;
15 final double kappa = 0.00125; // Ukombozi wa joto katika MPa⁻¹
16 final double P_ref = 0.1; // Shinikizo la rejea katika MPa (1 bar)
17
18 // Badilisha shinikizo kutoka bar hadi MPa
19 double pressureMPa = pressureBar / 10.0;
20
21 // Hesabu uzito katika shinikizo la rejea
22 double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23
24 // Weka marekebisho ya shinikizo
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("Uzito wa ethylene maji katika %.1fK na %.1f bar: %.2f kg/m³%n",
36 temp, pressure, density);
37 }
38}
39
Usindikaji wa Petrochemical:
Uhifadhi na Usafirishaji wa Cryogenic:
Utengenezaji wa Polyethylene:
Mifumo ya Baridi:
Udhibiti wa Ubora:
Masomo ya Thermodynamic:
Maendeleo ya Nyenzo:
Simulizi za Mchakato:
Kukadiria Vifaa:
Mifumo ya Usalama:
Ingawa kihesabu hiki kinatoa njia rahisi ya kukadiria uzito wa ethylene maji, kuna njia mbadala:
Kipimo cha Kijamii:
Mifano ya Hali ya Joto:
Maktaba ya NIST REFPROP:
Meza za Data Zilizochapishwa:
Utafiti wa mali za kimwili za ethylene unarejea nyuma hadi karne ya 19 wakati Michael Faraday alipoanza kumaliza ethylene mwaka 1834 kwa kutumia mchanganyiko wa joto la chini na shinikizo kubwa. Hata hivyo, utafiti wa mfumo wa uzito wa ethylene maji kwa mfumo wa kisayansi ulianza katika karne ya 20 wakati matumizi ya viwanda ya ethylene yalipoongezeka.
Katika miaka ya 1940 na 1950, kadri sekta ya petrochemical ilivyokua kwa haraka, vipimo sahihi vya mali za ethylene vilihitajika. Uhusiano wa mapema wa uzito wa kioevu mara nyingi ulikuwa na mifano rahisi ya polynomial ya joto, ikiwa na usahihi mdogo na anuwai.
Miaka ya 1960 iliona maendeleo ya mifano ya hali ya joto ya hali ambayo iliruhusu mali kukadiriwa kwa kutumia vigezo vya kritikali. Mifano hii iliboresha usahihi lakini bado ilikuwa na mipaka, hasa katika shinikizo kubwa.
Taifa la Ubunifu wa Mali za Kimwili (DIPPR) lilianza kuendeleza uhusiano wa viwango vya mali za kemikali katika miaka ya 1980. Uhusiano wao wa uzito wa ethylene maji ulionyesha kuboreshwa kwa usahihi na uaminifu.
Katika miongo ya hivi karibuni, maendeleo katika mbinu za kompyuta yamewezesha kuendeleza mifano tata zaidi ya hali ya joto ambayo inaweza kutabiri mali za ethylene kwa usahihi katika anuwai kubwa za joto na shinikizo. Mbinu za kisasa za simu za molekuli pia zinaruhusu utabiri wa mali kutoka kwa kanuni za kwanza.
Mbinu za kupima uzito wa kioevu pia zimebadilika kwa kiasi kikubwa. Mbinu za mapema zilitegemea mbinu rahisi za displacement, wakati mbinu za kisasa zinajumuisha:
Mbinu hizi za kisasa zimeweza kutoa data ya majaribio ya ubora wa juu inayohitajika kuendeleza na kuthibitisha uhusiano unaotumiwa katika kihesabu hiki.
Ethylene maji ni hali ya kioevu ya ethylene (C₂H₄), gesi isiyo na rangi na inayoweza kuwaka katika joto la kawaida na shinikizo la anga. Ethylene inapaswa kupozwa chini ya kiwango chake cha kuchemka cha -103.7°C (169.45K) katika shinikizo la anga ili kuwepo kama kioevu. Katika hali hii, inatumika kwa kawaida katika michakato ya viwanda, hasa kama malighafi kwa uzalishaji wa polyethylene.
Uzito wa ethylene ni muhimu kwa kubuni matangi ya uhifadhi, mifumo ya usafirishaji, na vifaa vya mchakato. Thamani sahihi za uzito zinawawezesha kukadiria ukubwa wa vifaa, kuhakikisha usalama katika kushughulikia, na kuruhusu mahesabu sahihi ya viwango vya mtiririko wa wingi, uhamasishaji wa joto, na vigezo vingine vya mchakato. Uzito pia unaathiri uchumi wa uhifadhi na usafirishaji, kwani unakadiria ni kiasi gani cha ethylene kinaweza kuwekwa katika ujazo fulani.
Joto lina athari kubwa kwenye uzito wa ethylene maji. Kadri joto linavyoongezeka, uzito hupungua kutokana na upanuzi wa joto wa kioevu. Karibu na joto la kritikali (283.18K), uzito hubadilika kwa kiasi kikubwa na mabadiliko madogo ya joto. Uhusiano huu ni muhimu hasa katika matumizi ya cryogenic ambapo udhibiti wa joto ni muhimu.
Shinikizo linaathiri uzito wa ethylene maji kwa kiasi kidogo. Shinikizo kubwa husababisha uzito kuwa mkubwa kidogo kutokana na kubana kwa kioevu. Athari hii ni ndogo kuliko ile ya joto lakini inakuwa muhimu zaidi katika shinikizo zaidi ya 50 bar. Uhusiano kati ya shinikizo na uzito ni wa karibu wa mstari ndani ya anuwai ya kawaida ya uendeshaji.
Karibu na kiwango cha kritikali (takriban 283.18K na 50.4 bar), uzito wa ethylene unakuwa nyeti sana kwa mabadiliko madogo ya joto na shinikizo. Tofauti kati ya awamu ya kioevu na gesi inatoweka katika kiwango cha kritikali, na uzito unakaribia uzito wa kritikali wa takriban 214 kg/m³. Kihesabu kinaweza kutopatia matokeo sahihi karibu na kiwango cha kritikali kutokana na tabia ngumu katika eneo hili.
Hapana, kihesabu hiki kimeundwa mahsusi kwa ethylene maji ndani ya anuwai ya joto ya 104K hadi 282K na anuwai ya shinikizo ya 1 hadi 100 bar. Hesabu za uzito wa ethylene gesi zinahitaji mifano tofauti ya hali ya joto, kama vile sheria ya gesi bora na marekebisho ya compressibility au mifano tata zaidi kama vile Peng-Robinson au Soave-Redlich-Kwong.
Kihesabu hiki kinatoa makadirio ya uzito kwa usahihi wa takriban ±2% ndani ya mipaka iliyoainishwa ya joto na shinikizo. Usahihi unaweza kupungua karibu na mipaka ya mipaka halali, hasa karibu na kiwango cha kritikali. Kwa matumizi yanayohitaji usahihi wa juu, vipimo vya maabara au mifano tata ya thermodynamic inaweza kuwa muhimu.
Kihesabu hiki kinatumia vitengo vifuatavyo:
Ndio, unaweza kubadilisha uzito kuwa vitengo vingine vya kawaida kwa kutumia vigezo hivi:
Kwa data zaidi ya kina ya mali za ethylene, angalia rasilimali kama:
Younglove, B.A. (1982). "Mali za Thermophysical za Maji. I. Argon, Ethylene, Parahydrogen, Nitrojeni, Nitrojeni Trifluoride, na Oksijeni." Jarida la Data za Kemia na Kimwili, 11(Supplement 1), 1-11.
Jahangiri, M., Jacobsen, R.T., Stewart, R.B., & McCarty, R.D. (1986). "Mali za Thermodynamic za ethylene kutoka kwenye mstari wa kufungia hadi 450 K katika shinikizo hadi 260 MPa." Jarida la Data za Kemia na Kimwili, 15(2), 593-734.
Taasisi ya Ubunifu wa Mali za Kimwili. (2005). Maktaba ya DIPPR Project 801 - Toleo Kamili. Taasisi ya Ubunifu wa Mali za Kimwili/AIChE.
Span, R., & Wagner, W. (1996). "Mifano mipya ya hali ya joto na meza za mali za thermodynamic kwa methane ikifunika anuwai kutoka mstari wa kuyeyuka hadi 625 K katika shinikizo hadi 1000 MPa." Jarida la Data za Kemia na Kimwili, 20(6), 1061-1155.
Lemmon, E.W., McLinden, M.O., & Friend, D.G. (2018). "Mali za Thermophysical za Mifumo ya Maji" katika Maktaba ya Kemia ya NIST, NIST Standard Reference Database Nambari 69. Taasisi ya Viwango na Teknolojia, Gaithersburg MD, 20899.
Poling, B.E., Prausnitz, J.M., & O'Connell, J.P. (2001). Mali za Gesi na Maji (toleo la 5). McGraw-Hill.
Chama cha Wahandisi wa Kemikali. (2019). Maktaba ya DIPPR 801: Utafiti wa Data za Mali za Msingi. AIChE.
Setzmann, U., & Wagner, W. (1991). "Mfano mpya wa hali ya joto na meza za mali za thermodynamic kwa methane ikifunika anuwai kutoka mstari wa kuyeyuka hadi 625 K katika shinikizo hadi 1000 MPa." Jarida la Data za Kemia na Kimwili, 20(6), 1061-1155.
Kihesabu chetu cha Uzito wa Ethylene Maji kinatoa thamani za uzito mara moja na kwa usahihi kulingana na mahitaji yako ya joto na shinikizo. Ingiza tu parameta zako ndani ya mipaka halali, na kihesabu kitaamua moja kwa moja uzito wa ethylene maji kwa matumizi yako.
Iwe unabuni vifaa vya mchakato, kupanga vifaa vya uhifadhi, au kufanya utafiti, chombo hiki kinatoa njia ya haraka na ya kuaminika ya kupata taarifa za uzito unazohitaji. Uonyeshaji uliojumuishwa unakusaidia kuelewa jinsi uzito unavyobadilika na joto katika kiwango chako kilichochaguliwa cha shinikizo.
Kwa maswali yoyote au maoni kuhusu kihesabu hiki, tafadhali wasiliana na timu yetu ya msaada.
Gundua zana zaidi ambazo zinaweza kuwa na manufaa kwa mtiririko wako wa kazi