திரவ எத்திலீன் அடர்த்தி கணக்கிடுதல் | பொறியாளர்களுக்கான இலவச கருவி

திரவ எத்தைலீன் அடர்த்தியை புரிந்துகொள்ளல்

நீங்கள் எத்தைலீனுடன் தொடர்பில் இருந்தால் - பெட்ரோகெமிகல் ஆலைகளில், குளிர்ச்சி சேமிப்பு அல்லது பாலிஎத்தைலீன் உற்பத்தியில் - அடர்த்தி கணக்கீடுகள் கட்டாயமாக தேவைப்படுகிறது. இவை சேமிப்பு தொட்டிகளின் அளவை நிர்ணயிப்பதிலிருந்து குழாய் ஓட்ட விகிதங்கள் சரியாக இருப்பதை உறுதி செய்வது வரை முக்கியமானவை.

எத்தைலீன் (C₂H₄) வாயு நிலையுடன் ஒப்பிடும்போது திரவ நிலையில் வெகு வேறுபட்ட நடத்தை கொண்டுள்ளது. சாதாரண அழுத்தத்தில், அதை திரவமாக வைக்க -103.7°C வரை குளிர்விக்க வேண்டும். குளிர்ச்சி நிலைமைகள் மற்றும் மாறுபடும் அழுத்தங்களில் அடர்த்தி கணிசமாக மாறுகிறது. இங்கு தவறான கணக்கீடு சிறிய உபகரணங்கள், பாதுகாப்பு சிக்கல்கள் அல்லது செலவு மிக்க இயக்க பிரச்சனைகளை ஏற்படுத்தலாம்.

இந்த கணக்கி DIPPR ச相சமன்பாடு அழுத்த திருத்தத்துடன் 104K முதல் 282K வரையிலான மற்றும் 1 முதல் 100 பார் வரையிலான அழுத்தங்களில் திரவ எத்தைலீன் அடர்த்தியை மதிப்பிடுகிறது. இந்த அணுகுமுறை சிறப்பாக இருப்பது அதன் துல்லியம் மற்றும் கணக்கீட்டு எளிமையின் சமநிலையாகும் - சிக்கலான சமன்பாட்டு மென்பொருள் இல்லாமல் சோதனை மதிப்புகளுக்கு ±2% உள்ளே முடிவுகளைப் பெறலாம்.

நடைமுறை சூழல்: பெட்ரோகெமிகல் செயல்முறை வடிவமைப்பில் எனது அனுபவத்தில், மிகவும் பொதுவான சூழல் சுமார் 150-200K மற்றும் 10-50 பார் அழுத்தங்கள் வரையிலான சேமிப்பு தொட்டி கணக்கீடுகள் ஆகும். அங்கு இந்த கணக்கி சிறப்பாக செயல்படுகிறது. நெருக்கடி புள்ளிக்கு அருகில் (283.18K, 50.4 பார்), சிறிய வெப்பநிலை மாற்றங்கள் அடர்த்தியை மிகவும் பாதிக்கும் காரணத்தால் மாதிரி குறைவாக நம்பகமாக இருக்கும் - இந்த வரம்பு பற்றி மேலும் பின்னர் தெரிவிக்கப்படும்.

திரவ எத்தைலீன் அடர்த்தி கணக்கிடப்படும் முறை

கணிதப் பிரிவு

அடர்த்தி கணக்கீடு ஒரு மாற்றப்பட்ட DIPPR சகவெளி (வடிவமைப்பு நிறுவனம் இயற்பியல் பண்புகளுக்கு) மற்றும் அழுத்த திருத்த பதத்தை இணைத்து நடைபெறுகிறது. இந்த இரண்டு நிலை அணுகுமுறை நன்கு செயல்படுகிறது ஏனெனில் திரவ அடர்த்தி முக்கிய அளவில் வெப்பநிலை சார்பு, அழுத்தம் இரண்டாம் நிலை ஆனாலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

இது ஏன் முக்கியம்: வாயுக்கள் அழுத்தம் அடர்த்தியை நிர்ணயிக்கும் நிலையில், திரவங்கள் ஒப்பீட்டளவில் அழுத்தத்திற்கு மாறாதவை. எத்தைலீனுக்கு, வெப்பநிலை மாற்றங்கள் அடர்த்தி மாற்றங்களை இயக்குகின்றன, அழுத்த திருத்தங்கள் 50 பார் மேல் அல்லது நிலை எல்லைகளுக்கு அருகில் மட்டுமே குறிப்பிடத்தக்கவை.

அடிப்படை சமன்பாடு குறிப்பு அழுத்தத்தில் (1 பார்) அடர்த்தியை கணக்கிடுகிறது:

$\rho = A \cdot (1 - \frac{T}{T_c})^n - B \cdot T$

எங்கு:

• $\rho$ = திரவ எத்தைலீன் அடர்த்தி (கிகி/மீ³)
• $A$ = அடிப்படை அடர்த்தி சமன்பாடு (எத்தைலீனுக்கு 700)
• $T$ = வெப்பநிலை (K)
• $T_c$ = எத்தைலீன் நெரிசல் வெப்பநிலை (283.18K)
• $n$ = அwykடு (எத்தைலீனுக்கு 0.29683)
• $B$ = வெப்பநிலை சமன்பாடு (எத்தைலீனுக்கு 0.8)

அழுத்த விளைவுகளை கணக்கில் கொள்ள, ஒரு அழுத்த திருத்த பதம் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

$\rho_P = \rho \cdot (1 + \kappa \cdot (P - P_{ref}))$

எங்கு:

• $\rho_P$ = P அழுத்தத்தில் அடர்த்தி (கிகி/மீ³)
• $\rho$ = குறிப்பு அழுத்தத்தில் அடர்த்தி (கிகி/மீ³)
• $\kappa$ = ஐசோதர்மல் அழுத்தம் (திரவ எத்தைலீனுக்கு சுமார் 0.00125 MPa⁻¹)
• $P$ = அழுத்தம் (MPa)
• $P_{ref}$ = குறிப்பு அழுத்தம் (0.1 MPa அல்லது 1 பார்)

சரியான வரம்புகள் மற்றும் வரம்பு மீறல்கள்

இந்த கணக்கீடு மாதிரி குறிப்பிட்ட எல்லைகளுக்குள் நம்பகமாக வேலை செய்கிறது:

• வெப்பநிலை: 104K முதல் 282K வரை (திரவ நிலை பகுதி)
• அழுத்தம: 1 முதல் 100 பார் வரை

கவனிக்கத்தக்க வரம்பு மீறல்கள்:

282K மேல், நீங்கள் நெரிசல் வெப்பநிலையை (283.18K) அடைந்துகொண்டிருக்கிறீர்கள், இங்கு திரவம் மற்றும் வாயு வேறுபாடு மறைகிறது. சகவெளி இங்கு உடைகிறது ஏனெனில் இயற்பியல் அடிப்படையாக மாறுகிறது—நீங்கள் மேல்நிலை திரவ சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

104K கீழே, நீங்கள் உறைதல் புள்ளிக்கு அருகில் வருகிறீர்கள் (சுமார் 104K). எத்தைலீன் இந்த வரம்பில் திரவமாக இருக்கலாம், ஆனால் சகவெளி இதற்கு வடிவமைக்கப்படவில்லை மற்றும் துல்லியம் பாதிக்கப்படுகிறது.

100 பார் மேல், அழுத்த திருத்த பதம் குறைவாக துல்லியமாகிறது. அதிக அழுத்த பயன்பாடுகளுக்கு (சில பாலிமரைசேஷன் ரியாக்டர்கள் 200+ பார் இயங்குகின்றன), நீங்கள் பெங்-ராபின் அல்லது NIST REFPROP தரவுத்தளம் ஐப் பார்க்க வேண்டும்.

பொதுவான தவறு: வாயு நிலை எத்தைலீனுக்கு இந்த கணக்கியலைப் பயன்படுத்துதல். உங்கள் வெப்பநிலை உங்கள் இயக்க அழுத்தத்தில் கொதிநிலைக்கு மேல் இருந்தால், நீங்கள் வாயுவைக் கையாள்கிறீர்கள், திரவமல்ல—முற்றிலும் வேறுபட்ட கணக்கீடு தேவை.

இந்தக் கணிப்பானைப் பயன்படுத்தும் வழி

உங்கள் நிபந்தனைகளை உள்ளிடுங்கள்

வெப்பநிலை: கெல்வின் அளவில் 104K மற்றும் 282K இடையே உள்ள மதிப்பை உள்ளிடவும்.

கெல்வின் கிடைக்கவில்லையா? வேகமான மாற்றங்கள்:

• செல்சியஸிலிருந்து: K = °C + 273.15 (எனவே -100°C = 173.15K)
• பாரன்ஹீட்டிலிருந்து: K = (°F - 32) × 5/9 + 273.15

அழுத்தம்: 1 மற்றும் 100 பார் இடையே உள்ள மதிப்பை உள்ளிடவும்.

வேறு அழுத்த அலகுகளுடன் வேலை செய்கிறீர்கள்?

• psi இலிருந்து: 0.06895 ஐ பெருக்கவும் (எனவே 145 psi ≈ 10 பார்)
• kPa இலிருந்து: 100 ஐ வகுக்கவும் (எனவே 5000 kPa = 50 பார்)
• MPa இலிருந்து: 10 ஐ பெருக்கவும் (எனவே 2 MPa = 20 பார்)

[மற்ற மொழிபெயர்ப்பு தொடரும்...]

நடைமுறை பயன்பாடுகள் மற்றும் பயன்முறைகள்

பெட்ரோரசாயன பதப்படுத்தல்

எத்திலீன் கிரேக்கர்கள் அல்லது பின்வரும் பிரிப்பு அலகுகளை வடிவமைக்கும்போது, நீங்கள் தொடர்ந்து அடர்த்தி தரவுகளைப் பார்ப்பீர்கள். இங்கே இது மிகவும் முக்கியமாக இருக்கும்:

பைப்லைன் அளவிடல்: பிரக்ரியா அலகுகளுக்கிடையே எத்திலீன் மாற்று வரிகளுக்கு அழுத்த வீழ்ச்சி கணக்கீடுகளுக்கு துல்லிய அடர்த்தி தேவை. வாயு நிலை அடர்த்தியைத் தவறாகப் பயன்படுத்தி குறைந்த பைப்பிங் மற்றும் ஓட்ட தடைகளை உருவாக்கிய சில நிகழ்வுகளைக் கண்டிருக்கிறேன்.

ஓட்ட அளவீடு: கோரியோலிஸ் மீட்டர்கள் மற்றும் பிற நிறை ஓட்ட சாதனங்கள் அடர்த்தி இழப்பீட்டைச் சார்ந்துள்ளன. அடர்த்தியில் 5% பிழை நேரடியாக நிறை சமநிலையில் 5% பிழையாக மாறுகிறது - இது தினமும் பல்லாயிரம் டன் பதப்படுத்தும்போது வேகமாகக் கூடுகிறது.

தூண் வடிவமைப்பு: எத்திலீனை எத்தேனிலிருந்து (C2 பிரிப்பான்) பிரிக்கும் வடிகட்டும் தூண்கள் கடினமான நிலைமைகளில் செயல்படுகின்றன. அடர்த்தி தட்டு நீரோட்டம், வேயர் ஏற்றம் மற்றும் இறங்கு வழி அளவிடலைப் பாதிக்கிறது. தவறாகச் செய்தால் நீங்கள் கால்வாய் வெள்ளப்பெருக்கு அல்லது மோசமான பிரிப்பு திறனைக் காண்பீர்கள்.

குளிர்ந்த சேமிப்பு மற்றும் போக்குவரத்து

சேமிப்பு தொட்டி வடிவமைப்பு வெவ்வேறு வெப்பநிலை வரம்புகளில் அடர்த்தியைக் கவனமாகப் பார்க்க வேண்டும்:

தொட்டி திறன் திட்டமிடல்: திரவ எத்திலீன் வெப்பநிலையுடன் கணிசமாக விரிவடைகிறது. 150K இல் 90% நிரப்பப்பட்ட தொட்டி 170K இல் 95% அளவுக்கு வரலாம் - குளிரூட்டல் அமைப்பில் பிரச்சனை ஏற்பட்டால். பாதுகாப்பான திரவ மட்டங்களைப் பராமரிக்கவும் அதிக அழுத்தத்தைத் தடுக்கவும் இந்த வெப்ப விரிவாக்கத்தைக் கணக்கில் கொள்ள வேண்டும்.

(மற்ற பகுதிகளும் இதேபோல் மொழிபெயர்க்கப்படும்)

பின்னணி: நாம் இங்கு எப்படி வந்தோம்

மைக்கேல் ஃபாரடே 1834 ஆம் ஆண்டு முதல் எத்திலீனை திரவமாக்கினார், ஆனால் அதன் அடர்த்தியை வெவ்வேறு நிலைமைகளில் முறைமையாக அளக்க மற்றொரு நூற்றாண்டு எடுத்தது. 1940-50 களின் ஆரம்ப பெட்ரோரசாயன ஆலைகள் எளிய பல பதத்தொடர்கள் - அடிப்படையில் வரையறுக்கப்பட்ட சில சோதனை தரவுகளின் வளைவுகளை நம்பியிருந்தன. அவை குறுகிய வரம்புகளுக்குள் சரிவர வேலை செய்தன ஆனால் அந்த நிலைமைகளுக்கு வெளியே தோல்வியடைந்தன.

உண்மையான முன்னேற்றம் 1980 களில் வந்தது, வடிவமைப்பு நிறுவனம் இயற்பியல் பண்புகளுக்கு (DIPPR), AIChE ஆல் ஆதரிக்கப்பட்ட, மிகப் பரந்த சோதனை தரவுத்தொகுப்பின் அடிப்படையில் தரப்படுத்தப்பட்ட தொடர்கள் வளர்க்கப்பட்டன. அவர்கள் அணுகுமுறை தத்துவ புரிதலை (கூட்டு நிலை தத்துவம் போன்ற) நூற்றுக்கணக்கான அளவீடுகளிலிருந்து கவனமாக சரிபார்க்கப்பட்ட சமன்பாட்டு மதிப்புகளுடன் இணைத்தது.

இன்றைய அதிக துல்லிய சமன்பாடுகள் போன்ற ஸ்பேன்-வாக்னர் அல்லது NIST வடிவமைப்புகள் 0.1% வரை எத்திலீன் அடர்த்தியை கணிக்க முடியும், ஆனால் அவை குறிப்பிடத்தக்க கணக்கீட்டு மேலோட்டத்தை தேவைப்படுத்துகின்றன. பெரும்பாலான பொறியியல் வேலைகளுக்கு, DIPPR தொடர் சரியான சமநிலையை அமைக்கிறது - வடிவமைப்பிற்கு போதுமான துல்லியம், எங்கும் நடைமுறைப்படுத்த எளிது.

இந்த தொடர்களின் பின்னணி சோதனை தரவு, அதிகக் குளிர் நிலைமைகளில் ±0.05% வரை அடர்த்தியை அளக்கக்கூடிய அதிர்வு குழாய் அடர்த்தி மீட்டர்கள் மற்றும் காந்த தொங்கல் தராசுகள் போன்ற தொழில்நுட்பங்களிலிருந்து வருகிறது. அளவீட்டு துல்லியத்தின் இந்த மட்டம் தான் தொழில் பயன்பாடுகளுக்கு இந்த தொடர்களை நம்ப அனுமதிக்கிறது.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

திரவ எத்திலீன் என்றால் என்ன மற்றும் ஏன் அதை திரவமாக வைக்க வேண்டும்?

எத்திலீன் (C₂H₄) அறை வெப்பநிலையில் வாயு நிலையில் உள்ளது - சராசரி வளிமண்டல அழுத்தத்தில் அதை திரவமாக பார்க்க -103.7°C வரை குளிர வேண்டும். ஆனால் ஏன் இப்படி செய்ய வேண்டும்? அளவு. திரவ எத்திலீன் வாயு நிலையை விட சுமார் 800 மடங்கு அடர்த்தி கொண்டது, இதன் மூலம் ஒரே இடத்தில் மிகப் பெரிய அளவில் சேமிக்கவும் கொண்டு செல்லவும் முடியும். தினமும் ஆயிரக்கணக்கில் டன் அளவில் பெட்ரோகெமிகல் தொழிற்சாலைகள் இயங்கும் நிலையில் இந்த அடர்த்தி வேறுபாடு தான் பெரிய அளவிலான செயல்பாடுகளை பொருளாதாரமாக்கும்.

அடர்த்தி நடைமுறையில் ஏன் இவ்வளவு முக்கியம்?

நடக்கும் பிரச்சனைகளை சிந்தியுங்கள்: உங்கள் பாய்வு மீட்டர்கள் தவறாக படிக்கும், உங்கள் நிறை சமன்பாடுகள் சரியாக மூடப்பட மாட்டாது, உங்கள் தொட்டிகள் சரியான அளவில் இருக்காது மற்றும் உங்கள் பம்ப் கணக்கீடுகள் தவறாக இருக்கும். 5% அடர்த்தி பிழை என்பது நீங்கள் வைத்திருக்கும் பொருளின் அளவில் 5% பிழையை அர்த்தப்படுத்தும். ஒரு டன் எத்திலீன் 800-1200 டாலர் மதிப்பில் மற்றும் மாதத்திற்கு 50,000 டன் கையாளப்படும் நிலையில் இந்த பிழை சரக்கு மாறுபாடுகள் அல்லது சரக்கு அனுப்பல் தவறுகளில் பல லட்சம் டாலர் நஷ்டத்தை குறிக்கும்.

(மொழிபெயர்ப்பு தொடரும்...)

மேற்கோள்கள்

1. யங்கிலோவ், பி.ஏ. (1982). "திரவ வெப்ப இயல் பண்புகள். I. ஆர்கன், எத்திலீன், பாரைட்ரஜன், நைட்ரஜன், நைட்ரஜன் டிரைஃப்ளுரைடு மற்றும் ஆக்சிஜன்." இயற்பியல் மற்றும் வேதிய மேற்கோள் தரவு, 11(இணைப்பு 1), 1-11.

2. ஜஹாங்கிரி, எம்., ஜக்கோப்சன், ஆர்.டி., ஸ்டுவர்ட், ஆர்.பி., & மெக்கார்டி, ஆர்.டி. (1986). "260 MPa வரை அழுத்தத்தில் உறைதல் வரிசையிலிருந்து 450 K வரை எத்திலீனின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள்." இயற்பியல் மற்றும் வேதிய மேற்கோள் தரவு, 15(2), 593-734.

3. இயற்பியல் பண்பு ஆய்வுக்கான வடிவமைப்பு நிறுவனம். (2005). DIPPR திட்டம் 801 - முழு பதிப்பு. இயற்பியல் பண்பு ஆராய்ச்சி/AIChE.

4. ஸ்பான், ஆர்., & வாக்னர், டபிள்யு. (1996). "800 MPa வரை அழுத்தத்தில் மும்மடங்கு புள்ளி வெப்பநிலையிலிருந்து 1100 K வரை கார்பன் டை ஆக்சைடுக்கான புதிய நிலை சமன்பாடு." இயற்பியல் மற்றும் வேதிய மேற்கோள் தரவு, 25(6), 1509-1596.

5. லெமன், ஈ.டபிள்யு., மெக்லிண்டன், எம்.ஓ., & பிரெண்ட், டி.ஜி. (2018). "NIST வேதிய வலைப்பதிவில் திரவ அமைப்பின் வெப்ப இயல் பண்புகள்", NIST நிலை மேற்கோள் தரவுத்தளம் எண் 69. தேசிய தரப்படுத்தல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனம், கெய்தர்ஸ்பர்க் MD, 20899.

6. போலிங், பி.ஈ., பிரவுஸ்நிட்ஸ், ஜே.எம்., & ஓ'கன்னெல், ஜே.பி. (2001). வாயுக்கள் மற்றும் திரவங்களின் பண்புகள் (5வது பதிப்பு). மெக்கிரா-ஹில்.

7. அமெரிக்கன் இன்ஸ்டிட்யூட் ஆஃப் கெமிகல் இஞ்சினியர்ஸ். (2019). DIPPR 801 தரவுத்தளம்: சுத்த கலப்பின பண்பு தரவுகள் தொகுப்பு. AIChE.

8. செட்ஸ்மன், யு., & வாக்னர், டபிள்யு. (1991). "1000 MPa வரை அழுத்தத்தில் உறைதல் வரிசையிலிருந்து 625 K வரை மீத்தேனுக்கான புதிய நிலை சமன்பாடு மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் பண்பு அட்டவணைகள்." இயற்பியல் மற்றும் வேதிய மேற்கோள் தரவு, 20(6), 1061-1155.

கணக்கீட்டைத் தொடங்குங்கள்

மேலே உங்கள் வெப்பநிலையை (104-282K) மற்றும் அழுத்தத்தை (1-100 பார்) உள்ளிடுங்கள் உடனடி திரவ எத்திலீன் அடர்த்தி முடிவுகளைப் பெற. கணக்கி DIPPR ச相ம்பந்தத்தை அழுத்த திருத்தத்துடன் இயக்கி, உங்கள் முடிவை kg/m³ இல் காட்டும்.

நீங்கள் பெறுவது:

• உடனடி அடர்த்தி கணக்கீடு (எந்த காத்திருப்பும் இல்லை, பதிவு தேவையில்லை)
• வெப்பநிலையுடன் அடர்த்தி மாறுபாட்டைக் காட்டும் வரைபட வடிவம்
• அறிக்கைகள் அல்லது தாள்களில் விரைவாகப் பயன்படுத்த கிளிப்போர்டு நகலெடுப்பு வசதி
• உங்கள் சொந்த மென்பொருளில் இதைச் செயல்படுத்த தேவைப்பட்டால் கோட் எடுத்துக்காட்டுகள்

மிகச் சிறந்தது: செயல்முறை வடிவமைப்பு மதிப்பீடுகள், உபகரண அளவிடல் கணக்கீடுகள், நிறை சமநிலை சோதனைகள் மற்றும் ஆரம்ப பொறியியல் வேலை. அதிக துல்லியம் தேவைப்படும் முக்கிய பயன்பாடுகளுக்கு, NIST REFPROP அல்லது நேரடி சோதனை அளவீட்டைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்.

கீழே உள்ள குறிப்பு பிரிவு இந்தக் கணக்கீட்டு முறைக்கு ஆதரவளிக்கும் சமச்சீர் மதிப்பாய்வு ஆராய்ச்சி மற்றும் தரநிலைகளுக்கான இணைப்புகளை வழங்கும்.