ของเหลวเอทิลีนหนาแน่นคำนวณ

บทนำ

ของเหลวเอทิลีนหนาแน่นคำนวณ เป็นเครื่องมือเฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อกำหนดหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนอย่างแม่นยำตามการป้อนข้อมูลอุณหภูมิและความดัน เอทิลีน (C₂H₄) เป็นหนึ่งในสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี โดยทำหน้าที่เป็นบล็อกสร้างพื้นฐานสำหรับผลิตภัณฑ์จำนวนมาก รวมถึงพลาสติก น้ำยาหล่อเย็น และเส้นใยสังเคราะห์ การเข้าใจหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนจึงมีความสำคัญต่อการใช้งานทางวิศวกรรม การออกแบบกระบวนการ การพิจารณาการจัดเก็บ และการขนส่งในอุตสาหกรรมตั้งแต่การผลิตปิโตรเคมีไปจนถึงระบบทำความเย็น

เครื่องคำนวณนี้ใช้แบบจำลองเทอร์โมไดนามิกที่แม่นยำเพื่อประเมินหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในช่วงอุณหภูมิ (104K ถึง 282K) และความดัน (1 ถึง 100 บาร์) โดยให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้สำหรับวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ และผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรม หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอุณหภูมิและความดัน ทำให้การคำนวณที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการออกแบบและการดำเนินงานของระบบอย่างเหมาะสม

วิธีการคำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีน

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนจะถูกคำนวณโดยใช้การสัมพันธ์ DIPPR (Design Institute for Physical Properties) ที่แก้ไขพร้อมการแก้ไขความดัน วิธีนี้ให้การประมาณค่าหนาแน่นที่แม่นยำในพื้นที่ของเหลวของเอทิลีน

สมการพื้นฐานสำหรับการคำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนที่ความดันอ้างอิงคือ:

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

โดยที่:

• $\rho$ = หนาแน่นของของเหลวเอทิลีน (กก./ม³)
• $A$ = สัมประสิทธิ์หนาแน่นพื้นฐาน (700 สำหรับเอทิลีน)
• $T$ = อุณหภูมิ (K)
• $T_c$ = อุณหภูมิวิกฤตของเอทิลีน (283.18K)
• $n$ = ยกกำลัง (0.29683 สำหรับเอทิลีน)
• $B$ = สัมประสิทธิ์อุณหภูมิ (0.8 สำหรับเอทิลีน)

เพื่อคำนึงถึงผลกระทบของความดัน จะมีการใช้เทอมการแก้ไขความดัน:

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

โดยที่:

• $\rho_P$ = หนาแน่นที่ความดัน P (กก./ม³)
• $\rho$ = หนาแน่นที่ความดันอ้างอิง (กก./ม³)
• $\kappa$ = ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิ (ประมาณ 0.00125 MPa⁻¹ สำหรับของเหลวเอทิลีน)
• $P$ = ความดัน (MPa)
• $P_{ref}$ = ความดันอ้างอิง (0.1 MPa หรือ 1 บาร์)

ขอบเขตและข้อจำกัดที่ถูกต้อง

แบบจำลองการคำนวณนี้มีผลในช่วงที่เฉพาะเจาะจง:

• อุณหภูมิ: 104K ถึง 282K (ครอบคลุมพื้นที่ของเหลวของเอทิลีน)
• ความดัน: 1 ถึง 100 บาร์

นอกเหนือจากช่วงเหล่านี้ เอทิลีนอาจอยู่ในสถานะก๊าซหรือซุปเปอร์คริติคอล ซึ่งต้องใช้วิธีการคำนวณที่แตกต่างกัน จุดวิกฤตของเอทิลีนอยู่ที่ประมาณ 283.18K และ 50.4 บาร์ ซึ่งหลังจากนั้นเอทิลีนจะมีอยู่ในรูปแบบซุปเปอร์คริติคอล

คู่มือทีละขั้นตอนในการใช้เครื่องคำนวณ

พารามิเตอร์การป้อนข้อมูล

1. การป้อนอุณหภูมิ:

   • ป้อนค่าของอุณหภูมิในเคลวิน (K)
   • ช่วงที่ถูกต้อง: 104K ถึง 282K
   • หากคุณมีอุณหภูมิในเซลเซียส (°C) ให้แปลงโดยใช้: K = °C + 273.15
   • หากคุณมีอุณหภูมิในฟาเรนไฮต์ (°F) ให้แปลงโดยใช้: K = (°F - 32) × 5/9 + 273.15

2. การป้อนความดัน:

   • ป้อนค่าของความดันในบาร์
   • ช่วงที่ถูกต้อง: 1 ถึง 100 บาร์
   • หากคุณมีความดันในหน่วยอื่น:
     • จาก psi: บาร์ = psi × 0.0689476
     • จาก kPa: บาร์ = kPa × 0.01
     • จาก MPa: บาร์ = MPa × 10

การตีความผลลัพธ์

หลังจากป้อนค่าที่ถูกต้องของอุณหภูมิและความดัน เครื่องคำนวณจะแสดงผลโดยอัตโนมัติ:

1. หนาแน่นของของเหลวเอทิลีน: ค่าหนาแน่นที่คำนวณได้ในกก./ม³
2. การแสดงภาพ: กราฟที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของหนาแน่นตามอุณหภูมิที่ความดันที่เลือก

ผลลัพธ์สามารถคัดลอกไปยังคลิปบอร์ดโดยใช้ปุ่มที่ให้ไว้เพื่อใช้ในรายงาน การจำลอง หรือการคำนวณอื่น ๆ

อุณหภูมิ (K) 100 150 200 250 300

หนาแน่น (กก./ม³) 200 300 400 500 600 700 800

10 บาร์ 50 บาร์ 100 บาร์ ความดัน 10 บาร์ 50 บาร์ 100 บาร์

การคำนวณตัวอย่าง

นี่คือตัวอย่างการคำนวณเพื่อแสดงให้เห็นว่าหนาแน่นเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิและความดัน:

อุณหภูมิ (K)	ความดัน (บาร์)	หนาแน่น (กก./ม³)
150	10	567.89
200	10	478.65
250	10	372.41
200	50	487.22
200	100	498.01

ตามที่แสดงในตาราง หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (ที่ความดันคงที่) และเพิ่มขึ้นเมื่อความดันสูงขึ้น (ที่อุณหภูมิคงที่)

การใช้งานในภาษาโปรแกรมต่าง ๆ

นี่คือการนำเสนอการคำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในหลายภาษาโปรแกรม:

1def calculate_ethylene_density(temperature_k, pressure_bar):
2    """
3    คำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนตามอุณหภูมิและความดัน
4    
5    Args:
6        temperature_k (float): อุณหภูมิในเคลวิน (ช่วงที่ถูกต้อง: 104K ถึง 282K)
7        pressure_bar (float): ความดันในบาร์ (ช่วงที่ถูกต้อง: 1 ถึง 100 บาร์)
8        
9    Returns:
10        float: หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในกก./ม³
11    """
12    # ค่าคงที่สำหรับเอทิลีน
13    A = 700
14    Tc = 283.18  # อุณหภูมิวิกฤตใน K
15    n = 0.29683
16    B = 0.8
17    kappa = 0.00125  # ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิใน MPa⁻¹
18    P_ref = 0.1  # ความดันอ้างอิงใน MPa (1 บาร์)
19    
20    # แปลงความดันจากบาร์เป็น MPa
21    pressure_mpa = pressure_bar / 10
22    
23    # คำนวณหนาแน่นที่ความดันอ้างอิง
24    rho_ref = A * (1 - temperature_k/Tc)**n - B * temperature_k
25    
26    # ใช้การแก้ไขความดัน
27    rho = rho_ref * (1 + kappa * (pressure_mpa - P_ref))
28    
29    return rho
30
31# การใช้งานตัวอย่าง
32temp = 200  # K
33pressure = 50  # บาร์
34density = calculate_ethylene_density(temp, pressure)
35print(f"หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนที่ {temp}K และ {pressure} บาร์: {density:.2f} กก./ม³")
36

1/**
2 * คำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนตามอุณหภูมิและความดัน
3 * 
4 * @param {number} temperatureK - อุณหภูมิในเคลวิน (ช่วงที่ถูกต้อง: 104K ถึง 282K)
5 * @param {number} pressureBar - ความดันในบาร์ (ช่วงที่ถูกต้อง: 1 ถึง 100 บาร์)
6 * @returns {number} หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในกก./ม³
7 */
8function calculateEthyleneDensity(temperatureK, pressureBar) {
9    // ค่าคงที่สำหรับเอทิลีน
10    const A = 700;
11    const Tc = 283.18;  // อุณหภูมิวิกฤตใน K
12    const n = 0.29683;
13    const B = 0.8;
14    const kappa = 0.00125;  // ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิใน MPa⁻¹
15    const P_ref = 0.1;  // ความดันอ้างอิงใน MPa (1 บาร์)
16    
17    // แปลงความดันจากบาร์เป็น MPa
18    const pressureMPa = pressureBar / 10;
19    
20    // คำนวณหนาแน่นที่ความดันอ้างอิง
21    const rhoRef = A * Math.pow(1 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
22    
23    // ใช้การแก้ไขความดัน
24    const rho = rhoRef * (1 + kappa * (pressureMPA - P_ref));
25    
26    return rho;
27}
28
29// การใช้งานตัวอย่าง
30const temp = 200;  // K
31const pressure = 50;  // บาร์
32const density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
33console.log(`หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนที่ ${temp}K และ ${pressure} บาร์: ${density.toFixed(2)} กก./ม³`);
34

1' ฟังก์ชัน Excel VBA สำหรับการคำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีน
2Function EthyleneDensity(TemperatureK As Double, PressureBar As Double) As Double
3    ' ค่าคงที่สำหรับเอทิลีน
4    Dim A As Double: A = 700
5    Dim Tc As Double: Tc = 283.18 ' อุณหภูมิวิกฤตใน 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 ' ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิใน MPa⁻¹
9    Dim P_ref As Double: P_ref = 0.1 ' ความดันอ้างอิงใน MPa (1 บาร์)
10    
11    ' แปลงความดันจากบาร์เป็น MPa
12    Dim PressureMPA As Double: PressureMPA = PressureBar / 10
13    
14    ' คำนวณหนาแน่นที่ความดันอ้างอิง
15    Dim rho_ref As Double: rho_ref = A * (1 - TemperatureK / Tc) ^ n - B * TemperatureK
16    
17    ' ใช้การแก้ไขความดัน
18    EthyleneDensity = rho_ref * (1 + kappa * (PressureMPA - P_ref))
19End Function
20
21' การใช้งานในเซลล์ Excel:
22' =EthyleneDensity(200, 50)
23

1function density = ethyleneDensity(temperatureK, pressureBar)
2    % คำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนตามอุณหภูมิและความดัน
3    %
4    % Inputs:
5    %   temperatureK - อุณหภูมิในเคลวิน (ช่วงที่ถูกต้อง: 104K ถึง 282K)
6    %   pressureBar - ความดันในบาร์ (ช่วงที่ถูกต้อง: 1 ถึง 100 บาร์)
7    %
8    % Output:
9    %   density - หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในกก./ม³
10    
11    % ค่าคงที่สำหรับเอทิลีน
12    A = 700;
13    Tc = 283.18;  % อุณหภูมิวิกฤตใน K
14    n = 0.29683;
15    B = 0.8;
16    kappa = 0.00125;  % ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิใน MPa⁻¹
17    P_ref = 0.1;  % ความดันอ้างอิงใน MPa (1 บาร์)
18    
19    % แปลงความดันจากบาร์เป็น MPa
20    pressureMPA = pressureBar / 10;
21    
22    % คำนวณหนาแน่นที่ความดันอ้างอิง
23    rho_ref = A * (1 - temperatureK/Tc)^n - B * temperatureK;
24    
25    % ใช้การแก้ไขความดัน
26    density = rho_ref * (1 + kappa * (pressureMPA - P_ref));
27end
28
29% การใช้งานตัวอย่าง
30temp = 200;  % K
31pressure = 50;  % บาร์
32density = ethyleneDensity(temp, pressure);
33fprintf('หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนที่ %gK และ %g บาร์: %.2f กก./ม³\n', temp, pressure, density);
34

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4/**
5 * คำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนตามอุณหภูมิและความดัน
6 * 
7 * @param temperatureK อุณหภูมิในเคลวิน (ช่วงที่ถูกต้อง: 104K ถึง 282K)
8 * @param pressureBar ความดันในบาร์ (ช่วงที่ถูกต้อง: 1 ถึง 100 บาร์)
9 * @return หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในกก./ม³
10 */
11double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
12    // ค่าคงที่สำหรับเอทิลีน
13    const double A = 700.0;
14    const double Tc = 283.18;  // อุณหภูมิวิกฤตใน K
15    const double n = 0.29683;
16    const double B = 0.8;
17    const double kappa = 0.00125;  // ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิใน MPa⁻¹
18    const double P_ref = 0.1;  // ความดันอ้างอิงใน MPa (1 บาร์)
19    
20    // แปลงความดันจากบาร์เป็น MPa
21    double pressureMPA = pressureBar / 10.0;
22    
23    // คำนวณหนาแน่นที่ความดันอ้างอิง
24    double rho_ref = A * pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
25    
26    // ใช้การแก้ไขความดัน
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;  // บาร์
35    double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
36    
37    std::cout << "หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนที่ " << temp << "K และ " 
38              << pressure << " บาร์: " << density << " กก./ม³" << std::endl;
39    
40    return 0;
41}
42

1public class EthyleneDensityCalculator {
2    /**
3     * คำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนตามอุณหภูมิและความดัน
4     * 
5     * @param temperatureK อุณหภูมิในเคลวิน (ช่วงที่ถูกต้อง: 104K ถึง 282K)
6     * @param pressureBar ความดันในบาร์ (ช่วงที่ถูกต้อง: 1 ถึง 100 บาร์)
7     * @return หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนในกก./ม³
8     */
9    public static double calculateEthyleneDensity(double temperatureK, double pressureBar) {
10        // ค่าคงที่สำหรับเอทิลีน
11        final double A = 700.0;
12        final double Tc = 283.18;  // อุณหภูมิวิกฤตใน K
13        final double n = 0.29683;
14        final double B = 0.8;
15        final double kappa = 0.00125;  // ความสามารถในการบีบอัดแบบอุณหภูมิใน MPa⁻¹
16        final double P_ref = 0.1;  // ความดันอ้างอิงใน MPa (1 บาร์)
17        
18        // แปลงความดันจากบาร์เป็น MPa
19        double pressureMPA = pressureBar / 10.0;
20        
21        // คำนวณหนาแน่นที่ความดันอ้างอิง
22        double rhoRef = A * Math.pow(1.0 - temperatureK/Tc, n) - B * temperatureK;
23        
24        // ใช้การแก้ไขความดัน
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;  // บาร์
33        double density = calculateEthyleneDensity(temp, pressure);
34        
35        System.out.printf("หนาแน่นของของเหลวเอทิลีนที่ %.1fK และ %.1f บาร์: %.2f กก./ม³%n", 
36                          temp, pressure, density);
37    }
38}
39

การใช้งานและการประยุกต์

การใช้งานในอุตสาหกรรม

1. การประมวลผลปิโตรเคมี:

   • ค่าหนาแน่นที่แม่นยำจำเป็นต่อการออกแบบคอลัมน์การกลั่น เครื่องปฏิกรณ์ และอุปกรณ์แยกสำหรับการผลิตและการประมวลผลเอทิลีน
   • การคำนวณการไหลในท่อและอุปกรณ์กระบวนการต้องการข้อมูลหนาแน่นที่แม่นยำ

2. การจัดเก็บและการขนส่งแบบเย็น:

   • เอทิลีนมักถูกจัดเก็บและขนส่งในรูปของเหลวเย็น หนาแน่นการคำนวณช่วยกำหนดความจุของถังเก็บและขีดจำกัดการโหลด
   • การพิจารณาการขยายตัวทางความร้อนในระหว่างการอุ่นต้องการความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและหนาแน่นที่แม่นยำ

3. การผลิตโพลีเอทิลีน:

   • ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตโพลีเอทิลีน คุณสมบัติของเอทิลีนรวมถึงหนาแน่นมีผลต่อจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาและคุณภาพของผลิตภัณฑ์
   • การคำนวณมวลในโรงงานผลิตขึ้นอยู่กับค่าหนาแน่นที่แม่นยำ

4. ระบบทำความเย็น:

   • เอทิลีนถูกใช้เป็นสารทำความเย็นในระบบทำความเย็นบางประเภท ซึ่งหนาแน่นมีผลต่อประสิทธิภาพและประสิทธิผลของระบบ
   • การคำนวณการชาร์จในระบบทำความเย็นต้องการข้อมูลหนาแน่นที่แม่นยำ

5. การควบคุมคุณภาพ:

   • การวัดหนาแน่นสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพสำหรับความบริสุทธิ์ของเอทิลีนในการผลิตและการจัดเก็บ

การวิจัย

1. การศึกษาเทอร์โมไดนามิกส์:

   • นักวิจัยที่ศึกษาอัตราการเกิดเฟสและโมเดลสมการสถานะใช้ข้อมูลหนาแน่นเพื่อยืนยันโมเดลทฤษฎี
   • การวัดหนาแน่นที่แม่นยำช่วยในการพัฒนาการสัมพันธ์ที่ดีขึ้นสำหรับคุณสมบัติของของเหลว

2. การพัฒนาวัสดุ:

   • การพัฒนาพอลิเมอร์และวัสดุใหม่ที่อิงจากเอทิลีนต้องการการเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพของโมโนเมอร์

3. การจำลองกระบวนการ:

   • โปรแกรมจำลองกระบวนการเคมีต้องการโมเดลหนาแน่นที่แม่นยำสำหรับเอทิลีนเพื่อคาดการณ์พฤติกรรมของระบบ

การออกแบบวิศวกรรม

1. การกำหนดขนาดอุปกรณ์:

   • ปั๊ม วาล์ว และระบบท่อที่จัดการของเหลวเอทิลีนต้องออกแบบตามคุณสมบัติของของไหลที่แม่นยำรวมถึงหนาแน่น
   • การคำนวณการลดความดันในอุปกรณ์กระบวนการขึ้นอยู่กับหนาแน่นของของไหล

2. ระบบความปลอดภัย:

   • การกำหนดขนาดวาล์วระบายและการออกแบบระบบความปลอดภัยต้องการค่าหนาแน่นที่แม่นยำในช่วงการทำงาน
   • ระบบตรวจจับการรั่วไหลอาจใช้การวัดหนาแน่นเป็นส่วนหนึ่งของวิธีการตรวจสอบ

ทางเลือกในการคำนวณ

ในขณะที่เครื่องคำนวณนี้ให้วิธีที่สะดวกในการประมาณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีน แต่ยังมีวิธีการทางเลือกอื่น ๆ:

1. การวัดเชิงทดลอง:

   • การวัดโดยตรงโดยใช้เครื่องวัดหนาแน่นหรือพิกโนมิเตอร์ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด แต่ต้องการอุปกรณ์เฉพาะ
   • การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการมักใช้สำหรับความต้องการที่มีความแม่นยำสูงหรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย

2. โมเดลสมการสถานะ:

   • สมการสถานะที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong หรือ SAFT สามารถให้การประมาณหนาแน่นที่มีความแม่นยำสูงขึ้น โดยเฉพาะใกล้กับสภาวะวิกฤต
   • โมเดลเหล่านี้มักต้องการซอฟต์แวร์เฉพาะและทรัพยากรการคำนวณมากขึ้น

3. ฐานข้อมูล NIST REFPROP:

   • ฐานข้อมูล NIST Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database (REFPROP) ให้ข้อมูลคุณสมบัติที่มีความแม่นยำสูง แต่ต้องการใบอนุญาต

4. ตารางข้อมูลที่เผยแพร่:

   • หนังสืออ้างอิงและตารางข้อมูลที่เผยแพร่ให้ค่าหนาแน่นที่จุดอุณหภูมิและความดันที่เฉพาะเจาะจง
   • อาจต้องมีการประมาณค่าระหว่างค่าตารางสำหรับเงื่อนไขเฉพาะ

การพัฒนาประวัติศาสตร์ของการคำนวณหนาแน่นเอทิลีน

การศึกษาต้นกำเนิดของคุณสมบัติเอทิลีน

การศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของเอทิลีนเริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 เมื่อไมเคิล ฟาราเดย์ได้ทำการทำให้เอทิลีนกลายเป็นของเหลวในปี 1834 โดยใช้การรวมกันของอุณหภูมิที่ต่ำและความดันสูง อย่างไรก็ตาม การศึกษาระบบของหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนอย่างเป็นระบบเริ่มขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อมีการขยายตัวของการใช้งานในอุตสาหกรรม

การพัฒนาการสัมพันธ์

ในช่วงปี 1940 และ 1950 เมื่ออุตสาหกรรมปิโตรเคมีเติบโตอย่างรวดเร็ว การวัดคุณสมบัติของเอทิลีนที่แม่นยำมากขึ้นจึงมีความจำเป็น การสัมพันธ์เบื้องต้นสำหรับหนาแน่นของของเหลวมักจะเป็นฟังก์ชันพหุนามที่ง่าย โดยมีความแม่นยำและช่วงที่จำกัด

ในทศวรรษ 1960 ได้มีการพัฒนาโมเดลที่ซับซ้อนมากขึ้นตามหลักการของสถานะที่สอดคล้องกัน ซึ่งช่วยให้สามารถประมาณคุณสมบัติได้ตามพารามิเตอร์วิกฤต โมเดลเหล่านี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำ แต่ยังมีข้อจำกัด โดยเฉพาะที่ความดันสูง

วิธีการสมัยใหม่

Design Institute for Physical Properties (DIPPR) เริ่มพัฒนาการสัมพันธ์มาตรฐานสำหรับคุณสมบัติทางกายภาพในทศวรรษ 1980 การสัมพันธ์ของพวกเขาสำหรับหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนแสดงถึงการปรับปรุงที่สำคัญในความแม่นยำและความเชื่อถือได้

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความก้าวหน้าในวิธีการคอมพิวเตอร์ได้ทำให้สามารถพัฒนาโมเดลสมการสถานะที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งสามารถคาดการณ์คุณสมบัติของเอทิลีนได้อย่างแม่นยำในช่วงอุณหภูมิและความดันที่กว้างมากขึ้น เทคนิคการจำลองโมเลกุลสมัยใหม่ยังช่วยให้สามารถคาดการณ์คุณสมบัติจากหลักการแรกได้

เทคนิคการทดลอง

เทคนิคการวัดสำหรับหนาแน่นของของเหลวก็มีการพัฒนาขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ วิธีการในช่วงต้นอิงจากเทคนิคการแทนที่ที่ง่าย ในขณะที่วิธีการสมัยใหม่รวมถึง:

• เครื่องวัดหนาแน่นแบบท่อสั่น
• เครื่องชั่งแบบแม่เหล็ก
• พิกโนมิเตอร์ที่ควบคุมอุณหภูมิ
• วิธีการชั่งน้ำหนักแบบไฮโดรสแตติก

เทคนิคที่ทันสมัยเหล่านี้ได้ให้ข้อมูลเชิงทดลองที่มีคุณภาพสูงซึ่งจำเป็นต่อการพัฒนาและตรวจสอบการสัมพันธ์ที่ใช้ในเครื่องคำนวณนี้

คำถามที่พบบ่อย

ของเหลวเอทิลีนคืออะไร?

ของเหลวเอทิลีนคือสถานะของเหลวของเอทิลีน (C₂H₄) ซึ่งเป็นก๊าซที่ไม่มีสีและติดไฟได้ที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ เอทิลีนต้องถูกทำให้เย็นต่ำกว่าจุดเดือดที่ -103.7°C (169.45K) ที่ความดันบรรยากาศเพื่อให้มีอยู่ในรูปของเหลว ในสถานะนี้ มันมักถูกใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฐานะที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตโพลีเอทิลีน

ทำไมหนาแน่นของเอทิลีนจึงสำคัญ?

หนาแน่นของเอทิลีนมีความสำคัญต่อการออกแบบถังเก็บ การขนส่ง และอุปกรณ์กระบวนการ ข้อมูลหนาแน่นที่แม่นยำช่วยให้สามารถกำหนดขนาดอุปกรณ์ได้อย่างเหมาะสม รับประกันความปลอดภัยในการจัดการ และอนุญาตให้มีการคำนวณอัตราการไหลมวล การถ่ายเทความร้อน และพารามิเตอร์กระบวนการอื่น ๆ ได้อย่างแม่นยำ หนาแน่นยังมีผลต่อเศรษฐศาสตร์ของการจัดเก็บและการขนส่ง เนื่องจากมันกำหนดว่ามีเอทิลีนมากเพียงใดที่สามารถบรรจุในปริมาณที่กำหนด

อุณหภูมิส่งผลต่อหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนอย่างไร?

อุณหภูมิมีผลกระทบอย่างมากต่อหนาแน่นของของเหลวเอทิลีน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น หนาแน่นจะลดลงเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนของของเหลว ใกล้กับอุณหภูมิวิกฤต (283.18K) การเปลี่ยนแปลงของหนาแน่นจะมีความสำคัญมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญโดยเฉพาะในแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับการทำความเย็นซึ่งการควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งจำเป็น

ความดันส่งผลต่อหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนอย่างไร?

ความดันมีผลกระทบปานกลางต่อหนาแน่นของของเหลวเอทิลีน ความดันที่สูงขึ้นส่งผลให้หนาแน่นสูงขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากการบีบอัดของของเหลว ผลกระทบนี้น้อยกว่าผลกระทบของอุณหภูมิ แต่จะมีความสำคัญมากขึ้นที่ความดันสูงกว่า 50 บาร์ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและหนาแน่นมีลักษณะเป็นเชิงเส้นประมาณในช่วงการทำงานปกติ

เกิดอะไรขึ้นกับหนาแน่นของเอทิลีนใกล้จุดวิกฤต?

ใกล้จุดวิกฤต (ประมาณ 283.18K และ 50.4 บาร์) หนาแน่นของเอทิลีนจะมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอุณหภูมิและความดัน ความแตกต่างระหว่างเฟสของเหลวและก๊าซจะหายไปที่จุดวิกฤต และหนาแน่นจะเข้าใกล้หนาแน่นวิกฤตประมาณ 214 กก./ม³ เครื่องคำนวณอาจไม่ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำมากนักเมื่อใกล้จุดวิกฤตเนื่องจากพฤติกรรมที่ซับซ้อนในภูมิภาคนี้

เครื่องคำนวณนี้สามารถใช้สำหรับเอทิลีนก๊าซได้หรือไม่?

ไม่ เครื่องคำนวณนี้ถูกออกแบบมาเฉพาะสำหรับของเหลวเอทิลีนภายในช่วงอุณหภูมิ 104K ถึง 282K และช่วงความดัน 1 ถึง 100 บาร์ การคำนวณหนาแน่นของเอทิลีนก๊าซต้องการสมการสถานะที่แตกต่างกัน เช่น กฎแก๊สอุดมคติพร้อมการแก้ไขความสามารถในการบีบอัดหรือโมเดลที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น Peng-Robinson หรือ Soave-Redlich-Kwong

เครื่องคำนวณนี้มีความแม่นยำแค่ไหน?

เครื่องคำนวณนี้ให้การประมาณค่าหนาแน่นด้วยความแม่นยำประมาณ ±2% ภายในช่วงอุณหภูมิและความดันที่ระบุ ความแม่นยำอาจลดลงใกล้กับขอบเขตของช่วงที่ถูกต้อง โดยเฉพาะใกล้จุดวิกฤต สำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่านี้ การวัดในห้องปฏิบัติการหรือโมเดลเทอร์โมไดนามิกส์ที่ซับซ้อนมากขึ้นอาจจำเป็น

เครื่องคำนวณนี้ใช้หน่วยอะไร?

เครื่องคำนวณนี้ใช้หน่วยดังต่อไปนี้:

• อุณหภูมิ: เคลวิน (K)
• ความดัน: บาร์
• หนาแน่น: กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กก./ม³)

ฉันสามารถแปลงหนาแน่นเป็นหน่วยอื่นได้หรือไม่?

ใช่ คุณสามารถแปลงหนาแน่นเป็นหน่วยทั่วไปอื่น ๆ โดยใช้ปัจจัยการแปลงเหล่านี้:

• เป็น g/cm³: แบ่งด้วย 1000
• เป็น lb/ft³: คูณด้วย 0.06243
• เป็น lb/gal (US): คูณด้วย 0.008345

ฉันสามารถหาข้อมูลคุณสมบัติของเอทิลีนที่ละเอียดมากขึ้นได้ที่ไหน?

สำหรับข้อมูลคุณสมบัติของเอทิลีนที่ครอบคลุมมากขึ้น ให้ปรึกษาแหล่งข้อมูลเช่น:

• ฐานข้อมูล NIST REFPROP
• Perry's Chemical Engineers' Handbook
• Yaws' Handbook of Thermodynamic Properties
• ฐานข้อมูล AIChE DIPPR Project 801
• การตีพิมพ์ในวารสารเกี่ยวกับสมดุลของเฟสและคุณสมบัติทางเทอร์โมฟิสิกส์

อ้างอิง

1. 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.

2. 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.

3. Design Institute for Physical Properties. (2005). DIPPR Project 801 - Full Version. Design Institute for Physical Property Research/AIChE.

4. 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.

5. 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.

6. Poling, B.E., Prausnitz, J.M., & O'Connell, J.P. (2001). The Properties of Gases and Liquids (5th ed.). McGraw-Hill.

7. American Institute of Chemical Engineers. (2019). DIPPR 801 Database: Data Compilation of Pure Compound Properties. AIChE.

8. 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.

ลองใช้เครื่องคำนวณของเราเดี๋ยวนี้

เครื่องคำนวณหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนของเราให้ค่าหนาแน่นที่แม่นยำทันทีตามความต้องการอุณหภูมิและความดันเฉพาะของคุณ เพียงป้อนพารามิเตอร์ของคุณภายในช่วงที่ถูกต้อง และเครื่องคำนวณจะกำหนดหนาแน่นของของเหลวเอทิลีนสำหรับแอพพลิเคชั่นของคุณโดยอัตโนมัติ

ไม่ว่าคุณจะออกแบบอุปกรณ์กระบวนการ วางแผนสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บ หรือทำการวิจัย เครื่องมือนี้ให้วิธีที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ในการรับข้อมูลหนาแน่นที่คุณต้องการ กราฟที่รวมช่วยให้คุณเข้าใจว่าหนาแน่นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามอุณหภูมิที่จุดความดันที่เลือก

หากคุณมีคำถามหรือข้อเสนอแนะแบบเกี่ยวกับเครื่องคำนวณนี้ โปรดติดต่อทีมสนับสนุนของเรา