Описание зависимости теплоемкости жидкости этанола от температуры

Задание

Представить в табличном и графическом виде зависимость теплоемкости жидкости этанола от температуры. Вывести уравнение, описывающее зависимость, с помощью настройки «Добавить линию тренда» электронных таблиц. Рассчитать по уравнению значения теплоемкости жидкости для заданных температур.

Исходные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Температура T, °C	Теплоемкость c,
10	0,557
20	0,574
30	0,593
40	0,615
50	0,639
60	0,665
70	0,693
80	0,723
90	0,755

Выполнение задания

Зависимость теплоемкости жидкости от температуры можно выразить графически. Для этого в электронных таблицах, в меню «Вставка» выбираем точечную диаграмму с гладкими кривыми и маркерами. Нажав в области построения диаграммы левой кнопкой мыши, выбираем во всплывающем окне строку «Выбрать данные…». Во всплывающем окне нажимаем на кнопку «Добавить» и выбираем значения по оси y (теплоемкость) и x (температура).

Добавим линию тренда (полиноминальная во второй степени). Для этого наводим курсор мыши на график, нажав правую кнопку мыши, выбираем вкладку «Добавить линию тренда», где выделяем нужную нам с требованием показать уравнение на диаграмме и величину достоверности аппроксимации.

Зависимость динамической теплоемкости жидкости этанола от температуры, а также линии тренда представлены на рисунке 7.

.

Величина коэффициента достоверности аппроксимации: R²=1. Рассчитанные по этому уравнению, значения вязкости жидкости при заданной температуре представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Расчетные значения теплоемкости жидкости от температуры

Температура T, °C	Теплоемкость c,
10	0,557
20	0,574
30	0,593
40	0,614
50	0,637
60	0,662
70	0,689
80	0,718
90	0,749

Значения теплоемкости жидкости этанола от температуры, по уравнению хорошо согласуются с литературными данными.

Расчет свойств и состава смеси веществ

Задание

Рассчитать:

- мольные доли компонентов смеси,

- объемные доли компонентов смеси,

- массовый расход компонентов смеси,

- мольный расход компонентов смеси,

- для всей многокомпонентной смеси при температуре 20 °C:

- молярную массу

- плотность.

Производительность 65 тыс. т в год.

Массовый состав компонентов смеси представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Состав смеси веществ

Результаты задания

Для расчета массовых расходов компонентов смеси необходимо рассчитать производительность установки в кг/ч. Данный расчет проводится по формуле:

где П – производительность установки, тыс. т/г,

G – производительность установки, кг/ч,

Т_р – число дней на планово-предупредительный ремонт

К – коэффициент, учитывающий потери (1÷1,05).

Литературные данные по свойствам веществ, необходимые для расчета, а также физические свойства фракции 60 – 76 °С представлены в таблице 4 [4].

Таблица 4 – Физико-химические свойства компонентов смеси

Для фракции плотность при температуре 20 °С производим расчет:

1) Находим температуру кипения:

где  – температура начала и конца кипения фракции, °С.

2) Находим молярную массу:

.

3) Находим относительную плотность:

4) Плотность фракции при 20 °С равна:

.

Расчет массового расхода каждого из компонентов смеси проводится по формуле:

где – массовая доля компонента.

Например, для н-пентана массовый расход рассчитывается следующим образом:

Расчет мольного расхода каждого из компонентов смеси производится по формуле:

где  – молярная масса компонента, кг/кмоль.

Например, для н-пентана мольный расход рассчитывается следующим образом:

Расчет мольной доли каждого из компонентов смеси производится по формуле:

Например, для н-пентана мольная доля компонента смеси рассчитывается следующим образом:

Расчет объемного расхода каждого из компонентов смеси рассчитывается по формуле:

где  – плотность компонента, кг/м³.

Например, расчет объемного расхода для н-пентана производится следующим образом:

Расчет объемной доли каждого из компонентов смеси рассчитывается по формуле:

Например, расчет объемной доли для н-пентана выглядит следующим образом:

Результаты расчетов для других компонентов представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Результаты расчета массовых, мольных и объемных долей и расходов компонентного состава

Расчет физико-химических свойств смеси проводим, принимая, что температура смеси 20 °С. Поэтому свойства индивидуальных соединений, представленные в таблице 4, взяты при данной температуре.

Расчет молярной массы смеси приводится по формуле:

Молярная масса смеси равна:

Расчет плотности смеси производится по формуле:

Плотность смеси при температуре 20 °С равна:

Заключение

В ходе данной работы была изучена стабилизация нефти на промыслах, которая заключается в методе сепарации, который, в свою очередь, подразделяется на виды по нескольким признакам: по принципу действия, по геометрической форме и положению в простран­стве, по рабочему давлению, по назначению, по месту положения в системе сбора.

При выполнении данной работы при использовании электронных таблиц была представлена зависимость теплоемкости жидкости этанола от температуры в виде графика, а также при помощи функции «Линии тренда» было выведено уравнение аппроксимации для данной зависимости вида: полиноминальное во второй степени. По этому уравнению удобно рассчитывать значение функции, данное уравнение при расчетах дает удовлетворительные результаты и достаточно хорошо отражает зависимость теплоемкости от температуры.

В результате работы рассчитаны для смеси компонентов мольные и объемные доли, массовые, мольные и объемные расходы, молярная масса и плотность смеси.