Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Шриер [197] указывает, что Вайз и Хафтон использовали эту корреляцию неправильно, но при пересчете вычисленные ими значения D\w оказались все же приблизительно на 25 % ниже. Тем не менее Химмельблау [100] показывает
487
JO
но
к.
Вильке и Ченг - ч ^Ассоциированные
жидпости,(р-2,6 Неассоциированные I
¦V^ д— жидкости, ср=1,С
Метан Этан Пропон н-Бут сн н-Пен,тан і і і 11 I_
2эк
\
'0Д
w
30
10
A4
Вильне и Ченг
V
Л ссоцииродинные
л-сидкости, ф =2.6 Jlea с соци иро ванные -^-жидкости, 0 = 1,0-
X
^ ¦Ra
о Бензол \ чэ а Толуол \ V Этилоензол > ? Циклопентан , , О Метил циклопентан*\ О Циклогексан \
j_і і і 11_I_I-1—I и 11
0,5 W
10
Рис. 11.8. Сравнение корреляции для коэффициентов диффузии в воде и уравнения (11.10.1) [237].
достаточно хорошую согласованность значений, полученных по корреляции Вильке—Ченга, и литературных данных для многих растворов газов в воде. Позже Вайтерспун и Боноли [237] измерили D°AW для большого числа растворов легких углеводородов в воде в диапазоне температур от 2 до 60 °С, и их экспериментальные данные значительно отличаются от тех, которые сообщались раньше Вайзом и Хафтоном. Новые данные хорошо согласуются с получаемыми по уравнению (11.10.1), что иллюстрируется рис. 11.8, а и б. Гайдук и «Поди [98] недавно опубликовали обзор данных о коэффициентах диффузии 87 различных веществ, растворенных в воде. Они сообщают, что корреляция Вильке—Ченга дает среднюю погрешность 6,9 %; если же параметр ассоциации воды уменьшить с 2,6 до 2,26 средняя погрешность снизится только на 0,4 %.
Диффузия воды в органических растворителях. Оландер [169] отметил, что тогда как корреляция Вильке—Ченга обычно является удовлетворительной для многих растворенных органических веществ, диффундирующих в воде, то в противоположном случае диффузии воды в органическом растворителе пользоваться ею для определения коэффициентов диффузии нельзя. Он нашел, что расчетные значения D^B приблизительно в 2,3 раза выше экспериментальных, и отнес эту ошибку за счет того, что вода может диффундировать как тетрамер, а следовательно, значение VV, в уравнении (11.10.1) должно быть умножено на 4; тогда V^6 увеличится на 2,3. Это объяснение обсуждает Лусис [135].
Более тщательное исследование диффузии воды в различных органических жидкостях было выполнено Лисомм и Саррамом [124]. Некоторые данные, рассмотренные этими авторами, представлены в табл. 11.3. Выводы сделать трудно. В одних случаях предпочтительнее корреляция Вильке—Ченга, в других модификация, предложенная Оландером. Иногда обе методики неприменимы. Когда растворитель имеет высокую вязкость (триэтиленгликоль или глицерин), корреляцию Вильке—Ченга, вероятно, не стоит выбирать для расчета.
Диффузия в органических системах. Колдуэлл и Бабб [25] предположили, что для систем, содержащих ароматические углеводороды, параметр ассоциации, входящий в корреляцию Вильке—Ченга, может быть принят равным 0,7. Амордам и Ладдха [5] измерили коэффициенты диффузии при бесконечном разбавлении для 25 различных систем и нашли, что значения, рассчитанные с параметрами ассоциации Ф, рекомендованными Вильке и Ченгом, хорошо согласуются с экспериментальными данными. Для алканов (гексан и гептан), диффундирующих в гексаноле или гептаноле, метод Вильке—Ченга давал плохие результаты, если только значение параметра ассоциации не было выше 1,5 [159]. Гайдук и Бакли [95] предположили, что показатель степени 0,6 при Va в уравнении
488
ТАБЛИЦА 11.3. Сравнение экспериментальных и расчетных значений коэффициентов диффузии воды в органических растворителях
Температура —25 0C, содержание воды <1% (мол.).
Коэффициент диффуз ии X 10б, см2/с
Растворитель эксперимен-тальное зн ачение по методу Вильке и Ченга *) [уравнение (11.10.1)] по методу Оландера (значение по методу Вильке — Ченга, деленное на 2,3)
Метиловый спирт 1,75 4,35 1,89
Этиловый спирт 1,24 2,75 1,20
я-Пропиловый спирт 0,61 1,61 0,50
Изопропиловый спирт 0,38 1,18 0,51
я-Бутиловый спирт 0,56 1,26 0,55
Изобутиловый спирт 0,30 0,67 0,29
Бензиловый спирт 0,37 0,60 0,26
Этиленгликоль 0,18 0,14 0,061
Триэтиленгликоль 0,19 0,35 0,15
Глицерин 0,0083 0,0024 0,0010
Ацетон 4,56 8,80 3,72
Фурфурол 0,90 2,24 0,97
Этил ацетат 3,20 7,48 3,25
Анилин 0,70 0,82 0,36
я-Гексадекан 3,76 1,63 0,71
я-Бутилацетат 2,87 6,12 2,66
я-Масляная кислота 0,79 2,53 1,10
Толуол 6,19 6,63 2,88
Дихлорметан 6,53 8,64 3,75
1,1,1-Трихлорэтан 4,64 5,65 2,46
Трихлорэтилен 8,82 7,87 • 3,42
Нитробензол 2,80 2,29 1,00
Пиридин 2,73 3,83 1,6
*) Параметр ассоциации был принят равным 1,9 для CH3OH, 1,5 для C2H5OH, 1,2 для пропилового спирта и 1,0 для других растворителей.
(11.10.1) слишком мал и корреляция обеспечит лучшие результаты, если увеличить его приблизительно до 0,7.
Пример 11.5. Рассчитать значение D°AB адипиновой кислоты, диффундирующей в метиловом спирте, при 30 °С. Вязкость метилового спирта при этой тем-перахуре составляет 0,514 сП, а мольный объем адипиновой кислоты при нормальной температуре кипения равен 173,8 см3/моль. Молекулярная масса метилового спирта M = 32,04.
