Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Многие расчетные методы настолько сложны, что могут быть реализованы только на ЭВМ. Едва ли это следует считать недостатком, поскольку в настоящее время вычислительные машины широко распространены. Большую помощь в практическом освоении сложных корреляций оказывают настольные клавишные ЭВМ, ставшие очень популярными в последние годы. Хотя, конечно, большая сложность еще не всегда обеспечивает повышенную точность.
Перечень вопросов, рассматриваемых в этой книге, естественно, ограничен. Выбор свойств, который является довольно произвольным, основывался на уверенности, что они являются фундаментальными по природе и представляют широкий интерес в первую очередь для инженеров-химиков. Не рассматривались электрические свойства, а также физико-химические свойства, отличные от некоторых свойств, определяемых из термодинамики, таких как энтальпия и энергия образования Гиббса. Сложная область свойств полимеров и кристаллов освещена Бонди [1] и Ван-Кревеленом [5].
Цель написания книги — создать справочное пособие по расчетным методам ограниченного числа физико-химических свойств газов и жидкостей. Хочется надеяться, что потребность в таких методах и в книгах"подобного рода будет уменьшаться по мере получения экспериментальной информации и достижения совершенства развивающейся молекулярной теории. Но пока нужно использовать расчетные методы при разработке процессов химической технологии и для многих других целей в технике и прикладной науке.
18
ЛИТЕРАТУРА
1. Bondi, А • «Physical Properties of Molecular Crystals, Liquids, and Glasses,» Wi-ioV, New York, 1968. 2. «CAChE Physical Properties Data Book», National Academy of Engineering, Washington, 1972. 3. Din, F. (ed.): «Thermodynamic Functions of Gases», vob 3. Butterworth, London, 1961. 4. Quoted from James Clerk Maxwell, Atoms, «En-cvc'lopaedia Britannica,» 9th ed., 1875. 5. van Krevelen, D. W.: «Properties of Polymers: Correlations with Chemical Structure,» Elsevier, Amsterdam, 1972.
Глава 2
ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ
2.1. СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ
Чаще всего инженерам-химикам приходится иметь дело со смесями, а не с чистыми (индивидуальными) веществами. Однако химические составы большинства представляющих интерес смесей известны (за исключением, может быть, встречающихся в нефтехимической промышленности). Таким образом, и чистые вещества и смеси рассматриваются в зависимости от их конкретных химических индивидуальностей. Между тем в настоящее время лишь немногие корреляции, предназначенные для определения свойств смеси содержат истинные ее параметры. Вместо них в инженерной практике применяют параметры, относящиеся только к чистым веществам, которые могут существовать индивидуально или образовывать смеси. Эти константы чистых компонентов используют затем с такими переменными состояния, как температура, давление и состав для разработки методов определения свойств.
В этой главе представлены наиболее простые и полезные константы чистых веществ и показано, как они могут быть рассчитаны при отсутствии каких бы то ни было экспериментальных данных. Рассматриваемые константы обычно включаются в базу данных для систем машинного расчета свойств.
Некоторые полезные константы чистых веществ не приводятся, однако, в этой главе, поскольку более удобно и уместно рассмотреть их в последующих главах. Так, удельный объем жидкости (или плогность) при каком-либо эталонном (опорном) состоянии (т. е. состоянии сравнения), например при 20 °С и 1 атм, является полезной константой чистого вещества, но он более легко вводится в гл. 3, где рассматриваются волюметрические свойства.
2.2. КРИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Критические температуры, давление и объем представляют собой три широко используемые константы чистых веществ. Тем не менее недавние, современные измерения их почти не встречаются. В приложении А табулированы критические свойства многих веществ. В большинстве случаев приведенные там значения были определены экспериментально. Для получения расчетных значений обычно использовался метод Лидерсена.
Имеются превосходные исчерпывающие обзоры критических свойств. Кад-шедкер, Алани и Зволинский [12] охватили органические соединения, а Метьюз Пб] рассмотрел неорганические вещества.
Метод Лидерсена [15]. Этот расчетный метод использует структурные составляющие для определения ТС) Pс и Vc Расчет ведется по уравнениям
Tc= ТЬ {0,567 + HAr-(SAr)2I-1 (2-2Л>
Pe = M(OM+ S Ap)-2 (2-2-2)
Vc = 40 + ? A0 (2-2-3)
19
Единицами измерения служат кельвин, физическая атмосфера и кубический сантиметр на моль. Значения А находятся суммированием составляющих для различных атомов или групп атомов, приведенных в табл. 2.1. Для пользования этим методом необходимо знать нормальную температуру кипения и молекулярную массу вещества. Погрешности расчета по уравнениям (2.2.1)—(2.2.3) приведены в табл. 2.2. Спенсер и Доберт [31] провели обширную численную проверку существующих методов определения критических свойств углеводородов и пришли к заключению, что наиболее точно критическая температура рассчитывается по методу Лидерсена; однако, модифицировав константы в методике, которую предложил Нокэй [20], они смогли несколько понизить среднюю погрешность расчета. Соотношение Нокэя имеет вид
