Тепловые свойства ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

1.7. Теплоемкость. К величинам, отражающим тепловые свойства нефтепродуктов, относятся теплоемкость, теплота испарения, энтальпия и некоторые другие.

Теплоемкость представляет собой отношение количества теплоты, переданной веществу, к соответствующему изменению его температуры. В зависимости от способа выражения состава вещества различают удельную, молярную и объемную теплоемкости. Чаще применяют удельную теплоемкость, единица ее измерения в СИ - джоуль на килограмм-кельвин (Дж/(кг×К)), допускаются также кратные единицы.

С повышением нагрева теплоемкость жидких нефтепродуктов возрастает, поэтому в нефтепереработке приняты истинная и средняя теплоемкости.

Истинная теплоемкость (с, кДж/(кг×К)) соответствует некоторой фиксированной температуре Т и до 200°С определяется по формуле Крэга [1, 9]

(1.12)

Среднюю теплоемкость определяют не при фиксированной температуре, а в интервале температур нагревания или охлаждения, что в большей степени соответствует реальным условиям. Расчет средней теплоемкости производится по уравнению Фортча и Уитмена [1]

(1.13)

где t_ср - средняя арифметическая температура температурного интервала, °С.

Формулы (1.12) и (1.13) позволяют подсчитать теплоемкость жидких фракций. Теплоемкость паров нефтепродуктов определяется по другим формулам. Так, истинную теплоемкость паров парафинистых нефтепродуктов с_п можно рассчитать по уравнению Бальке [1, 2]

(1.14)

Уравнение (1.14) применимо при температурах до 350°С и небольших давлениях.

Теплоемкости нефтяной фракции и находящихся над ней паров связаны между собой соотношением

Приближенно теплоемкости жидких нефтепродуктов и их паров можно определить по номограмме (прил.13).

Теплоемкость смесей нефтепродуктов подсчитывается по правилу аддитивности: с_см=с₁х₁+с₂х₂+...+c_nx_n=Sc_ix_i.

Теплота испарения. Эта величина характеризует количество теплоты, поглощаемой жидкостью при переходе ее в насыщенный пар. Удельная теплота испарения выражается в СИ в джоулях на килограмм или чаще в килоджоулях на килограмм.

Теплоту испарения индивидуальных углеводородов можно найти в литературе [4, 5].

Для нефтяных фракций существуют различные и графические методы определения теплоты испарения [1, 2]. Для парафинистых низкокипящих нефтепродуктов применимо уравнение Крэга

(1.15)

где L - удельная теплота испарения, кДж/кг.

Возможен расчет теплоты испарения по разности энтальпий паровой и жидкой фаз, взятых при одинаковой температуре и давлении: .

Энтальпия. Удельная энтальпия жидких нефтяных фракций выражает количество теплоты (в джоулях или килоджоулях), которое необходимо сообщить 1 кг (1 кмоль) продукта при его нагреве от 0°С (273 К) до заданной температуры. Энтальпия паров больше энатльпии жидкости на величину количества теплоты, затраченного на испарение жидкости и перегрев паров. В нефтепереработке энтальпию обычно измеряют в килоджоулях на килограмм.

Энтальпию жидких нефтепродуктов при температуре Т находят по уравнению Крэга [2]

Обозначая выражение в скобках а=(0,0017Т²+0,762Т-334,25), можно упростить уравнение:

(1.16)

В прил.14 приведены значения величины а в зависимости от температуры.

Энтальпию паров нефтепродуктов определяют по уравнению Итона [1]

Это уравнение также можно упростить, обозначив

b=(129,58+0,134Т+0,00059Т²).

Тогда

(1.17)

Прил.15 дает значения величины b в зависимости от температуры.

Как и теплоемкость, энтальпию смеси можно рассчитать по правилу аддитивности: l_см=Sl_ix_i.