Понятие теплоемкости
Теплоемкость - количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус. В зависимости от способа выражения состава вещества различают теплоемкости:
- массовую [Дж/(кг·К)];
- мольную [Дж/(кмоль·К)];
- объемную [Дж/(м3·К)].
На практике чаще всего применяют массовую теплоемкость.
Различают истинную и среднюю удельные теплоемкости, которые относят к 1 кг, 1 м3 или 1 кмоль вещества.
Теплоемкость, соответствующая бесконечно малому изменению температуры (иначе теплоемкость при данной температуре), называется истинной удельной теплоемкостью:
Средней удельной теплоемкостью называется отношение количества тепла (Q), сообщаемого телу при нагревании или отнимаемого при охлаждении, к изменению температуры:
Виды теплоемкости
В зависимости от условий определения различают:
- изобарную теплоемкость - при постоянном давлении;
- изохорную теплоемкость - при постоянном объеме;
- теплоемкость в состоянии насыщения - температура и давление переменны в соответствии с зависимостью давления насыщенных паров от температуры.
Теплоемкость при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме.
Теплоемкость нефтепродукта парафинового основания при одной и той же температуре приблизительно на 15% выше теплоемкости нефтепродукта нафтенового основания или ароматизированного, имеющего ту же плотность. Теплоемкость нормальных углеводородов выше теплоемкости изомеров.
С повышением температуры теплоемкость жидких углеводородов повышается. С увеличением плотности и молекулярной массы теплоемкость углеводородов уменьшается, за исключением ароматических, для которых характерно возрастание теплоемкости.
Для жидкостей изобарная теплоемкость незначительно превышает изохорную теплоемкость.
Расчет теплоемкости
Для расчета удельной теплоемкости жидких нефтепродуктов [кДж/(кг·К)] широко используется эмпирическое уравнение Крэга:
Более точной, учитывающей химический состав нефтепродукта, является формула Ватсона и Нельсона:
Определение теплоемкости по номограммам
Теплоемкость (удельную теплоемкость) жидких нефтепродуктов можно определить при помощи различных номограмм.
Удельная теплоемкость жидких нефтяных фракций
График построен на основании уравнения Крэга для нефтепродуктов с определенным характеризующим фактором К=11,8.
Для других значений К найденную величину теплоемкости умножают на поправочный коэффициент, который находят по графику, помещенному в правом углу рисунка.
Теплоемкость жидких углеводородов
По рисунку можно найти удельную теплоемкость углеводорода любого типа, для каждого из которых в центре номограммы имеется самостоятельная шкала. На этих шкалах отложены приведенные температуры. Шкала (Nc) соответствует числу атомов углерода в молекуле углеводорода.
Теплоемкость определяют проведением луча через две точки: Nc и Т/Ткр. Если луч попадает на правую шкалу, то по ней отсчитывают теплоемкость (до сp=3,1). Если луч выходит за верхний предел этой шкалы, то по верхней шкале находят коэффициент F и теплоемкость рассчитывают по формуле:
Зависимость теплоемкости жидких нефтяных фракций от температуры, относительной плотности и характеризующего фактора
Для нефтяных фракций теплоемкость легко определяется по номограмме, приведенной на рисунке, по относительной плотности и характеризующему фактору К.
Для определения теплоемкости нефтей и фракций любого состава предложена следующая формула:
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.
