автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Плотность бинарных смесей высших углеводородов при различных параметрах состояния

1Г Б ОА

. ...г., МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

I? АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

АЗЕРБАЙДЖАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ НЕФТЯНАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ГАСАИОВ ВАГИФ ГАДЖАН оглы

ПЛОТНОСТЬ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ ВЫСШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРАХ СОСТОЯНИЯ

05.14.05—Теоретические основы теплотехники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

БАКУ-1904

Работа выполнена в Азербайджанском техническом университете.

Научный руководитель: —доктор технических наук, профессор Назиев Я. М.

Официальные оппоненты:

—доктор технических наук, профессор Рамазанова Э. Э. —кандидат технических наук, доцент Мустафаев М. Р.

Ведущая организация': Азербайджанский Государственный Педагогический университет им. Н. Туси.

Защита диссертации состоится „ 2/ • 1994 года

в . /2"0" часов на заседании Специализированного совета Н.054.02.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Азербайджанской Государственной Нефтя'ной Академии по адресу: г. Баку, 370010, пр. Азад-лыг, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АзГНА.

Автореферат разослан - * 1994 года.

Ученый секретарь Специализированного совета к. т. н., с. н. с.

тЗ-

Актуальность проблема:

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию P-V-T зависимости высших углеводородов vбензол, и.октан, изооктан, октен-1) и их смесей в жидкой фазе.

Висте углеводороды представляют собой прекрасней исходный материал для различных отраслей нефтепередебатцвата^й и нефтехимической промыэленностей при производства гподукгов органического синтеза. Диапазон изменения параметров шцеств в современных технологических процессах весьма широк и составляет по давлению от глубокого вакуума до 150 fflla, а по температуре доходит до 2500 К. Для рационального использования этих веществ и проектирования на их основе соответствующих производственных мощностей необходима точная информация об кх теплофизических свойств?*. Экспериментальное изучение термических свойств органических соединения имеет такне больное научное 'значение для создания количественной теории жидкого состояния вещества. Как правило, прецизионные даншю о P-V-T зависимости слузхат для расчета самых раэ-личных термодинамических свойств веществ.

Все указанные углеводороды используются в производстве искусственны* лолскон, пластмасс, моющих средств и красителей, синтетических смол, высших сортов топлива.

Использование в качество сырьевых материалов и теплоносителей смесей углеводородов позволяет регулировать параметры технологических процессов и повышать дх эффективность. Для научно -обоснованного проектирования оборудования и организации рациональной технологи?, для выбора оптимальных термодинамических параметров процесса необходимо наличие достоверных данных по комплексу теплофизических свойств, в том числе, и по плотности смесей углеводородов.

Использование смесей углеводородов в различных отраслях народного хозяйства экономически часто бывает выгоднее, так как такое сырье дешевле и методы очистки и разделения конечных продуктов менее слоннн.

Исходя из изложенного, настоящая работа, посвященная экспериментальному исследовашю плотности бшгарпнх смесей внс!шх углеводородов (н. октан шзооктан, н.октанiоктен-1, пзосктан+октеьМ, бегаол-ш.ск'Г.чн, бензол шзооктнн, оензоличегеты) при енсоких температур-1?/ и дакпениях-.

Актуальность и взкносгь экспериментального изучения Р-У-Т зависимости органических жидкостей зафиксирована в документах Международного союза по теоретической и прикладной химии (оиРЛС), . который создан в 19в4 году для разработки экспериментально обосно-новашпг таблиц теялофизичесшх свойств техшшески паяных веществ.

Диссертационная работа ашолненз в соответствии с координационным планом ваансйигц научно-исследовательских работ по комплексной проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика" РАН и с планом научно-исследовательских учреждений и ВУЗов Азербайджанской Рос-пуС .ики. коордшшруемк',! АН Азербайджанской Республики.

цель работы:

- "борЕ:а а некоторых конструктивных изменениях и наладка экспериментальной установш для измерения плотности жидкостей методом гидростатического взвешивания;

- разработка к изготовление новой олектронпо-следякей системы, ооеспечкиашей стабильное взв&Еяаше подвосноЯ система при измерениях плотгостл жидкости;

. - экспериментальное исследование плотности бензола, н.октана, нзооктана, октена-1 и бинаршх смесей н.октангазооктан, н.ок-тан+октбн-1, изооктанюктон-1, бензолш. октан, бзнзол+изооктан, бонзол+окт^н-1 при различит: давлешлх и в широком интервале температур; . .

- составление термических уравнений состояге'я на основе полученных опытных дгшшх и аналитическое описашю концектрацион-ных зависимостей изученных бинарных смесей;

- расчет некоторых тер.ыческих свойств изученных веществ на основе составленных .уразнешй состояния;

- составление подробных таблиц по плотности изученных объектов для практического использования.

Научная новизна:

- проведено ^экспериментальное исследование Р-У-^Т - зависимости бшшрннх систем н.октзн+изооктан, н.октан+октен-1, нзоок-танюктен-1, бензол+н.октан, бензол+изооктан, бензол»октен-1 при значениях концентраций, сосгавляндих смесь компонентов 25,50,75 % .по массе. Для вести изученных систем было получено 1424 значений плотности в интервале температур 290-560 К и давлений 0^-.60 ЫПа;

- проведены некоторые конструктивные изменения эксперимен-

тального прибора установки для мссле.цовэнил шптности шдкостей. Разработана к создана новая эл'-к^онно-следящая система, позволяющая с высокой точностью исследовать плотность кидкосги при ш сокпх давлениях и температурах;

- составлены индивидуальные тер:.а:ческио уравнения состояния для всех исследованных объектов. На основе оштннх данных методом наименьших квадратов найдены хоэЛфнннонти этих урэг'.'ониЯ;

- составлены эмпирические уравнения, пэггдэдие концентрационные зависимости плотности смесей при различных температурах п давлениях;

- составлены обобщенные формулы, передающие концентрационные зависимости для отдельных изученных сис^м.

Практическая ценность работы:

На базе полученных надешнх зкспер.1 .юнталыгах данных составлен;; таблицы рекомендуемых значений плотности бензола, н.октана, изооктана и октена-1 и их взатаннх бинарных смесей с целью использования их в организациях отраслей химической, газовой, неф-техики шскс-Я и нефтепзрерабатнващой промчплешюстей, занимавшихся разработкой и проектированием технологических процессов. Эти данные могут быть использованы также для развития молекулярно-ки-нетической теории жидкостей и газов.

Составленные уравнения состояния могут бить применены в инженерной практике для М9ИИННОГО расчета плотности и других термических сзойств в широком диапазоне давления и температур.

Научные результаты данного исследования приняты в Сумгаитском ПО "Оргеинтез" к использованию при проектировании производств синтетических волокон и пластмасс, использугацкх исследовс-гншэ углеводородн.

Апробация габотн:

Основные, положения и результата работа докладывались на'XIV республиканской научной конференции молодых ученых ВУЗов Азербайджана (Баку, 1991), IX Теплофизическсй конференции СНГ (Махачкала, 1992), на республиканской научно-технической конференции "Теплофизическиэ сеойствэ веществ" (Баку, 1952), на XXXXI научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов университета (Баку, 1993), ¡¡а й-сн Международном сг?ипс?--'У ме по Энергии, Экологии, Экономии (Бак" 1993).

Публикации:

По результатам данного исследования опубликовано пять статей и четыре тезисов докладов.

Структура и объбм работа:

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных результатов работы и выводов, списка использованной литературы из 105 наименований и двух приложений, в которых приводятся таблицы рекомендуемых значений плотности исследованных объектов, программы расчета на ЭВМ некоторых термических свойств исходя из предложенных уразнений состояния, а также справка о внедрении ~ол> генных в настоящей работе резултагов. Содержание работы изложено Не* 177 страницах машинописного текста, включая 32 рисунка и 57 таблиц.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель, научная новизна исследования и показана практическая ценность работы.

В первой главе выполнены обзор и анализ имеющихся в литературе экспериментальных данных по плотности высших углеводородов. Ен основе проведанного анализа сделан вывод о необходимости про-ьз&ям» иасгояазго исследования.

■ Во 7 торой г.тзгл приводятся выбор метода исследования и подробное описание исшльзоБанной экспериментальной установки; методика измерен основных опытных величин; результаты контрольных измерения; расчетное уравнение для вычисления плотности из данных опытов и оценка погрешности проведения измерений.

Собранная наш экспериментальная установка для определения Р-У-Т зависимости жидкостей и газов, представляет собой один, из вариантов метода гидростатического взвешивания, обеспечивающего Еысокую точность измерений при сравнительной простоте подготовки и проведения экспериментов. Принципиальная схема экспериментальной установки представлена в диссертации. Она состоит из сле-дущих основных узло!: измерительного прибора для измерения плотности жидкостей и газов при различных давлениях и температурах; аналитических весов типа ВЛА-200Г-М; электронно-следящей системы; ртутного перекимного сосуда; систем для создания, поддержания и измерения температуры и давления;

системы для заполнения установки жидкостью. Высоту расположения и вертикальность прибора можно регулировать с помощью регулировочных винтов.

Измерительный прибор является основной частью экспериментальной установки. Принципиальная схема измерительного прибора приведена в диссертации. Он состоит из головки, измерительной камеры, в которой находится подвесная система и исследуема,, жидкость. Подвесная система в свою очередь состоит из сердечника, поплавка и связывающей их манганиновой нити. Измерительная камера изготовлена из стали марки 1Х18Н9Т. Головка измерительного прибора изготовлена из титана марки ВТ-6. С целью ликвидации влияния внешних маг-.нитных факторов на вес подвесной системы в исследуемой среде держатель, поддерживающий измерительный прйор, и регулировочные винты таю?? изготовлены из титана марки ВТ-6. Поддерживающее приспособление пр;; помощи резьбы прикрепляется к нишей части головки и служит для регулировки уровня сердечника, входящего в катушку датчика. К поплавку привязывается манганиновая нить и пропускается через поддерживающее приспособление. Противоположный конец нити соединяется с сердечником. Ферромагнитный сердечник из серебрянки имеет диаметр 2 мм, высоту 85,4 мм. Сердечник в нижней части на высоте 1в мм имеет шпильку, выступающую по бокам на 2т для упора на поддерживащее приспособление. Сердечник вводится в верхнюю часть головки, которая лр1 помощи шести болтов герметично соединяется с нижней частью головки измерительного прибора. Все это делается с особой аккуратностью, чтйбы манганиновая нить не изогнулась и элементы подвесной системы не загрязнялись. Изогнутая манганиновая нить во время исследования но должна касаться вну~ренни. стенок поддерживающего приспособления головки и измерительной камеры, так как это затруднит операцию взвешивания. Далее, при'помощи уровнемера и регулировочных болтов измерительная часть установки устанавливается в строго вертикальном положении.

Измерительная камера снизу соединена трубкой с пережимшм сосудом, предназначенным для разделения исследуемой жидкости с рабочим веществом грузопоршневого манометра и передачи давления от пресса к жидкости. Для обеспечения равномерности температурно-. го поля измерительного прибора он впрессован в кожух, изготовленный из меда марки Бр.Мб, имеющей высокую теплопроводную способность. Внутренний-диаметр кожуха 45 у, внешний 10° •

-8180 т. Заданная температура в процесса ошга достигается и поддерживается путем регулировать мощности нагревателей, уложенных в специально изготовленную двухсекционную печь, надеваемую 1га медный кожух.

При измерениях плотности головка установи! обычно остается при комнатной температуре, якоо незначительно отклоняется от комнатной. Это достигается путем прокачки охлавдаадей еоды через теплообменник, присоединении;. к головке с южней стороны. В головке предусмотрено отверстие, в котором размещается ртутный термометр, позволяют^ контролировать стабильность температуры головки при переходе от одной изотермы к другой.

Пр:< изготовлен;»! деталей измерительного прибора особое внимание у,, .¡лялось их соосности, поэтому они изготовлены по особой технологии. Все поверхности узлов измерительного прибора ч-щатель-но илифовая^сь, а острые углы округлялись. Сердсзчник такта нлнфо-КЗЛИ И ХрО!.21рОЕаЛИ. "

Температура измерительного прибора с деехэдуекой жидкость» намеряется платиновым образцовый тер-ометро,у сопротивления лша ПТС-30, изготовленного ш БНШйТРй в г.Москве и проверенным го ШгЖКШ с погрепиостьо 0,05 грзд. Дня контроля равномерности ком -Гакарагур кзкгратеяыюго прибора с иейлэдуеаой ккдкосгыз 5,спо.:ьсо2лллеь йроюль-копелавае тертпары, которые подключаются К Г,3?СИ&Л>£&ТШ УЗрйЯ РЗоЗ-1. ' "

Сояропшщз:» трркомзтга кзхзрагось с применением потвннио-"охра РЗоО-! квзеса точности 0,001 и образцовой катувхп сопротивления Р321 ккасоа точности 0,001 с номшшлькзм сопротивлением. 10 Си. Образцовая катуспса сопротивления и нормальный элемент тер-мостатировалиоь с точность» 0*05 К в термостате при температуре, соотвзтствукщей точному значении сопротивления образцовой катушки, равному 10,000 Ом. .

Температура головки с исследуемой еидкостыо измеряется набором чабораторнах ртутных термометров с ценой деления 0,1 град.

Для создания в измерения давления использовался грузопорше-вой манометр ХШ-2500 .лшсса точности 0,05.

Давление передастся в измерительный прибор через лерожжшей сосуд I)- образной форш, который был изготовлен из неркавешей стали 1Х16НЗТ. Сосуд до полок»« своею объбка залит ртутью, играющей роль разделяющей среда. Одгю из коле» лерогимного сосуда

соединяется с прибором. Здесь обгйм над ртутьчз заполнен неследуемой етдкостью. Верхняя половина второго колена залита касторовым маслом и он сообщается с гидравлическим прессом.

Существенной частью созданной установки является электронно-следящая система. •

Электронно-следящая система для измерения плотности впоршю била применена И. Ф. Голубевым. Ьтороя вариант элект онно-следяи.сЛ системы, разработанный в лаборатории КУШ, основан на более простом принципе. В дальнейшем она была шояшрагао усоБо^еизтвэ:*!-на. Наиболее совершенной, на иаа взгляд, била слектронно-сдедягая система, разработанная ГуссЯногш К.Д. и БаЯрзмовш Н.М., ч основе которой била идея, предложенная И.Ф.Голубевым.

С целью увеличения чувствительности, а также-для применения более тянОлых поплавков нами полностью изменен конечный 'каскад электронно-следящей системы автора Езйз^.ога H.'.i. В нашей ^лек-трошю-следящей системе применена белее доступная транзисторная схема в отличие от дефицитного лампового усилителя (рис.). Применение транзисторного конечного усилителя такте давало возмсгиость проведения скоростного измерения.

Тяговый соленоид намотан из прошлой« марки ПНЕТ -юэд дка-кетрсм 0,2 мм на текстолядовом каркасе внутренним диаметром £0 мм, высотой 4S мм и содержит 6000 битков. При намотке сшзу и «заду слоями прокладывалась тонкая слюдяная прокладка.

Катушка-датчик подвесной системы к корректирующая катушка изго.авлиюлись намоткой провода, марки ПЕЕТ-имнд диаметром 0,1 мм на текстолитовый каркас внутренним диаметром 17 mi и высотой 15 мм по GOO витков,

Плотность кидкости : данных опыта вычисляли по следу:л!;ой формуле:

га - (ш2- ia1) (1. - рв/ рг)

р =----;- , (1)

Wa+ V v<

где m - млсса подвесной системи; tn1 и т0 - масса гирь, уравно-всеишвдих в воздухе соленоид с псдвестй системой и соответственно без чео: V , V , V„ - сс-чвотстг-гино сбъБмы поплавка,

31 С ¿1

сердечника v, ни тн ; 6.,, 8„ - пояршш, учитшэаэдио термического гзотгренил кварца;(! - pQ/ рГ) - поправка на выталкишо-аую силу, ¿©Зст«унздга ш rr.pi: ща взеэг-иг--чеии соленоида v. воздухе; рг- плотность материала, т которого «зготовлэпы

-1 i-

гири; рв- плотность воздуха.

Точность полученных результатов по плотности на установках, работающих по методу гидростатического взвеиивалия, в основном, зависит от точности калибровки элементов подвесной системы. Объем и масса отдельных элементов подвесной систем; определяется путс-м ЕзшМ1Ваш1я их в воздухе и в жидкости с известной плотностью. Калибровку элементов подвесной систем;; проводили в о т/ах с н.г«:-сано'."., н.гептаном и бидиетидлят воды. Чистота н.гоксанд составляла 99,92« и н.гептана - 99,87!"» по массе.

При длительном использовании подвесной систеш пвред кедам заполнением экспериментальной установки осуществлялась проварка стабильности ей параметров. Поэтому тщь.елыюсти калибровки було уделено особое внимание.

На основе анализа калибровочных данних для элементов подносной системы получена следуйте значения объемов и масс'элементов подвесной системы:,

■ V = 3,1212см3 , га = 6,8?57г ;

л ' ,, л

Vc = 0,2647см , шс = 2,0897г ;

VH = 0,0039см3 , шн = 0,0371г ;

га - 9,00101- .

Используя эту подвесную систему, в настоящей работе измерена' плотность шдивидуалышх веществ: и.гексана, бензола, н.октана, октена-i, изооктана и бинарных растворов: н.октан+октен-1, н.ок-тан+изосжтан, октдн-1+паооктаи,' бензол+н.октан, бензол+октен-1 и бензил+изооктан при различиях температурах, давлениях и концентрациях составляющих смеси компонентов. •

Такке в этой главе анализируется и обсуждаются результаты контрольных измерений, п^ веденных на нагсей экспериментальной установке. Контрольные опыты проводились с н.гэксэном и бензолом.-Било проведено сравшшга лолучешмх данных с имеющимися литератур-Н1ЛЛ1. Проанализирована систематические, случайные и общкэ погрешности отделных измерений и оценена общая погреигасть измерений плотности на экспериментальной установка.

- В тгетьей глава пгпеэдсш «втодика лряготовления бинарных смесей v: результаты экспоршшнтзльшга исслодоьаний плотности изученных как чистых веществ, так и и;: бинарних емзеей при различна* концентрациях в шишкой области изменения гампорэтурн и давления. Полученный эксперт,¡ектзлькьгй гатергал подробно проанализирован и

сопоставлен с имеющимися литс^туринми данными. Проведенный анализ показал, что для взаимных бинарных смесей н.октана, изооктана н октона-1 выполняется правило аддитивное-г и, т.е. взаимны? бинарные смеси указанных углеводородов можно считать идеальными. Для бинарных кз смссей бенгола с н.октаном, язооктаном и окгеном-1 это правило не соблюдается, причем отклонение от линии аддитивности зависит как от рода компонентов, так и от температуры и давления.Экспериментальные данные по плотности, исследоганшх веществ представлен:-? в Ь'лг-з таблиц и соответствующих графических зависимостей.

Четвертая глава посвящена обработке, аналитическому описания к обобщению эксперя:.'"отальних данных по плотности изученных осгек.ов.

Дгя описания Р-р-Т данных высеих углеводородов и их смесей использовано уравнение состояния Лхундова-Имановэ в следующем виде:

Р = А(Т)-рг + В(Т)-р8 , (2)

где Р-давление, 1Ша; р-плотность исследуемого вещества, г/см3; Т -температура, К; Л и В -.юзффициенгы, зависящие от темпз-Гвтурк к от рода вещества.

Уравнении состояния в виде (2) шроко используется исследователями для аналитического описания экспериментальных Р-р-Т дан-

1СГ.С, •

Дня seos шгаонгрэдй и их чистых составляющих Л('Г) и В(Т) вычислены д-"т каждой изотермы методом наименьших квадратов и описаны аналитически в виде:

А Д '

AíT) = I а^1- ; В(Т) = £ в^1. . (3)

1 = 0 . 1=0 Коэффициенты полиномов ai и в1, полученные по специальной

программе на ЭВМ "1В!.Г, приведены в.диссертации.,

Вшолшкные расчеты и сопоставления показывают, что уравнение состояния (2) аппроксимирует опытные данные, полученные в настоящей работа до температур порядка 500 К с погрешостыо менее 0,2г. Однако, с приближением к линии насыщения погрешность описания возрастает и дохода в отдельных точках до 0,6?. ,

Таким образом, перед rar-i ставилась задача составления новых уравнений состояния надкостей для описания полученных оксперишн- . тальных данных.

Предлагаемые эмпирические уравнения состояния должны.имзть

как можно более простую форму и должна настолько точно описывать опытные данные, чтобы с их помощью можно било получить достаточно достоверные данные о термических свойствах исследуемых систем.

Исходя из анализа применимости различных уравнений состояния к исследованным в настоящей работе объектам, мокно придти к следующему. С удовлетворительно!! погрешностью описнЕают настоящие экспериментальные данные несколько видоизмененные уравнения, предложенные Назпев:.'м па базе уравнения Циммермана и Миниовича для сильно сжатих газов. Предлагаемые уравнения состояния имеют следующий зид:

р4 = А + В-р + С-р2 , (4)

р4 = А + В-р0'5 + С-р , (5)

з

где р -давление, Ша; р -плотность исследуемого вещества, г/см ; Т-температура, К; А, В, С-коэффициентн, зависящие от температуры.

Здесь следует отметить, что уравнение (4) описывает экспериментальные данные для всех исследованных объектов до температуры 473,15 К с погрешностью, не превнсоюцей 0,08%. Однако, выде этих температур погрешность описания экспериментальных данных резко возрастает. Поэтому, для охвата всего массива экспериментальных данных, полученных в настоящей работе, включая высокие температуры,- уравнение (4) в принципе мало пригодно.. Уравнение же (5) описывает Еесь массив экспериментальных данных со средней погрешностью 0,05-0,1%. При этом, лишь в некоторых точках, близко лежащих к линии насыщения, погрешность описания доходит до 0,15-0,18^. Таким образом, для аналитического описания экспериментальных данных, полученных в настоящей работе, ио всБм исследованном интервале температур и давлений предпочтение отдается уравнению (5).

Для всех исследованных смесей к их чистых компонентов коэффициенты уравнения (5) А, В и С начислены для каг^ой изотермы методом наименьших квадратов и описаны аналитически в виде:

5 6 6 .

А = Ja^1; В = J DjT1 ; С = I с^1. (6)"

1=0 1=0 " 1=0 Коэффициенты полиномов ах, и ct, полученные по специальной программе на ЭВМ "IBM", приведены в диссертации. •

Выполненные расчеты и сопоставления показывают, что урав.че-ние состояшш (б) с учетом полученных значений коэффициентов alt Bj^ и с1 аппроксимируют опытные данные о отклонениями, блк?кн*к к

• -14-

оцененной погрешности измерений.

Следует отметить, что уравнение (5) имеет еще одно неоспоримое преимущество по сравнению с уравнением (2), которое заключается в том, что оно выракено в явном виде по отношению р, что имеет немаловажное значение, так как в практических расчетах искомой величиной обычно.является плотность и уравнение (5) позволяет проводить немэдшное вычисление р.

Па основании уравнении» (2) и (5) рассчитаны некоторые термические свойства, такие как « - коэффициент объемного расширения,

изотермическая саимаемость, г - температурный коэффициент давления, Pt- внутреннее давление, (С -Cv) - разность теллоемкос-той. р

После col .'авления индивидуальных уравнений состояния нами проведены попытки установить взаимосвязь между плотностями чистых высших углеводородов, исследованных в настоящей работе и их двойными смесями.

Анализ коэффициентов уравнений состояния (2) в зависимости от концентрации позволил предложить следующие уравнения, передающие концентрационные зависимости для всех исследованных бинарных систем:

д . i 4 ■ d

р = р2 £ т1 ^ atJ х* + р8 1 Т1 Xb14"xJ. (7)

1=0 ,1=o i=0 J=o

Коэффициенты alá и в1Л уравнения (7) приведены в диссертации."

Используя полученные таким образом значения коэффициентов ai] 11 ви' мошэ с Удовлетворительной точностью определить значения плотности смесей при различных давлениях, температурах и ' концентрациях.

Выполненные сравнения, рассчитанных по уравнению (7) значений плотности изученных в настоящей работе бинарных смесей с опытными данными показывают, что уразнеиие (7) аппроксимирует результаты измерений с максимальной погрешностью 0,25%.

Для вычисления плотности взаимных смесей н.октан, октен-1 и изооктан в зависимости от плотности индивидуальных высших углеводородов справедливо следующее обобщённое уравнение

р = р1х1 ргхг , (8)

где р2, х,,, х2 - соответственно плотность и концентрация

KOMnoiioiiToi) смеси.

Уравнение (8) позволяет рассчитать значения плотности со . средней погрешностью 0,05& при максимальной - 0,1'Х.

Уравнение (8) справедливо для смесей, подчинящихся' правилу аддитивности. Для исследованных в настоящей работе бинарных смесей бензола с н.октаном, гзооктаном и октеном-1 закон аддитивности не соблюдается. Для вычисления плотности бинарных смесей, не подчиняющихся правилу аддитивности, при различных концентрациях в зависимости от плотности индивидуальных углеводородов использовано следующее уравнение:

рсм = р1х1 ргхг + х1хг(Л + в'р) ' (9)

где рсМ, р1, - плотность смеси и составляющих смесь компонентов соответственно (г/см3); х.,, х, - концентрация компонентов с составляющих смесь (масс.доли); р - давление (МПа); А и В - коэффициенты, учитывающие отклонение от правила аддитивности и зависящие от температуры и концентрации. Температурная зависимость коэффициентов А и В выражена с помощь» полиномов б б • А = £ а1Т1 ; В = £ BjT1. . СО)

i=o : 1=0

Коэффициенты тсимномов, ai и в , полученные по специальной программе на ЭВМ "IBM" приведены в'диссертации.

Уравнения (9) позволяют рассчитать значения плотности указанных смесей со средней погрешностью ОДЙ.при максимальной 0,2%.

Как видно, уравнение (9) в общем удовлетворительно описывает полученные экспериментальные данные по плотности исследованных смесей. Однако, в уравнение (9) входит по 14 эмпирических коэффициентов для отдельных значений концентраций компонентов составляющих смось. Для всех смесей одной системы коэффициенты не постоянны.

В настоящей работе для описания концентрационной зависимости плотности бинарных смесей бензола с н.октаном, пзооктаиом и октенсм-1 предлагается более простое'уравнение

рсм = Р1Х1 + р2х2 ~ (Е + + В'р ♦\С-Р-7)-4х1хй, (Ш

в которое входит всего 4 эмпирических коэффициента Е, А, В и G для описания всех концентраций данной системы.

В уравнении (Ш р.,, - плотности составляющих смесь

компонентов пр5 соответствуидих значениях р и Т, г/см3; х1 и х„ - соответствующие значения концентраций, пасс.доли.

Найденные значения коэффициентов Е, А, В и С, входящих в (11), следующие:

для системы бензол+н.октан

. Е = 2,414569-10~2; А = -3,050416-Ю"5;

В = -г., 596075 -Ю"5; С = 1,541031-Ю-7 для системы бензол+октеи-1

Е = 2,239401 -10"2; А = -3,785842-Ю-5;

В = -1,430335- 10~л; С = 4,120820-1 О*"7 для системы бензол+изооктан

Е = 2, .98055-Ю"2; А = -2,412352-Ю"5;

В = -7,880597-10~5; С = 2,651128-10.""7 С учетом этих значений коэффициентов'уравнение (11) передает экспериментальные значения плотности в зависимости от температуры,' давления и концентрации с погрешностью до 0,ЗЖ для систем бензол* +н. октан и бонзол+октен-1 и с погрешностью до 0,4Ь;& для системы бензол+изооктан.

Как видно из значений коэффициентов Е, А, В и С, их численные значения не -сильно отличаются друг от друга. Ест взять усредненные значения этих коэффициентов, а именно

Е = 2,157388-Ю-2; А = -2,473052-10"5;

. В = -8,704152-1СГ5; С = 2,848051-10~7, то получим обобщал^ую формулу в виде (И), которая позволяет с погрешностью 0,45% рассчитать плотности всех изученных бинарных смесей бензола с н.октаном, изооктаном и октеном-1 в зависимости от температуры, давления и концентрации.

Таким образом, различные варианты формулы (11) можно рекомендовать для инженерных расчётов плотности вышеназванных бинарных смесей.

Более точные расчеты плотности изученных смесей можно получить насколько изменив уравнение (И) с учетом того, что максимальное отклонение от линии аддитивности для них наблюдается не на концентрации (50$+50Й), а насколько смещены в сторону более высоких значений концентрации бензола. Причём это смещение больше для системы бензол-шзооктаи. С учбтом этого уравнение (И) при. нимает следукиий вид:

-17- ■

для систем бензол+окл-ан и бзнзол+сктон-1

рсм = р1х1 + ргкг " (Е * А'т + в'р +-С-Р*Т)-4х|'0вх2, (12)

для систему бензол мкюоктан

РСу -- р1х1 + Р2Х2-(Е+Л-Т+В-Р+СФ-Т)-1,7Х°'Т?Х°'15. * (13)

Число!шив значения коэффициентов В, Л, В, 0 те яз, что и в индивидуальных уравнениях (И) применительно к каждой системе.

Предлагаемые формулы (12) и (13) описывают экспериментальные данные всех систем со среднеарифметической погрешностью ±0,07% при максимальной погрешности в отдельных точках 0,25Ж.

В прилояении I приведен» данные по плотности изученных объектов при ровных значениях температуры к давления, рэечктанные по уравнениям (2) и (5) при различных температурах и давлениях, а также программы расчета на ЭВМ некоторых-термических свойств исходя из предложенных уравнений состояния.

В приложении II дается справка о внедрении полученных экспериментальных данных.

Основные результаты работы « выводы

1. По методу гидростатического взвешивания изготовлена и смонтирована в некоторых конструктивных изменегаях экспериментальная установка, на которой проведено обширное исследование плотности шсеих углеводородов - бензола, н.октана, изооктана, октена-1

и их бинарных смесей в нидкой 'фазе при различных концентрациях в шрочоЯ области температур (290-560 К) и давлений (0,1-60 МПа). Экспериментальные данные для указанных смесей получены впервые, они включает в себя 1424 опытных точек.

2. Разработана и изготовлена новая электронно-следящая система, обеспечивающая стабильное взвешивание подвесной системы при измерениях плотности исследуемого вещества по методу гидростатического взвешивания.

3. Экспериментально установлено, что для плотности бинарных ' смесей углеводородов линзйноя молекулярной структуры закон аддитивности выполняется, а для плотности бинарных смэсей углеводородов строения "циклическое-кишейное"' этот закон нарушается. Дока-' зано,. что опытные значения плотности бинарных' смесей бензола с

н.октаном; изооктаном и октеном-1 откпошятся от правый а*-«г?!?-шотй в отрицательно с-гороиу и криваз ж»1Шзнтрзцио?ш-^

мости меняются количественно в зависимости от рода смеси, давления и температуры.

4. На основе экспериментальных'данных составлены различные варианты уравнений состояния и методом наименьших квадратов определены коэффициенты этих уравнений для всех исследованных индивидуальных соединений и их бинарных смесей.

5. Составлены эмпирические уравнения, передающие концентрзци-он'нш зависимости изученных бинарных смесей с погрешностью, не превышающей погрешности опытных данных, а также обобщающие концентрационные зависимости для отдельных изученных систем.

й. На основе составленных уравнений состояния рассчитаны некоторые термические свойства изученных веществ в пределах исследованных облает Я параметров состоять и составлены справочные ■ таблицы, которые могут бить рекомендованы для решения практических задач.

Т. Разработаны таблицы рекомендуемых значений плотности для бензола, н.октана, изооктана,' октена-1 и их бинарных смесей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Гасанов В.Г. Исследование плотности н.октана и изооктана в смроком интервале температур и давлений // XIV республиканская научная конференция молодых ученых ВУЗов Азербайд-

Тезисы докладов, Баку, 1993, С. 18.

2. Назтазв iufl., АлкепН.С., Гасанов В. Г., Алиев A.M. Теплофи-зичеекм свойства бинарных растворов высших углеводородов // 9 Топлофизическая конференция СНГ, Тезисы докладов, Махачкала, 1992, С.50-51. •

3. Назиев Я.М., Гасанов В.Г., Аллахвердиев A.M., Назиев Д.Я., Алиев Н.С. P-V-T зависимость н-октана в широком интервале параметров состояния. // Ученые'записки АзТУ, №1, Баку, 1992, С.143-147.

4. Назиев Я.М., Гасанов В.Г., Назиев Д.Я., Аллахвердиев A.M. Исследование P-V-T зависимости изооктана и октена-1 при различных температурах и давлениях // Нефть и газ, Н5-6, 1992, C.54-5S.

Б. Назиев Я.М., Гасанов В.Г., Назиев Д.Я., Байрамов Н.М. Экспериментальное исследование P-V-T зависимости системы изо-окган-сжтен-1 // Нефть и газ, »7, 1992, С.53-55.

-196. Назиев Я.М., Гасанов В.Г., Назиев Д.Я. Исследование P-V-T зависимости системы бензол-», октан // Республиканская нэуч-но-тех1ическая конференция по теплофизичоским свойствам веществ, тезисы докладов, Баку, 2-5 ноября 1992. -57 с.

7. V.G. Gasanov, J.У. Nazlyev. The density of heat-transfer asent in terns of binary mixture of hydrocarbons // 2nd. Baku International syrcposlum on energy, ecology, economy.- Baku. Abstraks. 1993. P.IT.

8. Назиев Я.М., Гасанов В.Г., Назиов Д.Я. Экспериментальное исследование P-V-T зависимости системы бензол-октен-1 // Нефть и газ, №3, 1993, С.52-55.

9. Назиев Я.М., Гасанов В.Г., Назиев Д.Я. Г-кспериментальное исследование P-V-T зависимости системы бензол-изооктан //ТВТ. -1993. -Т. 31, JE6. -С. 1031-1033.

В опубликованных работах Гасановым В.Г. вносится следующий . вклад: в работах [3,4] осуществлен выбор методики и данные, полученные экспериментальным путбм, а в [5,8 и 9] приведены результаты экспериментов. '.

^iccepTacuja ¡иди JytccoK карбопидрскенлэрнц P-V-T асклилиг-ларгл.ин тачруби тэдгагино вэ снларин M&ju фазадаки гариаиглари-1!мн о^рбяилмэсклв Ьэср олунмушдур. у маддэ-лэр (бензол, н.октан, игсоктан, октен-1 ) нефтемалы вэ нефгкимjacn сана ¿'есиндо узби сип-тез wohnyjijiapuiftai алшмасиида тэдбш" олудан илк;ш материаллардир. Y-wi Скр^ашиэларкн термикп хассзлоринин точргбп о jpaiii-jiMSci-i мад-дэшш J^j hajni учун noxcaj^iu нэзг>риjJoimn japaiRiacuji^a Oejyi; ел-ka йсага i/.а.м..-дар. Вир га,}да олараг серилмпш P-V-T асшшлцглзри мадд-тчкн теркодинаюк хассалоршш Ьэеабламага имкан иерир. мэгсзди

- мухгэли'р температурларда i;s твз^1глорд& Нидроотатис чекмо усулу плв ма^елэрим еыхлыгыни елчмэк учуй лазим олан точрубя гур-гуда MrojjaH конструктив дэ^ишнклар етмок вэ ctvj еазламаг;

- Majeinui сыхлигиш! елчаркен осма системяшш стабиллиjraui

TS.V1I«! СТЫ01С УЧУН jOHl! еЛСКТрОН-ИЗЛЭ jiI4H СКСТоМЖШ ИШЛЭОИО ha3Ijp-

ламнг;

- ыухголиф Teajiirflepflti во кениа температур интерпалшща к.сжтгш+лзооктаи, н.октан-1октен-1, кзооктан+октен 1, бонзол+н.октан, Сексол+кзооктан, бензол Юктеп-1 Синар гаркшигларьашн сихлыгы-JwH тэчруб!'. тодгиг'и;

- течр'.-ии riijuaTJiap осаоинда термшш Нал тэпллjriirat тортиби uJp&HiU33S C;-:iap гаришгларлпш коисентрасиja асилылыгшшн

t&saeisti гэовиик;

- тэр'?иб олунмуц тэнликлэр есасшща ojpsiBwoii мадцэларш! бпр сира vop:'_>v;>: яассзлоришш Ьесабланиасы;

- -практики иохлфадо учти окатали сыхлыг чодволлзринин тэртиби.

Еямн .¡етлааслар

- гарившги тааш адэн кокпонентл^рлн консептраси^аларшаш risjMSTii kytj.Ii узро 25,50,75 % олан н.окташизооктан, и.октан+ок-тен-1, кзооктан+скгеи-1, Сензолш.октан, бвнзол+изооктаи, бензол+ -юкюн-1 бинар систешшринш P-V-T асыянлыглари твчрубн тодглг олуныумдур. ОДрвшшооа 6 систем учун 290-560 К температур оэ 0.1-60 1Я1а T03jur интервалында сыхлыши 1424 rajMsmi алыншпдар;

- MajejiopKH сцхлыгыш тодгиг еден течруби гургуда конструктив до^влнсликл&р едклмиаднр. Jeira елвитрон-азлэjiimn систем кшлэ-1мб Иазнрланмиадар -ют, бу да Jykcsk TO3jiir вэ темгюретурларда jyxcek дэгигликлэ сахлигы оjpoic-iajo и^как верир;

- точруби нетлчэлоро всас&н взгнемеюус термяки )1ал твнл1Ж-лэри тэрти(5 олушдзпй, кичик квадратлар го^лу ила ?Biumjini омсал-

ларц тапилмтла во умумилогамкш формада тонлигс тзрти-З олуы.гуидур;

- гарышцгин сыхлигыния Ъал параметрлор'.гпдьн (Toajiir, температур во гэрышыгын кснсеитрэсииаси) асалнлыгыни тэсгг/р еден еыггл-рлк тэндикляр тэргиб олулмумдур;

- в,)рг!тлэн систенлер учун KouceHrpncuja иеилчлугларшш тэсннр едпн умумипоимиш тгллнклэр тартиб олутауидур.

J^BHii практик гя.)Уоти; - Ллш;ада етпбарлч тачргби пэтнчолор эсасинда бензол, н.октан, изооктаи ве пктен-1-ici таииз во бипар гаригаыгларинии (н.октач+рзоокган. н.окган-»окте"-1 , нэооктанюк-теи-1, бензол+п.октан, бензол-нтзооктан, бензол-» октен-1 ) сыхляг чэдпэллори тэрткб олунмушдур ки, Oy чадвэллэрдэн кимja. газ, i-офт -i«KMja зэ нсфтемэдедичя C8isajefl¡> гтетафздо етмек олар. Еу î:cmîi„<.;.--лэрд"'Н ejifii ь?.м.*шда i/aje бэ газларии молоку;:jap кж;?т::к hs^d^mjja-СШ1ДЭ нсткфадэ едуна бллор. Тгрткб олунмуш пал тэи.-дгчдэртадгн кг-И!1У тозЛкг во теглоратур диапазсщундз аилигия do базга терж:-;л хассолеркн 1.:у11эид"с практикасыэда масын h<? ззбломзе:л!да /та згста'гда етмэк слзр.

IbJirri тарккбл

Длсеертпслja rant 5сир:гад8Н, Л «фосвадоп, . асас зотячв вэ ччг.^уг;-лардян, Efla6nj,j3TH!i cujahacuii/icn пэ блнвз чодвэдязрдот ибарэтдгтр.

Киркгпдо /-jiecopTOCíija мовзусупул октуплтага <ser¡h олупчул. 'х.?д-гигатш ызгсоди ксстер'ллмкз но ики npaiCT'rci r:ij«0ïiï косагриаяз«-ДИГ-

1 -чп фэсклдо а ли карСпЬидрокенлэр'лн сыхлкгн Ьпггинда тачрубл иернлонлорил мопчуд олан одэби,] jaT^apfla .ичмпл! вэ тзКлллл осаслг л-дцрилжшдир.

2-чи фэсклдо усулун сечкл/.эсл из б у усулу hojaxa кзчирэн точ-рубл гургунуи тоспиря вернлмис;гтр; Ьсас точрубл когя:jjoT.wptüi ©лч-г:э усулу, Лохяама о.та.гэлэрлшш наткчэлэря,' снзишги Ьс-есблат-^г учта тэк-аш вэ олчма тэтаоылаи галмэтлолдирилмэс.!! дз бугдо кеетэрал-млшднр.

3-чу фэоилдэ бинар горшшглзрни Ьазирлзпма усулу коотэряляб . во мудгэ.отф коисентрзсил'алар учуи кошка темтзратур сэ T03j;ir диа-пазонупда тэчрубл тздгигатларии нэтнчрси азрялатадир. Ллчимыш т<*ч-рубл материал доггэтло тэЪлал олунг^уш пэ луфузлу одоба^^атлармп коотосичк-тгр'л иле Myrajsioo одашлшдар.

4-чу фэсил спхлига кора точруОл коаторичилгзрот тау>,гл по аналитик тэсвлрготэ во бэ'зл тормики кемлjJaT.icpvni Ьо!:абла1Г„<аоинп liacp олунмуш дур. •

Hasanov Vagi1 Ha^an oglu

"The density of binary mixtures of high hydrocarbons In varlos parameter condition''

Abstract

The dissertation work Is dedicated the experimental Investigation P-V-T dependence of high hydrocarbons (benzene, n.octane, izooctane, octene-1) ar,d It's mixture in llguid phases.

The experimental studing termal features of organic connection has also a great scientific signification in creation quantity theory of liquid condition matter.

The cllDser -ation work consists of the introduction, four parts, main results of work and conclusions, list.of literature and suplerceiits »1th tables.

In the Introduction the presentation theme of dissertation uork was grounded the purpose of research was formulated and practical value of work was shoned.

The survey and analyses of experimental literatures data about density of high hydrocarbons is executed in first part.

It was exuc&ted second part' the choice method and the description of experimental installed which realises this method; the. rcethod measuring of main experimental value; calculation equation for to calculate density and the estimation error of measuring.

It was exucateci in 3-th part the preparing way of binar mix-.' ture and results of experimental research of density In varlos consentratlon In large area of. temperature and pressure change. All experimental material was analised and compared with reliable literature data. Hew experimental data about research matters density was executed in the table.

4-th part was dedicated working up, generalization and ana-lltical description.experimental data in density and termal, features studing matter. ■ '