Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 31
Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования. Самарский государственный технический университет. Кафедра: «Технология органического и нефтехимического синтеза» «Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений» Выполнил: Руководитель: доцент, к. х. н. Самара 2008 г. Задание 40А
на курсовую работу по дисциплине "Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений" 1) Для четырех соединений, приведенных в таблице, вычислить 2) Для первого соединения рассчитать 3) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить критическую (жидкость-пар) температуру, критическое давление, критический объем, ацентрический фактор. 4) Для первого соединения рассчитать 5) Для первого соединения рассчитать плотность вещества при температуре 730 К и давлении 100 бар. Определить фазовое состояние компонента. 6) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить плотность насыщенной жидкости. Привести графические зависимости "плотность-температура" для области сосуществования жидкой и паровой фаз. Выполнить их анализ. 7) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить давление насыщенного пара. Привести графические Р-Т зависимости для области сосуществования жидкой и паровой фаз. Выполнить их проверку и анализ. 8) Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить 9) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами вязкость вещества при температуре 730 К и низком давлении. 10) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами вязкость вещества при температуре 730 К и давлении 100 атм. 11) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами теплопроводность вещества при температуре 730 К и низком давлении. 12) Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами теплопроводность вещества при температуре 730 К и давлении 100 атм. Задание №1
Для четырех соединений, приведенных в таблице, рассчитать 4-Метил-4-этилгептан Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош взаимодействие Вводим 4 поправки «алкил-алкил» Поправка на симметрию: Таблица 1 Кол-во вкладов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН3
-(С) 4 -42.19 -168.76 127.29 509.16 25.910 103.64 С-(4С) 1 2.09 2.09 -146.92 -146.92 18.29 18.29 СН2
-(2С) 5 -20.64 -103.2 39.43 197.15 23.02 115.1 ∑ 10 -269.87 559.39 237.03 гош-попр. 4 3.35 13.4 поправка на симм. σнар
= 2 σвнутр
= 81 -42,298 смешение N= 0 0 ΔHo
-256.47 ΔSo
517,092 ΔСpo
237.030 Для данного вещества рассчитаем энтальпию и энтропию методом Татевского по связям Кол-во вкладов Парц. вклад, кДж/моль Вклад в энтальпиюкДж/моль Парц. вклад, Дж/К*моль Вклад в энтропию Дж/К*моль (С1
-С2
)1
3 -52,581 -157,74 147,74 443,22 (С1
-С4
)1
1 -41,286 -41,286 92,46 92,46 (С2
-С4
)1
3 -5,087 -15,261 -22,89 -68,67 (С2
-С2
)1
2 -20,628 -41,256 39,03 78,06 ∑ 9 -255,546 545,07 поправка на симм. σнар
= 2 σвнутр
= 81 -42,298 ΔHo
-255,546 ΔSo
502,772 орто-Терфенил Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправка на симметрию: Таблица 3 Кол-во вкла-дов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль Cb
-Cb
4 20,76 83,04 -36,17 -144,68 13,94 55,76 Cb
-H 14 13,81 193,34 48,26 675,64 17,16 240,24 ∑ 18 276,38 530,96 296 Поправка орто- (полярный/ полярный) 10,05 поправка на симм. σнар
= 1 σвнутр
= 4 -11,526 ΔHo
286,43 ΔSo
519,434 ΔСpo
296,0 Диизопропиловый эфир Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош – взаимодействие через кислород простого эфира. Поправка на внутреннюю симметрию: Таблица 3 Кол-во вкла-дов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН3
-(С) 4 -42,19 -168,76 127,29 509,16 25,91 103,64 O-(2C) 1 -97,11 -97,11 36,33 36,33 14,23 14,23 СН-(2С,O) 2 -30,14 -60,28 -46,04 -92,08 20,09 40,18 ∑ 7 -326,15 453,41 158,05 Гош – через кислород простого эфира 1 2,09 2,09 поправка на симм. σнар
= 1 σвнутр
= 81 -36,535 ΔHo -324,06 ΔSo 416,875 ΔСpo 158,05 Изобутилацетат Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош - взаимодействие: Введем 1 поправку «алкил-алкил». Поправка на симметрию: Таблица 4 Кол-во вкла-дов Вклад Вклад в энтальпию, кДж/моль Вклад Вклад в энтропию Дж/К*моль Вклад Вклад в т/емкость Дж/К*моль СН3
-(С) 3 -42,19 -126,57 127,29 381,87 25,91 77,73 О-(С,С0) 1 -180,41 -180,41 35,12 35,12 11,64 11,64 СН-(3С) 1 -7,95 -7,95 -50,52 -50,52 19,00 19,00 СН2
-(С,О) 1 -33,91 -33,91 41,02 41,02 20,89 20,89 СО-(С,О) 1 -146,86 -146,86 20 20 24,98 24,98 ∑ 7 -495,7 427,49 154,24 гош-поправка 1 3,35 3,35 поправка на симм. σнар
= 1 σвнутр
= 27 -27,402 попр. на смешение N= 0 0,000 ΔHo -492,35 ΔSo 400,088 ΔСpo
154,240 Задание №2
Для первого соединения рассчитать 4-Метил-4-этилгептан Энтальпия. где Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады Таблица 5 Кол-во вкладов Сpi
, 298K, Сpi
, 400K, Сpi
, 500K, Сpi
, 600K, Сpi
, 730K, Сpi
, 800K, СН3
-(С) 4 25.910 32.820 39.950 45.170 51.235 54.5 СН-(3С) 0 19.000 25.120 30.010 33.700 37.126 38.97 С-(4С) 1 18.29 25.66 30.81 33.99 35.758 36.71 СН2
-(2С) 5 23.02 29.09 34.53 39.14 43.820 46.34 ∑ 10 237.030 302.390 363.260 410.370 459.796 С 10 8.644 11.929 14.627 16.862 18.820 19.874 Н2
11 28.836 29.179 29.259 29.321 29.511 29.614 ∑ 403.636 440.259 468.119 491.151 512.824 Энтропия. Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады Таблица 5 Кол-во вкладов Сpi
, 298K, Сpi
, 400K, Сpi
, 500K, Сpi
, 600K, Сpi
, 730K, Сpi
, 800K, СН3
-(С) 4 25.910 32.820 39.950 45.170 51.235 54.5 СН-(3С) 0 19.000 25.120 30.010 33.700 37.126 38.97 С-(4С) 1 18.29 25.66 30.81 33.99 35.758 36.71 СН2
-(2С) 5 23.02 29.09 34.53 39.14 43.820 46.34 ∑ 10 237.030 302.390 363.260 410.370 459.796 Задание №3
Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить (жидкость-пар) температуру, критическое давление, критический объем, ацентрический фактор. Метод Лидерсена. Критическую температуру находим по формуле: где Критическое давление находится по формуле: где Критический объем находим по формуле: где Ацентрический фактор рассчитывается по формуле: где Для расчета, выбираем парциальные вклады для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Лидерсена. 4-Метил-4-этилгептан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV СН3
-(С) 4 0.08 0.908 220 СН2
-(2С) 5 0.1 1.135 275 С-(4С) 1 0 0.21 41 ∑ 10 0.18 2.253 536 Критическая температура. Критическое давление. Критический объем. Ацентрический фактор. орто-Терфенил Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV -CН=(цикл) 14 0,154 2,156 518 >C=(цикл) 4 0,044 0,616 144 Сумма 18 0,198 2,772 662 Критическая температура. Критическое давление. Критический объем. Ацентрический фактор. Диизопропиловый эфир Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV CН3
4 0,08 0,908 220 CH 2 0,024 0,42 102 -O- (вне кольца) 1 0,021 0,16 20 Сумма 7 0,125 1,488 342 Критическая температура. Критическое давление. Критический объем. Ацентрический фактор. Изобутилацетат Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV CН3
3 0,06 0,681 165 CH2
1 0,02 0,227 55 CH 1 0,012 0,21 51 -CОО- 1 0,047 0,47 80 Сумма 6 0,139 1,588 351 Критическая температура. Критическое давление. Критический объем. Ацентрический фактор. Метод Джобака. Критическую температуру находим по уравнению; где Критическое давление находим по формуле: где Критический объем находим по формуле: где Для расчета, выбираем парциальные вклады в различные свойства для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Джобака. 4-Метил-4-этилгептан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV СН3
- 4 0.0564 -0.0048 260 -СН2
- 5 0.0945 0 280 >С< 1 0.0067 0.0043 27 ∑ 10 0.1576 -0.0005 567 Критическая температура. Критическое давление. орто-Терфенил Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV -CН=(цикл) 14 0,1148 0,0154 ,-CН=(цикл) >C=(цикл) 4 0,0572 0,0032 >C=(цикл) Сумма 18 0,172 0,0186 Сумма Критическая температура. Критическое давление. Диизопропиловый эфир Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP CН3
4 0,0564 -0,0048 CH2
2 0,0328 0,004 O (2) 1 0,0168 0,0015 Сумма 7 0,106 0,0007 Критическая температура. Критическое давление. Изобутилацетат Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV CН3
3 0,0423 -0,0036 195 CH2
1 0,0168 0 56 CH 1 0,0164 0,002 41 ,-CОО- 1 0,0481 0,0005 82 Сумма 6 0,1236 -0,0011 374 Критическая температура. Критическое давление. Задание №4
Для первого соединения рассчитать Энтальпия 4-Метил-4-этилгептан Для расчета где Находим приведенные температуру и давление: по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кеслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтальпии. Из правой части выражаем: Энтропия где Находим приведенные температуру и давление: по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кесслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтропии. Из правой части выражаем: Теплоемкость. где Находим приведенные температуру и давление: по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кесслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение теплоемкости. Из правой части выражаем: Задание №5
Для первого соединения рассчитать плотность вещества при температуре 730 К и давлении 100 бар. Определить фазовое состояние компонента. Для определения плотности вещества воспользуемся методом прогнозирования плотности индивидуальных веществ с использованием коэффициента сжимаемости. где Для данного вещества найдем коэффициент сжимаемости с использованием таблицы Ли-Кесслера по приведенным температуре и давлении. Коэффициент сжимаемости находится по разложению Питцера: где Z-коэффициент сжимаемости; Приведенную температуру найдем по формуле где Приведенное давление найдем по формуле Критические температуру и давление а так же ацентрический фактор возьмем экспериментальные. Находим приведенные температуру и давление: Коэффициент сжимаемости найдем из разложения Питцера: путем интерполяции находим Из уравнения Менделеева-Клайперона где P-давление; V-объем; Z- коэффициент сжимаемости; R-универсальная газовая постоянная (R=82.04); T-температура; выразим объем: М=142,29 г/моль. Задание №6
Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить плотность насыщенной жидкости. Привести графические зависимости «плотность-температура» для области существования жидкой и паровой фаз. Выполнить анализ. Для вычисления плотности насыщенной жидкости воспользуемся методом Ганна-Ямады. где где 4-Метил-4-этилгептан В промежутке температур от 475 до 588 К вычислим по формуле: В промежутке температур от 298 до 480 К вычислим Г по формуле: Находим масштабирующий параметр: Полученные результаты сведем в таблицу: T, К Tr
Vr(0)
Vsc
Г Vs
ρs
,г/см3
182,17884 0,3 0,3252 315,9798 0,2646 91,3058 1,5584 212,54198 0,35 0,3331 315,9798 0,2585 105,2578 1,3518 242,90512 0,4 0,3421 315,9798 0,2521 108,1093 1,3161 273,26826 0,45 0,3520 315,9798 0,2456 111,2163 1,2794 303,6314 0,5 0,3625 315,9798 0,2387 114,5478 1,2422
|