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" Курсовой проект по дисциплине: "Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений"
Выполнил: Руководитель: доцент, к. х. н. Нестерова Т.Н. Самара 2005 г. Задание 24А 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 2,4-Диметилбутан. Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош взаимодействие Вводим 2 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 25,91 103,64 СН-(3С) 2 -7,95 -15,9 -50,52 -101,04 19,00 38 СН2-(2С) 1 -20,64 -20,64 39,43 39,43 23,02 23,02 ∑ 7 -205,3 447,55 164,66 гош-поправка 2 3,35 6,7 поправка на симм. σнар= 2 σвнутр= 81 -42,298 -198,6 405,252 164,660 1-транс-3,5-триметилциклогексан. Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош – взаимодействие отсутствуют. Вводим поправку на циклогексановый цикл для энтропии и теплоемкости. Поправка на внутреннюю симметрию: Таблица 2 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) 3 -42, 19 -126,57 127,29 381,87 25,91 77,73 СН-(3С) 3 -7,95 -23,85 -50,52 -151,56 19,00 57 СН2-(2С) 3 -20,64 -61,92 39,43 118,29 23,02 69,06 ∑ 9 -212,34 348,6 179,51 поправка на цикл 1 0 0 78,69 78,69 -24,28 -24,28 поправка на симм. σнар= 1 σвнутр= 27 -27,402 -212,34 399,888 179,510 Пропилизобутаноат Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош – взаимодействие отсутствуют. 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) 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 СН2-(С, СО) 1 -21,77 -21,77 40,18 40,18 25,95 25,95 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 СН-(2С, СО) 1 -7,12 -7,12 -50,23 -50,23 18,960 37,92 ∑ 8 -516,64 467,96 199,11 поправка на симм. σнар= 1 σвнутр= 27 -27,402 -516,64 440,558 199,110 2-метил-2-пентанол Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для Поправки на гош - взаимодействие: Введем 2 поправки "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 СН2-(2С) 2 -20,64 -41,28 39,43 78,86 23,02 46,04 С-(3С, О) 1 -27,63 -27,63 -140,48 -140,48 18,12 18,12 ОН-(С) 1 -158,56 -158,56 121,68 121,68 18,12 18,12 ∑ 7 -354,04 441,93 160,01 гош-поправка 2 3,35 6,7 поправка на симм. σнар= 1 σвнутр= 27 -27,402 -347,34 414,528 160,010 Задание №2 Для первого соединения рассчитать 2,4-Диметилбутан 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) 2 19,000 25,120 30,010 33,700 37,126 38,97 СН2-(2С) 1 23,02 29,09 34,53 39,14 43,820 46,34 ∑ 7 164,660 210,610 254,350 287,220 323,009 С 7 8,644 11,929 14,627 16,862 18,820 19,874 Н2 8 28,836 29,179 29,259 29,321 29,511 29,614 ∑ 291, 196 316,935 336,461 352,602 367,830 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) 2 19,000 25,120 30,010 33,700 37,126 38,97 СН2-(2С) 1 23,02 29,09 34,53 39,14 43,820 46,34 ∑ 7 164,660 210,610 254,350 287,220 323,009 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. 2,4-Диметилбутан Для 2,4-диметилбутана выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во ΔT ΔP ΔV CН3 4 0,08 0,908 220 CH2 1 0,02 0,227 55 CH 2 0,024 0,42 102 Сумма 0,124 1,555 377 Критическая температура. Для 2,4-диметилбутана Критическое давление. Для 2,4-диметилбутана Критический объем. Ацентрический фактор. Для 2,4-диметилбутана: 1-транс-3,5-триметилциклогексан Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа к-во -СH3 3 0,06 0,681 165 (CH2) цикл 3 0,026 0,184*3 44,5*3 (CH) цикл 3 0,024 0, 192*3 46*3 Сумма 9 0,11 1,809 436,5 Критическая температура. Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана Критическое давление. Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана Критический объем. Ацентрический фактор. Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана: Для пропилизобутаноата выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа к-во -СH3 3 0,06 0,681 165 -C00-(сл. эфиры) 1 0,047 0,47 80 -CН< 1 0,012 0,21 51 - СН2 - 2 0,04 0,454 110 Сумма 6 0,159 1,815 406 Критическая температура. Для пропилизобутаноата Критическое давление. Для пропилизобутаноата Критический объем. Ацентрический фактор. Для пропилизобутаноата: 2-метил-2-пентанол. Для 2-метил-2-пентанола выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа к-во - 3 0,06 0,681 165 - 2 0,04 0,454 110 1 0 0,21 41 1 0,082 0,06 18 9 0,182 1,405 334 Критическая температура. Для 2-метил-2-пентанола Критическое давление. Для 2-метил-2-пентанола Критический объем. Ацентрический фактор. Для 2-метил-2-пентанола: 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. 2,4-Диметилбутан Для 2,4-диметилбутана выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа кол-во tck pck CН3 4 0,0141*4 -0,0012*4 CH2 1 0,0189 0 CH 2 0,0164*2 0,002*2 Сумма 7 0,1081 -0,0008 Критическая температура. Для 2,4-диметилбутана Критическое давление. Для 2,4-диметилбутана 1-транс-3,5-триметилциклогексан Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: Группа к-во tck pck -СH3 3 0,0141*3 -0,0012*3 (CH2) цикл 3 0,01*3 0,0025 Продолжение. (CH) цикл 3 0,0122*3 0,0004*3 Сумма 9 0,1089 0,0001 Критическая температура. Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана Критическое давление. Для 1-транс-3,5-триметилциклогексана Для пропилизобутаноата выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: -СH3 3 0,0141*3 -0,0012*3 -C00-(сл. эфиры) 1 0,0481 0,0005 -CН< 1 0,0164 0,002 - СН2 - 2 0,0189*2 0 Сумма 6 0,1446 -0,0011 Критическая температура. Для пропилизобутаноата Критическое давление. Для пропилизобутаноата 2-метил-2-пентанол Для 2-метил-2-пентанола выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема: - 3 0,0423 -0,0036 - 2 0,0189*2 0 1 0,0067 0,0043 1 0,0741 0,0112 1 0,1609 0,0119 Критическая температура. Для 2-метил-2-пентанола Критическое давление. Для 2-метил-2-пентанола Задание №4 Для первого соединения рассчитать Энтальпия 2,2,3-Триметилпентан. Для расчета где Находим приведенные температуру и давление: по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кеслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтальпии. Для 2,4-диметилбутана Из правой части выражаем: Энтропия где Находим приведенные температуру и давление: по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кеслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтропии. для 2,4-диметилбутана 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. для 2,4-диметилбутана 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 2,4-диметилбутана 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. 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: для 2,4-диметилбутана М=100,21 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 2,2,3-Триметилпентан. Для 2,2,3-Триметилпентана вычислим по формуле: Для 298К Для 323К T 298 0,369276 323 0,379811 348 0,391288 373 0,404046 398 0,418523 423 0,435265 448 0,454923 Для 2,2,3-Триметилпентана вычислим по формуле: для 473К T Tr 473 0,84173746 498 0,88622676 523 0,93071605 548 0,97520535 561,8 0,99976344 В промежутке температур от 298 до 561,8 К вычислимь Г по формуле: Для 298К Для остального промежутка: T Г 298 0,234486 323 0,2280814 348 0,221485 373 0,214697 398 0, 2077173 423 0, 200546 448 0, 1931829 473 0,1856282 498 0,1778818 523 0,1699438 548 0,161814 561,8 0,1572443 Находим масштабирующий параметр: Для 298К для остального интервала: Vs ρs 16,830963 6,77323086 17,344784 6,57258103 17,904674 6,36705251 18,526386 6,15338566 19,230633 5,92804191 20,043147 5,68772969 20,994743 5,42993083 22,121391 5,15338292
|