WY03, politechnika łódzka, inżynieria chemiczna i procesowa, rok I semestr 1, KTP
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Z. Pakowski - Komputerowe Techniki Projektowania – notatki do wykładuCz. 1 Przygotowywanie danych______________________________________________________________________________________2.1.5 Metody przewidywania własno ciPrzewidywanie własno ci jest ostatni desk ratunku je li wyczerpano mo liwo ci zdobycia danychoryginalnych lub aproksymowanych. Przy przewidywaniu własno ci nale y kierowa si nast puj cymizasadami post powania:•obliczaj dan własno na podstawie do wiadczalnych własno ci parametrów charakterystycznychsubstancji. Przewidywanie np. pr no ci pary metod Lee, Kesslera przy u yciu przewidzianejtemperatury krytycznej prowadzi do znacznie wi kszego bł du ni na podstawie do wiadczalnejwarto ci temperatury krytycznej,lepiej przewidywa dan własno w ró nych temperaturach na podstawie znanej conajmniej jednejwarto ci tej własno ci w pewnej temperaturze (znamy jeden punkt na krzywej) ni całkowicieprzewidywa przebieg tej krzywej,nie ufaj przewidzianym własno ciom, zrób wykres porównawczy przewidzianej własno ci zwłasno ciami aproksymowanymi kilku podobnych zwi zków, charakter przewidywanej zale no cipowinien by podobny.••Przewidywanie własno ci jest głownie tre ci podr cznika Reida, Prausnitza i Pollinga wcze niejwzmiankowanego. Polski podr cznik Bretsznajdera wydany w latach pi dziesi tych jest ju w znacznejmierze nieaktualny. Du grup własno ci przewidzie mo na na podstawie udziałów poszczególnych grupatomowych w cz steczce. Teoria udziału grup (ang.group contribution)została opracowana przezLydersena. Istnieje wiele wariantów tej metody dla ka dej rozpatrywanej własno ci.W 1984 r w MIT metoda udziału grup została udoskonalona a jej współczynniki przejrzane i sprawdzonew pracy magisterskiej K.G. Jobacka. DIPPR zaleca posługiwanie si przy przewidywaniu własno cimetodami Jobacka tam gdzie tylko mo na.Własno ci zawarte w bazie metod PRO/IIPoni ej podane zostan metody predykcji tych własno ci, których nie obejmuj metody Jobacka. S onerównie zalecane przez DIPPR. Uzupełniłem je o kilka dodatkowych metod.. Du o przykładówprzewidywania własno ci jest zawartych w ksi ce Binia i Machniewskiego.Uwaga: prosz zwraca uwag na jednostki, pochodz one z oryginalnych ródeł•Czynnik acentryczny Pitzerametoda Lee & Keslera (1975), bł d na poziomie kilka %.−ln Pc−5.92714+6.09648⋅1 /Θ +1.28862 lnΘ −0169347⋅ Θ6.ω=15.2518−15.6875⋅1 /Θ −13.472 lnΘ +0.43577⋅ Θ6gdzieΘ= Tb/Tc, oraz Pc [atm](2.65)•Obj to c molowa cieczy w temperaturze wrzeniametoda Tyna & Calusa (1975), dla badanych 115 zwi zków bł d był <1.8 %Vb=0.285⋅Vc1.048gdzie V [l/kmol](2.66)21Z. Pakowski - Komputerowe Techniki Projektowania – notatki do wykładuCz. 1 Przygotowywanie danych______________________________________________________________________________________•Parametr Racketta - potrzebny do przewidywania g sto ci cieczymetoda Yamady & Gunna (1973), dla 327 zwi zków bł d < 15.5 %ZR=0.29056−0.08755ω•Pr nopary nasyconej(2.66)Metoda Lee & Keslera, bł d od 1 do 2 % w zakresie Tbdo Tc, poni ej Tbmo e wyst piniedoszacowanie P o kilka %.ln P=f( 0)+ ωf(1)f( 0)f(1)gdzie P [atm]6.09648=5.92714−−128862 ln Tr+016347 Tr6..Tr15.6875=15.2518−−13.4721 ln Tr+0.43577 Tr6Tr(2.66-67)(2.68)•Napi cie powierzchniowemetoda Brocka & Birda (1955), dla 141 cieczy bł d < 5 %σ =Pc2 / 3Tc1/ 3Q(1−Tr)11/ 9(2.69)Q=01196 1+.Tbrln Pc−0.2791−Tbr(2.70)gdzieσ[dyn/cm=10-4 N/m], Pc [atm], Tc [K].•Lepkoparymetoda Yoona & Thodosa (1970), bł d przeci tnie nie przekracza 3%cz steczki niepolarne10−1µ=.(461⋅Tr0.618−20.4⋅exp(−0.858⋅Tr)+19.4⋅exp(−3.995⋅Tr)+1)ξcz steczki z wi zaniem wodorowym(2.80)10−1µ =5/4(7.55 Tr−0.55)ξZinne gazy polarne(2.81)µ=1(1.9 Tr−0.29)4/5ξZ2 / 3(2.82)22Z. Pakowski - Komputerowe Techniki Projektowania – notatki do wykładuCz. 1 Przygotowywanie danych______________________________________________________________________________________Parametrζjest zdefiniowany nast puj coTc1/6ξ=1/2 2/3M Pcgdzieµ[µP], Pc [atm], Tc [ K], M [g/mol].(2.83)•G stocieczymetoda Gunna & Yamady (1971), dla 32 zwi zków bł d <2.2 %. Uwaga: musi by znana obj tomolowa w temperaturze Tr=0.61=VsVr( 0)(1− ω δ)ρVs=VTr=0.60.3862−0.0866ω(2.84)(2.85)δ =0.29607−0.09045 Tr−0.04842 Tr2dla 0.2 < Tr≤0.8(2.86)Vr( 0)=a+a1Tr+a2Tr2+a3Tr3+a4Tr4gdzie a0 = 0.33593, a1 = - 0.33953, a2 = 1.51941, a3 = -2.02512, a4 = 1.11422.dla 0.8< Tr < 1(2.87)Vr( 0)=1+13 (1−Tr)0.5lg10(1−Tr)−0.50879 (1−Tr)−0.91534 (1−Tr)2.gdzie V [m3/kmol],ρ[ kmol/m3](2.88)metoda Racketta zmodyfikowana przez Spencera & Dannera (1972), nale y j stosowa je li V0.6niejest znana.Vs=RTcτZRPc(2.89)τ =1+(1−T / Tc)2/7dla T/Tc≤0.75dla T/Tc > 0.75(2.90)(2.91)τ =1.6+0.00693026 /(T / Tc−0.655)•Lepkocieczymetoda Gambilla (1959), bł d rz du 20 %. Pozwala ona wyznaczytemperatury na podstawie jednego znanego punktu.przebieg zale no ci odlog10µ =758.56−2.32417T+53.698+ �½(2.92)23Z. Pakowski - Komputerowe Techniki Projektowania – notatki do wykładuCz. 1 Przygotowywanie danych______________________________________________________________________________________�½=758.56−53.698−Treflog10µref+2.32417(2.93)gdzieµ[cP], Tref [K ],µref [cP].W przypadku metod nie wykorzystuj cych punktu do wiadczalnego bł dy sprzewidzenia.znaczne i trudne do•Przewodnometoda Satocieplna cieczy111.M1/ 2λ(Tb)=(2.94)gdzieλ[W/m K]Do przewidywania zale no ciλod temperatury mo na u y metody Riedla. W poł czeniu z metod Satodaje ona nast puj cy wzór:111 3+20(1−Tr)2 / 3.λ(T)=1/ 2M 3+20(1−Tbr)2 / 3•Drugi współczynnik wiriałumetoda Van Nessa i Abbotta (1982) dla cz steczek niepolarnych(2.95)BPc=B(0)+ωB(1)RTcB( 0)=0.083−0.422Tr1.60.172Tr4.2(2.96)(2.97)B(1)=0139−.(2.98)24Z. Pakowski - Komputerowe Techniki Projektowania – notatki do wykładuCz. 1 Przygotowywanie danych______________________________________________________________________________________DyfuzyjnoPoniewa w ostatnich latach metody równowagowe w ruchu masy s w szybkim tempie wypieraneprzez metody nierównowagowe oparte na obliczeniach dyfuzji wieloskładnikowej (patrz ksi ka Taylorai Krishny) dlatego obliczanie współczynników dyfuzji w gazach i cieczach nabiera zasadniczego znaczenia.Teoria wieloskładnikowego ruchu masy oparta jest na równaniu Stefana-Maxwella, które wprowadza tzw.współczynniki dyfuzji Stefana-Maxwella. Mo na je obliczy je li dysponuje si tzw. fickowskimiwspółczynnikami binarnymi w rozcie czeniu niesko czenie wielkim. Poni ej zostan podane zale no ci doich obliczania.Dyfuzyjnow gazachNajcz ciej stosowan zale no ci do obliczania binarnego współczynnika dyfuzjii w gazach jest metodaFullera, Ensleya i Giddinsa . Dyfuzyjno oblicza si wg. podanego poni ej wzoru. VdAoraz VdBtodyfuzyjne obj to ci cz steczek A i B. Oblicza si je addytywnie bior c udziały (*103 m3/kmol) dlaposzczególnych atomów lub grup z Tablicy 4. Jednostki: DAB[ m2/s], P [Pa], T[K], M[kg/kmol].DAB=1/1/P(VdA3+VdB3)9.86⋅10−5T1.75211+MAMB1/ 2(2.99)Tablica 4. Obj to ci dyfuzyjne*103 m3/kmol dla metody Fullera i in.SubstancjaHeNeArKrXeH2D2O2N2AirAtom lubgrupaCHONSvd2.675.9816.224.532.76.126.8416.318.519.7vd15.52.316.114.5422.9SubstancjaCOCO2N2ONH3H2OSF6Cl2Br2SO2Atom lubgrupaFClBrIPier ciearomatycznylub hetero-cyklicznyvd18.026.735.920.713.171.338.469.041.8vd14.721.021.929.8-18.3Dyfuzyjnow cieczachDyfuzyjnow cieczach zale y silnie od st enia. Uwzgl dnienie st enia wymaga obliczeniawspółczynników aktywno ci. Punktem wyj cia jest dyfuzyjno w rozcie czeniu niesko czenie wielkim.Siddiqi i Lucas proponuj :•dla układów binarnych zło onych z substancji organicznych25
[ Pobierz całość w formacie PDF ]