УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ

Теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагревания еди­ницы массы вещества на один градус. В зависимости от способа выра­жения состава вещества различают массовую [Дж/(кг • К)], мольную [ДжДкмоль • К)] и объемную [Дж/(м³ • К)] теплоемкости. 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

Чем меньше разность температур тем больше

средняя теплоемкость приближается по своему значению к ис­тинной теплоемкости.

Теплоемкость вещества зависит от внешних условий, т. е. от изменения давления и объема. Теплоемкость при постоянном давлении больше теплоемкости при постоянном объеме на количество тепла, расходуемое на работу расширения газа.

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 увеличением плотности и молекулярной массы теплоемкость углеводородов уменьшается, за исключением аромати­ческих, для которых характерно возрастание теплоемкости.

С повышением температуры теплоемкость жидких углеводородов повышается.

Для жидкостей изобарная теплоемкость незначительно превышает изохорную, т. е.

Зная массовую теплоемкость вещества и его молекулярную массу, можно рассчитать его моль­ную теплоемкость по формуле:

где — соответственно массовая и мольная теплоемкость

вещества при постоянном давлении; М — молекулярная масса вещества.

Мольные теплоемкости веществ зависят от температуры и молекулярной массы и возрастают с их повышением. Влияет на теплоемкость и природа вещества. При одном и том же числе уг­леродных атомов в молекуле вещества наибольшая теплоемкость соответствует алканам (табл. 1.5).

Теплоемкость жидких нефтепродуктов зависит от температу­ры и природы нефтепродуктов. С увеличением плотности жид­кого нефтепродукта его теплоемкость падает, а с повышением температуры — возрастает. С ростом давления средняя теплоем­кость жидких нефтепродуктов меняется мало.

Теплоемкость нефтяных паров также зависит от температуры и природы нефтепродукта. Однако в отличие от жидких нефте­

продуктов средняя теплоемкость паров сильно изменяется с рос­том давления.

Теплоемкость — величина аддитивная, поэтому, зная состав смеси нефтепродуктов, можно по теплоемкостям и массовым долям составляющих ее компонентов найти теплоемкость неф­тепродукта по следующей формуле:

где — массовая теплоемкость смеси веществ (нефтепродук­та); — теплоемкости индивидуальных ве­ществ; — массовые концентрации индивидуаль­ных веществ.

Скрытая массовая теплота испарения(парообразования, испарения) — это теплота, требуе­мая на превращение 1 кг жидкости при температуре кипения в пар (или выделяемая при конденсации пара).

Определить скрытую теплоту испарения нефтяных фракций любой химической природы можно по уравнению Трутона — Кистяковского, которое связывает скрытую теплоту испарения нефтяных фракций с их средней температурой кипения, молеку­лярной массой нефтяных фракций и характеризующим фактором:

где — массовая теплота испарения вещества, кДж/кг; М — молекулярная масса вещества, кг/кмоль; Т— абсолютная темпе­ратура кипения жидкости, К; К — характеризующий фактор (для большинства углеводородов и их смесей при нормальном давле­нии равен 20 -г- 22).

Скрытая теплота испарения зависит не только от природы вещества, но и от температуры, давления среды. Как правило, с ростом температуры и давления скрытая теплота испарения уменьшается. В критической точке, где нет различия между жид­костью и паром, скрытая теплота испарения равна нулю.

В табл. 1.6 приведены значения скрытой теплоты испарения ряда индивидуальных углеводородов.

Скрытая массовая теплота плавления — количество тепла, поглощаемое 1 кг твердого тела при его переходе в жидкое со­стояние при температуре плавления (или выделяемое при его за­стывании).

В технологических расчетах пользуются скрытой теплотой плавления бензола, нафталина, парафина и церезина.

Скрытая теплота плавления зависит от температуры плавле­ния вещества и давления среды. Однако влияние давления на скрытую теплоту плавления и температуру плавления незначи­тельно. Скрытая теплота плавления и застывания парафинов и церезинов приведена в табл. 1.7.

Скрытая массовая теплота сублимации — количество тепла, поглощаемое 1 кг твердого тела при прямом переходе в парооб­разное состояние, минуя жидкое. Она равна сумме скрытой мас­совой теплоты плавления и скрытой массовой теплоты испаре­ния. В производстве скрытую теплоту сублимации используют при расчетах установок обезмасливания нафталина.

Теплопроводность вещества характеризуется коэффициентом теплопроводности и определяется как количество тепла, прохо­дящее за 1 ч через слой материала толщиной 1 м и площадью 1 м² при разности температур по обеим сторонам слоя в один градус.

Теплопроводность зависит от природы вещества и температу­ры. Наименьшей теплопроводностью обладают газы и пары, наи­большей — твердые тела и металлы. В среднем теплопроводность жидких нефтепродуктов составляет 0,3/7—0,503 кДж/(м * ч • К) или 0,1047-0,1397 Вт/(м • К).

Поиск по сайту: