Курсовая работа: Прогнозирование термодинамических свойств 234-Триметилпентана 2-Изопропил-5-метилфенола 1-Метилэтилметаноата
Название: Прогнозирование термодинамических свойств 234-Триметилпентана 2-Изопропил-5-метилфенола 1-Метилэтилметаноата Раздел: Рефераты по химии Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования. Самарский государственный технический университет. Кафедра : «Технология органического и нефтехимического синтеза» Курсовой проект«Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений» Самара 2008 г. Задание 52А на курсовую работу по дисциплине "Расчеты и прогнозирование свойств органических соединений" 1) Для четырех соединений, приведенных в таблице, вычислить , , методом Бенсона по атомам с учетом первого окружения. 2) Для первого соединения рассчитать и . 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 , , . Определить фазовое состояние компонента. 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 и . Привести графические зависимости указанных энтальпий испарения от температуры для области сосуществования жидкой и паровой фаз. Выполнить их анализ. 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 и методом Бенсона с учетом первого окружения. 2,3,4-Триметилпентан Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок: Поправки на гош взаимодействие Вводим 4 поправки «алкил-алкил» Поправка на симметрию: , Таблица 1
2-Изопропил-5-метилфенол
Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок. Поправка на симметрию: Поправка на орто-взаимодействие заместителей: OH(цис-) -C3 = 6,9 кДж/моль Таблица 4
1-Метилэтилметаноат
Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок. Поправки на гош – взаимодействие отсутствуют. Поправка на симметрию: Таблица 4
1,4-Диаминобутан
Из таблицы Бенсона возьмем парциальные вклады для и , вводим набор поправок. Поправка на симметрию отсутствует. Таблица 4
Задание №2 Для первого соединения рассчитать и 2,3,4-Триметилпентан Энтальпия. где -энтальпия образования вещества при 730К; -энтальпия образования вещества при 298К; -средняя теплоемкость. ; Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады соответственно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К и путем интерполяции найдем для 730К, и для элементов составляющих соединение. Таблица 5
Энтропия. Для расчета из таблицы Бенсона выпишем парциальные вклады соответственно для 298К, 400К, 500К, 600К, 800К и путем интерполяции найдем для 730К. Таблица 5
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 -критическая температура; -температура кипения (берем из таблицы данных); -сумма парциальных вкладов в критическую температуру. Критическое давление находится по формуле: где -критическое давление; -молярная масса вещества; -сумма парциальных вкладов в критическое давление. Критический объем находим по формуле: где -критический объем; -сумма парциальных вкладов в критический объем. Ацентрический фактор рассчитывается по формуле: ; где -ацентрический фактор; -критическое давление, выраженное в физических атмосферах; -приведенная нормальная температура кипения вещества; -нормальная температура кипения вещества в градусах Кельвина; -критическая температура в градусах Кельвина. Для расчета, выбираем парциальные вклады для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Лидерсена.
2,3,4-Триметилпентан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление. . Критический объем.
Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена. ;
2-Изопропил-5-метилфенол
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление.
Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена.
1-Метилэтилметаноат
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление. ; Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена.
1,4-Диаминобутан
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление.
Критический объем. Ацентрический фактор. Поскольку для вещества отсутствуют экспериментальные значения критических параметров, используем параметры, полученные методом Лидерсена.
. Метод Джобака Критическую температуру находим по уравнению; где -критическая температура; -температура кипения (берем из таблицы данных); -количество структурных фрагментов в молекуле; -парциальный вклад в свойство. Критическое давление находим по формуле: где -критическое давление в барах; -общее количество атомов в молекуле; -количество структурных фрагментов; -парциальный вклад в свойство. Критический объем находим по формуле: где -критический объем в ; -количество структурных фрагментов; -парциальный вклад в свойство. Для расчета, выбираем парциальные вклады в различные свойства для каждого вещества из таблицы составляющих для определения критических свойств по методу Джобака. 2,3,4-Триметилпентан Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление. ; 2-Изопропил-5-метилфенол Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление. ; 1-Метилэтилметаноат
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление. ; 1,4-Диаминобутан
Выпишем парциальные вклады для температуры, давления и объема:
Критическая температура.
Критическое давление. ; Задание №4 Для первого соединения рассчитать , и . Определить фазовое состояние компонента. Энтальпия 2,3,4-Триметилпентан Для расчета , и воспользуемся таблицами Ли-Кеслера и разложением Питцера.
где - энтальпия образования вещества в стандартном состоянии; -энтальпия образования вещества в заданных условиях; и -изотермические изменения энтальпии. Находим приведенные температуру и давление:
по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кесслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение энтальпии.
Из правой части выражаем:
Энтропия
где энтропия вещества в стандартном состоянии; - энтропия вещества в заданных условиях;-ацентрический фактор. ; R =8,314Дж/моль*К
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 - теплоемкость соединения при стандартных условиях; - теплоемкость соединения при заданных условиях; - ацентрический фактор. ; R =8,314Дж/моль*К
Находим приведенные температуру и давление:
по этим значениям с помощью таблицы Ли-Кесслера и разложения Питцера интерполяцией находим изотермическое изменение теплоемкости.
Дж/моль*К 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 -плотность вещества; М- молярная масса; V -объем. 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; -ацентрический фактор. Приведенную температуру найдем по формуле где - приведенная температура в К ; Т-температура вещества в К; -критическая температура в К. Приведенное давление найдем по формуле ; где - приведенное; Р и давление и критическое давление в атм. соответственно. ; R =8,314Дж/моль*К
Находим приведенные температуру и давление:
Коэффициент сжимаемости найдем из разложения Питцера: путем интерполяции находим и. =0,6790; =0,1549; Из уравнения Менделеева-Клайперона , где P - давление; V - объем; Z - коэффициент сжимаемости; R - универсальная газовая постоянная ( R =82.04); T - температура; выразим объем: М=114,23 г/моль. Фазовое состояние вещества определяем по таблицам Ли-Кесслера, по приведенным параметрам температуры и давления. Ячейка, соответствующая данным приведенным параметрам находится под линией бинодаля, следовательно данное вещество при 730К и 100 бар – газ. 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 -плотность насыщенной жидкости; М - молярная масса вещества; -молярный объем насыщенной жидкости. где -масштабирующий параметр; -ацентрический фактор; и Г-функции приведенной температуры. 2,3,4-Триметилпентан в промежутке температур от 298 до 450К вычислим по формуле: В промежутке температур от 450 до 560 К вычислим по формуле: В промежутке температур от 298 до 560 К вычислим Г по формуле: Находим масштабирующий параметр: Полученные результаты сведем в таблицу:
2-Изопропил-5-метилфенол
1-Метилэтилметаноат
1,4-Диаминобутан
Задание №7 Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить давление насыщенного пара. Привести графические P-T зависимости для области существования жидкой и паровой фаз. Выполнить анализ. Для вычисления давления насыщенного пара воспользуемся корреляциями Ли-Кесслера, Риделя и Амброуза-Уолтона. 2,3,4-Триметилпентан Корреляция Ли-Кеслера. Она основана на использовании принципа соответственных состояний.
Давление Pvp определяем из приведенного давления насыщенных паров Pvp,r и критического давления данного вещества. Критическое давление определяем методом Лидерсена, поскольку для данного вещества экспериментальные данные отсутствуют.
Корреляция Риделя
где - приведенная температура кипения.
Метод Амброуза-Уолтона
где
2-Изопропил-5-метилфенол
Корреляция Ли-Кеслера Она основана на использовании принципа соответственных состояний.
Давление Pvp определяем из приведенного давления насыщенных паров Pvp,r и критического давления данного вещества. Критическое давление определяем методом Лидерсена, поскольку для данного вещества экспериментальные данные отсутствуют.
Корреляция Риделя
где - приведенная температура кипения.
Корреляция Амброуза-Уолтона.
где
1-Метилэтилметаноат
Корреляция Ли-Кесслера. Она основана на использовании принципа соответственных состояний.
Давление Pvp определяем из приведенного давления насыщенных паров Pvp,r и критического давления данного вещества. Критическое давление определяем методом Лидерсена, поскольку для данного вещества экспериментальные данные отсутствуют.
Корреляция Риделя
где приведенная температура кипения.
Корреляция Амброуза-Уолтона.
где
1,4-Диаминобутан
Корреляция Ли-Кеслера. Она основана на использовании принципа соответственных состояний.
Давление Pvp определяем из приведенного давления насыщенных паров Pvp,r и критического давления данного вещества. Критическое давление определяем методом Лидерсена, поскольку для данного вещества экспериментальные данные отсутствуют.
Корреляция Риделя
где приведенная температура кипения.
Корреляция Амброуза-Уолтона.
где
Задание №8 Для четырех соединений, приведенных в таблице, рекомендованными методами вычислить и 2,3,4-Триметилпентан Уравнение Ли-Кесслера. ; для стандартных условий приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ацентрический фактор возьмем из задания №3.
Корреляция Риделя ; для стандартных условий , R =8.314, - возьмем из задания №3, - возьмем из задания №7, , в интервале от 298К до .
Корреляция Амброуза-Уолтона ; для стандартных условий ; приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ; ацентрический фактор возьмем из задания №3.
2-Изопропил-5-метилфенол
Уравнение Ли-Кеслера. ; для стандартных условий приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ацентрический фактор возьмем из задания №3.
Корреляция Риделя. ; для стандартных условий , R =8.314, -возьмем из задания №3., -Возьмем из задания №7., , в интервале от 298К до .
Корреляция Амброуза-Уолтона ;
для стандартных условий ; приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ; ацентрический фактор возьмем из задания №3.
1-Метилэтилметаноат
Уравнение Ли-Кесслера. ; для стандартных условий приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ацентрический фактор возьмем из задания №3.
Корреляция Риделя ; для стандартных условий , R =8.314, -возьмем из задания №3., -Возьмем из задания №7., , в интервале от 298К до .
Корреляция Амброуза-Уолтона ; для стандартных условий ; приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ; ацентрический фактор возьмем из задания №3.
1,4-Диаминобутан
Уравнение Ли-Кеслера. ; для стандартных условий приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ацентрический фактор возьмем из задания №3.
Корреляция Риделя. ; для стандартных условий , R =8.314, - возьмем из задания №3, - возьмем из задания №7, , в интервале от 298К до .
Корреляция Амброуза-Уолтона. ; для стандартных условий ; приведенную температуру найдем как , в интервале от 298К до . приведенное давление возьмем из задания №7 ; ацентрический фактор возьмем из задания №3.
Задание №9 Для первого вещества рекомендованными методами рассчитать вязкость вещества при Т=730К и низком давлении. Теоретический расчет : где - вязкость при низком давлении; М - молярная масса; Т - температура; -интеграл столкновений; диаметр. где характеристическая температура где - постоянная Больцмана; - энергетический параметр; A =1.16145; B =0.14874; C =0.52487; D =077320; E =2.16178; F =2.43787. где - ацентрический фактор; и -возьмем из предыдущих заданий. 2,3,4-Триметилпентан ; ; Метод Голубева. Т.к. приведенная температура то используем формулу:
где где - молярная масса, критическое давление и критическая температура соответственно. мкП. Метод Тодоса.
где -критическая температура, критическое давление, молярная масса соответственно.
Задание №10 . Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами вязкость вешества при температуре 730К. и давлении 100атм.
2,3,4-Триметилпентан Расчет, основанный на понятии остаточной вязкости .
где - вязкость плотного газа мкП; - вязкость при низком давлении мкП; - приведенная плотность газа;
Задание №11 Для первого вещества рекомендованными методами рассчитать теплопроводность вещества при температуре 730К и низком давлении . Теплопроводность индивидуальных газов при низких давлениях рассчитывается по: Корреляции Эйкена; Модифицированной корреляции Эйкена и по корреляции Мисика-Тодоса. Корреляция Эйкена.
где взято из задания №9; М=114,23 г/моль молярная масса вещества; - изобарная теплоемкость; R =1,987.
;
Модифицированная корреляция Эйкена.
где взято из задания №9; М=114,23 г/моль молярная масса вещества; - изобарная теплоемкость; R =1,987.
;
Корреляция Мисика-Тодоса.
где - критическая температура давление и молярная масса соответственно; теплоемкость вещества при стандартных условиях; - приведенная температура.
Задание №12 Для первого соединения рассчитать рекомендованными методами теплопроводность вещества при температуре 730К и давлении 100 атм.
2,3,4-Триметилпентан , выбираем уравнение:
Где - критическая температура давление объем и молярная масса соответственно. , , . |