Понятие теплоты испарения

Для химически чистых веществ теплота парообразования (испарения) представляет собой энергию, необходимую для испарения единицы массы вещества при постоянном давлении и температуре. Так как нефтяные фракции являются смесями углеводородов, то они выкипают в некотором интервале температур и в этом случае тепло затрачивается не только на испарение, но и на повышение температуры смеси. Точное определение теплоты испарения при таких условиях весьма затруднительно.

Данные для химически чистых индивидуальных углеводородов и водорода.

Fig70

Расчет теплоты испарения

Теплоту испарения нефтепродуктов (l) можно рассчитать по формуле Трутона (кДж/кг):

F92

Для большинства углеводородов и их смесей при атмосферном давлении К=83,7 - 92,1. Более точное значение постоянной К находят по формуле В. А. Кистяковского:

F93

При помощи уравнений Трутона и Кистяковского можно построить график зависимости теплоты испарения нефтяных фракций от их средней молекулярной температуры кипения, молекулярной массы и характеризующего фактора.

Fig70

Теплоты испарения нефтяных дистиллятов при атмосферном давлении в первом приближении могут быть оценены следующими величинами:

  • для бензина 290-300 кДж/кг;
  • для керосина 250-270 кДж/кг;
  • для дизельного топлива 230-250 кДж/кг;
  • для газойля 190-230 кДж/кг.

Также для определения теплоты парообразования могут быть использованы следующие соотношения:

  • [кДж/кг]
    F115
  • [ккал/кг]
    F116

Данные о теплоте испарения алканов.

Fig78

Температура и давление заметно влияют на величину теплоты испарения - с повышением температуры и давления теплота испарения уменьшается. В критической точке, в которой нет различия между жидкостью и паром, она равна нулю. Теплоту испарения при каком-то давлении и соответствующей ему температуре кипения можно определить по уравнению Уотсона и Нельсона, зная ее значение при нормальных условиях, т. е. температуре кипения при атмосферном давлении:

F94

В практических расчетах для определения коэффициента φ пользуются графиком, на котором приводятся значения поправочного коэффициента φ в зависимости от отношения T0кр и приведенной температуры Тпр = Т/Ткр.

Fig71
Fig72

Теплоту испарения при температурах и давлениях, удаленных от критических, можно вычислять по формуле Трутона, в которой значение К определяется по графику в зависимости от некоторой величины f - функции Гильдебрандта:

F95

Для расчетов теплоты испарения как функции ацентрического фактора и энтропии Питцер предложил зависимость:

F96

Значения энтропии для интервала Tпр от 0,56 до 1,0.

F97

Теплота испарения может быть определена также по разности энтальпий нефтепродукта в паровой и жидкой фазах при одинаковых температурах и давлении:

F97


ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА