Теплоемкость
Теплоемкость С — количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества на один градус. Единица теплоемкости в СИ — джоуль на кельвин (Дж/К). В расчетах различают среднюю и истинную теплоемкость. Средняя теплоемкость — величина, определенная в конечном интервале температур, а истинная теплоемкость — величина, определенная в данной точке (при данных р и Тили Vи T).
Удельная теплоемкость с — количество теплоты, отнесенное к единице вещества для изменения температуры на один градус. Различают удельную теплоемкость, определенную при постоянном давлении ср и при постоянном объеме cv (сp > cv, так как в первом случае теплота расходуется не только на увеличение температуры газа, но и на его расширение). В зависимости от понятия «единица вещества», различают теплоемкость массовую см [кДж/(кг•°С)], объемную сv [кДж/(м3•°С)] и мольную сm [кДж/(кмоль•°С)].
Соотношения между ними выражаются зависимостями:
В расчетах часто используется показатель адиабаты — отношение cp/cv (рис. 2.7). Массовая и объемная теплоемкости газов с повышением температуры возрастают, а с увеличением молекулярной массы уменьшаются, так же уменьшается и показатель адиабаты.
Изменение темплоемкости углеводородных газов в зависимости от изменения относительной плотности от 0,55 до 2,0 (при атмосферном давлении) и температуры показано на рис. 2.8.
Для реальных газов и паров:
Ср = Ср0 + ΔСр (2.58)
где Ср0 — теплоемкость газа или пара, приведенного к идеальному состоянию (давление в пределе равно нулю); АСр — корректирующий член, учитывающий изменение теплоемкости реальных газов от приведенных давления и температуры. Его значение можно определить по формуле:
где 1,986 — универсальная газовая постоянная.
Удельная теплоемкость сжиженных газов вблизи линии насыщения приведена в табл. 2.18, а удельная теплоемкость жидких углеводородов — в табл. 2.19.
Таблица 2.18. Удельная массовая теплоемкость сжиженных углеводородных газов вблизи линии насыщения, кДж/(кг•°С)
|
Температура, °С |
Этилен |
Этан |
Пропилен |
Пропан |
Изобутан |
я-Бутан |
я-Пентан |
|
-50 |
3,438 |
3,228 |
2,177 |
2,207 |
2,052 |
2,114 |
2,039 |
|
-40 |
3,492 |
3,278 |
2,219 |
2,253 |
2,081 |
2,135 |
2,065 |
|
-30 |
3,546 |
3,329 |
2,269 |
2,303 |
2,119 |
2,169 |
2,098 |
|
-20 |
3,605 |
3,383 |
2,315 |
2,353 |
2,160 |
2,207 |
2,135 |
|
-10 |
3,672 |
3,442 |
2,370 |
2,416 |
2,202 |
2,261 |
2,181 |
|
|
3,743 |
3,500 |
2,433 |
2,479 |
2,248 |
2,308 |
2,232 |
|
10 |
- |
3,555 |
2,500 |
2,558 |
2,307 |
2,361 |
2,286 |
|
20 |
- |
3,622 |
2,575 |
2,650 |
2,370 |
2,424 |
2,345 |
|
30 |
- |
3,689 |
2,663 |
2,747 |
2,441 |
2,495 |
2,412 |
|
40 |
- |
- |
2,759 |
2,851 |
2,521 |
2,575 |
2,483 |
|
50 |
- |
- |
2,856 |
2,981 |
2,621 |
2,680 |
2,558 |
|
60 |
- |
- |
- |
- |
2,730 |
2,784 |
2,646 |
Таблица 2.19. Удельная теплоемкость некоторых углеводородов
|
Сжиженный газ |
Температура, °С |
Удельная |
|
Метан |
-95,1 |
5,477 |
|
-88,7 |
4,838 |
|
|
|
-93,1 |
2,990 |
|
Этан |
-33,1 |
3,314 |
|
|
-3,1 |
3,494 |
|
Этилен |
-103,1 |
2,415 |
|
|
-2,1 |
2,230 |
|
Пропан |
0.0 |
2,352 |
|
20,0 |
2,520 |
|
|
|
40,0 |
2,688 |
|
Пропилен |
-62,8 |
2,150 |
|
|
-23,1 |
2,205 |
|
|
-11,3 |
2,239 |
|
н-Бутан |
-3,1 |
2,289 |
|
0.0 |
2,310 |
|
|
|
20,0 |
2,436 |
|
|
40,0 |
2,583 |
Таблица 2.20. Скрытая теплота испарения углеводородных газов, кДж/кг
|
Температура кипения, °С |
Этан |
Пропан |
Изобутан |
Н-Бутан |
Н-Пентан |
|
-50 |
424,79 |
434,93 |
398,68 |
423,96 |
414,93 |
|
-40 |
405,29 |
424,02 |
389,84 |
415,75 |
409,71 |
|
-30 |
384,40 |
412,62 |
381,19 |
409,19 |
403,90 |
|
-20 |
362,12 |
400,75 |
372,90 |
401,63 |
396,52 |
|
-10 |
335,65 |
388,41 |
364,25 |
393,70 |
391,13 |
|
0 |
303,62 |
375,11 |
355,25 |
385,42 |
384,75 |
|
10 |
264,62 |
360,87 |
345,88 |
376,77 |
377,79 |
|
20 |
206,13 |
345,67 |
335,79 |
367,41 |
370,24 |
|
30 |
104,46 |
328,58 |
324,98 |
357,32 |
362,70 |
|
40 |
0(крит.) |
309,11 |
313,45 |
346,52 |
355,15 |
|
50 |
|
285,84 |
303,48 |
334,90 |
347,03 |
|
60 |
|
258,30 |
2%,07 |
322,66 |
338,33 |