Летучесть химически чистой жидкости равна давлению ее насыщенных паров в условиях равновесия с жидкой фазой.
В сложных смесях летучесть компонентов определяется их парциальными давлениями. По законам Рауля-Дальтона в условиях равновесия парциальные давления компонентов в жидкой и паровой фазах равны между собой:
(2.53)
где π – общее давление в системе;
P – давление паров чистого компонента при температуре системы;
y и x – мольные доли компонента в парах и в жидкости соответственно.
Преобразуя это уравнение, получим формулу вида:
(2.54)
где k – константа фазового равновесия, характеризующая распределение компонента между паровой и жидкой фазами.
Значение k можно определить по номограммам [3, ПР10 и ПР11;
7, рис. 8.1–8.4].
Реальные газы и пары не подчиняются законам Рауля-Дальтона, и в уравнения требуется вводить поправки. В то же время равенство может быть сохранено, если вместо π и P ввести значения их функций f (π) и f (P), являющихся некоторыми функциями состояния вещества и называемыми фугитивностями или летучестями.
Для идеального газа летучесть равна давлению насыщенных паров. Для реальных газов это справедливо только в условиях высокой разряженности.
На практике значения фугитивностей определяют по графикам, используя значения P пр и T пр [3, рис. 9; 6, рис. 8 и 9; 7, рис. 6.1].
Отношение f / P нас называется коэффициентом активности 
. Для идеального газа g = 1.
Для точных расчетов константы фазового равновесия для реальных газов и паров, когда жидкость находится не под давлением своих насыщенных паров, фугитивность находят по формуле:
(2.55)
где 
и 
– фугитивность жидкости при давлении в системе p и давлении насыщенных паров P нас соответственно;
|
|
V ж – мольный объем компонента, м3/кмоль;
R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Па×м3/кмоль×К;
T – температура, К.
Методы определения давления насыщенных паров
Для определения давления насыщенных паров нефтепродуктов применяют статический метод, основанный на измерении P нас жидкости при заданной температуре в условиях равновесия.
По данному методу работает стандартная бомба Рейда, которая и используется при технических определениях P нас нефтепродуктов. Бомба Рейда представляет собой сборную емкость, состоящую из двух камер: паровой и жидкостной (соотношение объемов камер 4: 1). Нефтепродукт заливают в жидкостную камеру, к которой присоединяют паровую камеру с манометром. Всю емкость помещают в баню при 37,8 °С (100 °F) до установления постоянного значения давления по манометру (что означает достижение равновесия паров и жидкости). Давление насыщенных паров определяют по формуле:
(2.56)
где Р нас, t – давление насыщенных паров жидкости при температуре t;
Р атм – атмосферное давление;
Р м – показания манометра;
t 0 – температура окружающего воздуха, °С.
Вязкость
Вязкостью называется свойство жидкости или газа оказывать сопротивление перемещению одного слоя относительного другого под действием внешней силы. Этот показатель характеризует прокачиваемость нефти по трубопроводам, прокачиваемость топлив в системе питания, поведение масел в различных узлах трения машин и механизмов.
Природа внутреннего трения связана с преодолением сил межмолекулярного взаимодействия, которые обуславливаются Ван-дер-Ваальсовскими силами (ориентационное, индукционное, дисперсионное и радикально-молекулярное взаимодействие).
|
|
Величина, характеризующая усилие (в Н), необходимое для перемещения двух слоев вещества площадью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м со скоростью 1 м/с называется динамической вязкостью (η). Измеряется в Па×с ((Н×м)/(м2×м/с), система СИ) или пуазах (П, г/см×с, система СГС) (1 П = 0,1 Па×с; 1 сП (сантипуаз) = 1 мПа×с).
В технологических расчетах чаще используется кинематическая вязкость (n), являющаяся частным от деления динамической вязкости на плотность:
(2.57)
где h t – вязкость нефтепродукта при температуре t, Па×с.
r t – плотность нефтепродукта при температуре t, кг/м3.
Единицей измерения кинематической вязкости являются м2/с (система СИ) и стокс (Ст, см2/с, система СГС) (1 Ст = 10–4 м2/с;
1 сСт = 10–6 м2/с = 1 мм2/с).
Для оценки вязкости тяжелых высоковязких нефтепродуктов используют условную или относительную вязкость, под которой понимают отношение времени истечения из стандартного вискозиметра 200 мл жидкости при температуре испытания ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20 °С. Измеряется в градусах условной вязкости (°ВУ или градусы Энглера). Для взаимного перерасчета вязкости нефтепродуктов, измеренных различными методами используют формулы, графики, номограммы [3, ПР12; 4, табл. 2.11; 5, рис. 1.3].
Условная вязкость может быть выражена временем истечения определенного объема жидкости из стандартного вискозиметра, предназначенного для определения вязкости определенных продуктов
(например ВУБ–1 предназначен для измерения условной вязкости
битумов, с).
|
|
При пересчете условной вязкости в кинематическую можно применять приближенную формулу:
. (2.58)
Однако, для более точных расчетов, лучше пользоваться графиками и номограммами.
Вязкость нефтепродуктов зависит от их фракционного (выше для более тяжелых) и химического состава (наименьшая для парафинов, наибольшая для нафтенов, промежуточное положение занимают ароматические углеводороды).