Теплофизические свойства нефти и нефтепродуктов
Средние значения теплоты испарения (в кДж/кг): бензина – 293¸314; керосина – 230¸251; дизельных топлив – 209¸213; масел – 167¸209. Теплоту испарения нефтяных фракций можно определить по следующей формуле , (1.48) где m – молекулярная масса; Т – средняя температура кипения, К. Теплота конденсации – количество тепла, выделяющееся при конденсации пара в жидкость при той же температуре и численно равное скрытой теплоте испарения. Теплота сгорания (теплотворная способность) – количество тепла, выделяемое при полном сгорании топлива, кДж/кг (нефть – 42·103кДж/кг, мазут – 41×103, уголь – 31×103, ацетилен – 49×103, спирт метиловый – 22×103). Теплота плавления (скрытая) – количество тепла, поглощаемое 1 кг твердого тела, когда оно при температуре плавления превращается в жидкость. Температура застывания – температура, при которой продукт теряет текучесть. С увеличением содержания в нефтепродукте тяжелых углеводородов температура застывания уменьшается. Данная характеристика является важным показателем для масел. Температура кристаллизации – температура, при которой начинается выпадение углеводородов (в основном парафина), сопровождающееся помутнением нефтепродукта и изменением его вязкостных характеристик. Зная последние две характеристики можно правильнее выбрать способы хранения и транспортировки продуктов с низкой температурой застывания.
Температура воспламенения – температура при которой загораются не только пары, но и сам нефтепродукт. Следует заметить, что чем больше в продукте легких фракций, тем ниже температура вспышки и воспламенения tв, тем легче они воспламеняются. По абсолютными значениям температура воспламенения выше температуры вспышки. Температура самовоспламенения tсв – температура, при которой быстро нарастают химические реакции и нефтепродукт загорается, контактируя с воздухом, без поднесения пламени. Обычно tсв составляет 260¸350°С. На практике необходимо считаться с данной характеристикой и особенно в тех случаях, когда технологией предусматривается хранение или транспорт нефтепродуктов при высоких температурах (например, подогрев масла в цистернах). У эфиров tсв 200°С, у бензинов tсв>250°С, у дизельных топлив tсв=300¸330°С, у бензола tсв=660°С. Следует иметь ввиду, что с увеличением давления температура самовоспламенения уменьшается. Температура кипения – температура, при которой происходит переход вещества из жидкого состояния в парообразное не только с поверхности вещества (как при испарении), а по всему объему. Теплоемкость – количество тепла, которое необходимо затратить для нагрева 1 кг вещества на 1°. В зависимости от того к какому количеству продукта относится тепло, различают удельную (на единицу массы) и мольную (на 1 моль). Зная теплоемкость продукта можно определить необходимое количество тепла на нагревание его до требуемой температуры. Теплоемкость увеличивается с повышением температуры и уменьшением плотности. В зависимости от условий, при которых происходит процесс, для газов и паров различают теплоемкость при постоянном давлении (Cр) и при постоянном объеме (Сv). Различают также истинную теплоемкость (при данной температуре). Средневзвешенную теплоемкость смеси Ссмопределяют по закону аддитивности , (1.49) где К – содержание отдельных составляющих смеси, %; С – теплоемкость компонента. С достаточной точностью теплоемкость нефтепродукта можно определить по формуле Крего , (1.50) где – плотность нефтепродукта, кг/м3.
Энтальпия (теплосодержание). Различают энтальпию для жидкостей углеводородов и для их паров. Под удельной энтальпией жидких нефтепродуктов при температуре t понимают то количество тепла gtж, которое необходимо затратить на нагревание 1кг жидкости от 0 до t. Энтальпия нефтепродуктов в паровой фазе слагается из количества тепла, расходуемое на нагрев жидкого нефтепродукта от 0 до температуры его кипения, его испарения (скрытая теплота испарения) и нагрев паров от температуры кипения до заданной температуры t. В технологических процессах транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов имеют место три основных явления теплообмена: тепловое излучение, конвенция, теплопроводность. Излучение (лучеиспускание, радиация) – теплообмен между телами, находящимися на расстоянии друг от друга, посредством лучистой энергии, носителем которой являются электромагнитные колебания. Различные вещества обладают различной способностью поглощать и излучать энергию. Сухой воздух, кислород, азот, водород нагревают газами для тепловых лучей, т.к. углекислый газ и водяной пар способен поглощать и излучать энергию Конвекция – перенос теплоты перемешиванием и перемещением частиц вещества. Различают свободную (естественную) и вынужденную (искусственную) конвенцию. Примером естественной конвенции является перемещение нефтепродукта при его хранении в резервуаре. Теплопроводность – молекулярный процесс распространения теплоты внутри вещества от более нагретых менее нагретым. Количество теплоты, передаваемое конвективным поверхностям, определяется основным уравнением теплопередачи , (1.51) где К – коэффициент теплопередачи, кВт/(м2К); Н – площадь поверхности теплообмена, м2; – температурный перепад, °С. Коэффициент теплопередачи К – количество тепла, передаваемое от греющего потока к нагреваемому в единицу времени через единицу поверхности при разности температур 1°, (Вт/м2град). , (1.52) где – коэффициенты теплообмена от вещества к поверхности нагрева и от поверхности нагрева нагреваемому веществу; – толщина промежуточной стенки; – коэффициент теплопроводности стенки.
, [Вт/м2×К] (1.53) где – плотность нефтепродукта, кг/м3 при температуре t, °С. В пределах температур с 0 до 50°С теплопроводность топлив изменяется от 0,124 до 0,114 Вт/м×К., т.е. с увеличением температуры значения уменьшается. Теплопроводность вещества зависит также от его химического состава, влажности, давления. Коэффициент теплообмена – количество тепла, передаваемое в единицу времени единице площади поверхности нагрева (или от единице площади к нагреваемому потоку) при разности температур поверхности и потока 1°С, кВт/м2К. Этот коэффициент представляет собой сумму коэффициентов теплообмена конвекцией и излучениями ; зависит от режима потока, его плотности, направления потока и т.п. Взрываемость– свойства паров, находящихся в определенных пропорциях с воздухом, взрываться. В характеристиках нефтепродуктов обычно дают интервал взрываемости с нижним и верхним пределами взрываемости в % (V паров/V воздуха); бензин – 0,8¸5,1, керосин – 1,4¸7,5; пропан – 2,1¸9,5; метан – 5¸16; этилен – 3¸3,2. При концентрации паров меньше нижнего предела смесь не взрывается и не горит. При концентрации паров выше верхнего предела смесь горит и по мере уменьшения концентрации, вследствие выгорания углеводородов, возможен взрыв. Реалаксация – потеря упругих свойств масел и смазок под действием нагрузки во времени. Старение масла – изменение вязкости и других свойств в процессе эксплуатации. Стабильность – способность вещества сохранять свой состав и основные свойства в условиях его транспорта, хранения и потребления. Регенеративность – способность продукта к восстановлению исходных свойств и качеств.
Таблица 1.13 Физиологическое воздействие газов на организм человека
Одоризованность – насыщенность топлива сильно пахнущим веществом (одорантом) для возможности обнаружения его в воздухе по запаху. Наиболее часто в качетсве одоранта применяют этилмеркаптан (С2Н6SH). По действующим нормам содержание одоранта должно быть таким, чтобы запах его ощущался при наличии в воздухе 20% нижнего предела воспламенения (для природных газов 1%). Технические характеристики нефтей и нефтепродуктов не следует путать с эксплуатационными свойствами, под которыми понимаются свойства топлив, смазочных материалов и технических жидкостей, которые проявляющиеся при использовании продукта непосредственно в двигателе, механизме и в их системах (бензосистеме, маслосистеме, гидросистеме). ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|