Плотность

Плотностью вещества (ρ) называется масса его в единице объема. Плотность можно измерить в кг/м³, г/см³, кг/л, т/м³. В системе единиц СИ плотность измеряют в кг/м³.

В нефтепереработке при расчете физико-химических свойств нефтепродуктов принято пользоваться относительной плотностью, представляющей собой соотношение плотностей жидкого нефтепродукта и дистиллированной воды при определенных температурах. Обозначают относительную плотность , где t₁ - температура воды, °С; t₂ - температура нефтепродукта, °С. В России стандартными температурами при определении плотности являются для воды 4°С и для нефтепродуктов 20°С. В ряде зарубежных стран стандартной температурой воды и нефтепродукта является 15,6°С.

Относительная плотность узких фракций (10-20-градусных) может быть рассчитана по формуле

(7)

Для нефтей парафинистых = 0,736, n = 0,13; для нефтей сернистых = 0,722, n = 0,159.

Часто для технологических расчетов необходимо пересчитывать плотность нефтепродукта от одной температуры к другой. С этой целью можно пользоваться формулой Д. И. Менделеева в интервале температур от 0 до 150°С

(8)

где - относительная плотность нефтепродукта при 20°С; - относительная плотность нефтепродукта при заданной температуре; а - средняя температурная поправка на один градус.

Значения температурной поправки представлены в Приложении 1.

Для определения плотности жидких нефтепродуктов при высоких температурах можно пользоваться графиками, приведенными на рис. 1 и в Приложениях 3 и 4.

На рис. 1 на оси абсцисс откладывают известное значение плотности; из определенной точки (А) восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией, соответствующей температуре, при которой определена эта плотность (точка В). Затем проводят линию, параллельную близлежащей наклонной кривой, до пересечения (в точке С) с линией температуры, при которой нужно определить плотность. Из точки С опускают перпендикуляр до пересечения с осью абсцисс и таким образом (в точке D) находят искомую плотность.

Графики Приложений 3 и 4 применимы при давлениях до 1,5 МПа. При большем давлении берется поправка (плотность под давлением минус плотность при атмосферном давлении) по графику Приложения 5.

Часто приходится пересчитывать на , а также на , и наоборот. С этой целью пользуются уравнениями

(9)

где а - средняя температурная поправка (см. Приложение 1).

(10)

Плотность смеси нефтепродуктов можно определять из равенства по известным

массовым процентам компонентов

(11)

объемным процентам компонентов

(12)

массам компонентов

(13)

Рис. 1. График для определения относительной плотности жидких нефтепродуктов при температуре t () пo известной их плотности .

Пример 2. Определить плотность нефтепродукта при 150°С и давлении 20,0 МПа, если его плотность при 20°С равна 650 кг/м³ и К = 13,5.

Решение. Находим плотность нефтепродукта при 20°С и 20,0МПа. С этой целью воспользуемся Приложением 5, где находим поправку к плотности с учетом давления. Она равна 20 кг/м³. Тогда плотность при 20°С и Р = 20,0 МПа будет равна

= 650 + 20 = 670 кг/м³

По Приложению 3 находим плотность при 150°С, зная плотность при 20°С и величину характеристического фактора К = 13,5. Плотность нефтепродукта при 150°С и 20,0 МПа будет равна 525 кг/м³.

Относительная плотность газа равна отношению массы m газа, занимающего объем V при некоторых температуре и давлении, к массе m_в воздуха, занимающего тот же объем V при тех же температуре и давлении

Если считать газ идеальным, то при T = 273,16 К, Р = 0,1 МПа и V = 22,414 л масса m равна молекулярной массе М газа. В тех же условиях масса 22,414 л воздуха составляет 28,9 г, откуда относительная плотность газа или пара относительно воздуха равна

(14)

Абсолютную плотность газов и паров (, кг/м³) при нормальных условиях можно найти, зная массу М и объем 1 моль газа (22,414 л)

(15)

При абсолютной температуре Т (К) и давлении П (10⁵ Па) плотность газа (в кг/м³) может быть найдена по формуле

(16)

Используя формулу (15), можно написать

или

(17)

Задача 11. Воспользовавшись формулой Д.И. Менделеева рассчитать плотность нефтепродукта при температуре tºС.

	вариант
	0,72	0,76	0,8	0,84	0,86	0,88	0,9	0,92	0,96	0,98
t^0С

Задача 12. Используя рис. 1 определить относительную плотность жидкого нефтепродукта при температуре tºС по известной их плотности .

	вариант
	0,68	0,72	0,74	0,78	0,84	0,86	0,88	0,92	0,94	0,96
t^0С

Задача 13. Определить плотность нефтепродукта при температуре t⁰С и давлении Р МПа, если известны при 20⁰С его плотность (кг/м³), давление Р₁ (МПа) характеристический фактор К.

	вариант
Р1 МПа
t^0С									-50
К			12,5		12,5	10,5

Дата добавления: 2014-12-24