-طباعة هذه المادةКак видно из приведенных уравнений, при тепловом расчете реактора необходимо обязательно знать энтальпии реакций, энтальпии фазовых переходов компонентов и теплоемкости компонентов.
Если отсутствует табличное значение, то энтальпию реакции можно определить по стандартным энтальпиям образования или сгорания компонентов в соответствии с законом Гесса. من أجل رد فعل
стандартная энтальпия реакции, рассчитанная по энтальпиям образования, المساواة
Соответственно по энтальпиям сгорания
Значения стандартных энтальпий образования и сгорания можно найти в справочниках физико-химических величин. Значение энтальпии реакции при температуре реакции определяется уравнением
حيث معPأنا – мольная теплоемкость أنا-العنصر;
T0– “стандартная” температура;
T– расчетная температура.
Энтальпии компонентов можно рассчитать, используя энтальпии фазовых переходов и температурные зависимости теплоемкостей фаз. При условии задания уровня отсчета Tجобщая формула при этом будет иметь вид
Индекс «пл» относится к температуре и энтальпии плавления, «кип» - к температуре и энтальпии кипения; «т», «ж» и «г» – соответственно к твердому телу, жидкости и газу. Температурные зависимости теплоемкостей для многих веществ можно найти в справочниках физико-химических величин, где они выражаются формулами:
Если в данном температурном интервале в указанных уравнениях не окажется коэффициентов, то можно взять среднее значение теплоемкости, полученное из таблиц, или же рассчитанное по эмпирическим зависимостям.
Эмпирические зависимости расчета теплоемкости зависят от фазового состояния вещества. Так мольную теплоемкость металлов и других кристаллических веществ можно ориентировочно рассчитать по правилу Дюлонга и Пти, которое предполагает, что каждый атом соединения вносит в молекулу долю теплоемкости, равную примерно 26 ي/(مول·إلى). Поэтому расчет удельной теплоемкости соединения можно провести по формуле
حيث n– число атомов в молекуле;
م – молекулярная масса соединения, kg/mol.
Теплоемкость многих твердых веществ – величина аддитивная и примерно равна сумме атомных теплоемкостей (правило Коппа):
حيث nأنا – число атомов данного вида;
معأنا – атомная теплоемкость, выбираемая из таблицы 9.7.
Вопрос о расчете теплоемкости некристаллических твердых соединений пока еще не решен, хотя с достаточно высокой ошибкой ее можно определить по правилу Коппа.
Мольная теплоемкость идеальных газов при обычной температуре и давлении выражается соотношениями, приведенными в табл. 9.8).
الجدول 9.7. Атомные составляющие теплоемкости твердых веществ
| Атом | Составляющая, ي/(مول·إلى) |
Атом | Составляющая, ي/(مول·إلى) |
| ج | 7,53 | و | 20,92 |
| ح | 9,62 | P | 23,0 |
| O | 16,74 | Be | 15,9 |
| S | 22,59 | N | 11,3 |
| ب | 11,72 | Другие атомы | 25,92-26,78 |
| Si | 20,08 |
الجدول 9.8. Мольные теплоемкости идеальных газов
| Вид газа | جV | جP | Вид газа | جV | جP |
| одноатомный | 1,5R | 2,5R | многоатомный | 3R | 4R |
| двухатомный | 2,5R | 3,5R |
هنا جV و جP – теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении, وفقا لذلك, و R – универсальная газовая постоянная, المساواة 8,314 ي/(مول·إلى).
Ориентировочное значение удельной теплоемкости в Дж/(كجم·إلى) можно получить из следующих формул:
حيث n – число атомов в молекуле;
م –молярная масса соединения, kg/mol.
Зависимость теплоемкости газов и парогазовых смесей от давления и температуры ориентировочно определяется по формуле
حيث جP=1 – теплоемкость при атмосферном давлении, ي/(مول·إلى);
p- приведенное избыточное давление газа,
P – избыточное давление газа, السلطة الفلسطينية;
Pcu – критическое давление газа, السلطة الفلسطينية;
t - приведенная температура газа, 
T – температура газа, إلى;
Tcu – критическая температура газа.
Теплоемкость газовых и парогазовых смесей можно приближенно определить из выражения
حيثxأنا – молярная или объемная доля компонента в смеси.
المثال 9.7. Определить теплоемкость азота при температуре 50 ºС и абсолютном давлении 20 MPa.
الحل: По литературным данным для азота критическая температура равна 125,9 إلى, критическое давление – 3,285 MPa, молярная масса – 0,028 kg/mol. Определим изобарную теплоемкость при обычной температуре и атмосферном давлении
Приведенная температура равна 
Приведенное избыточное давление
ثم
Или по удельной теплоемкости
Удельная теплоемкость подавляющего большинства жидкостей лежит в пределах 1600-2400 ي/(مول·إلى), для большинства углеводородов этот параметр примерно равен 2100 ي/(مول·إلى).
Ориентировочную оценку мольной теплоемкости жидкостей можно провести, используя правило Коппа, которое применимо для температуры
20 ºمع:
حيث nأنا– число атомов данного вида;
جأنا – атомная теплоемкость, выбираемая из табл. 9.9.
Мольную теплоемкость жидкостей при 20 ºС можно вычислить по методу Джонсона-Хуанга:
حيث أأنا – атомная или групповая составляющие (سم. الجدول. 9.9).
الجدول 9.9. Атомные составляющие теплоемкости жидкостей
| Атом | Составляющая,ي/(مول·إلى) | Атом | Составляющая,ي/(مول·إلى) |
| ج | 11,72 | Si | 24,27 |
| ح | 17,99 | و | 29,29 |
| O | 25,10 | P | 29,29 |
| S | 30,96 | Другие атомы | 33,5 |
| ب | 19,66 |
Вторая формула Джонсона-Хуанга дает возможность получить температурную зависимость теплоемкости
Коэффициенты أ, ب, ج و د представлены в табл. 9.10.
المثال 9.8. Вычислить по методу Джонсона-Хуанга теплоемкость бензола (مع6N6) عندما 20 ºمع.
الحل: Бензол можно представить состоящим из шести групп =СН¾, ثم معP=6·22,6=135,6 Дж/(مول·إلى). Опытное табличное значение 136,2 ي/(مول·إلى).
الجدول 9.10. Атомные и групповые составляющие метода Джонсона-Хуанга
| Атом, группа | أأنا, ي/(مول·إلى) | Атом, группа | أأنا, ي/(مول·إلى) |
| ح (в муравьиной кислоте и ее эфирах) |
14,86 | ¾CH= | 46,05 |
| ¾CH3 | 41,44 | ¾NH2 | 63,63 |
| ¾CH2- | 26,37 | ¾Cl | 36,00 |
| = CH¾ | 22,60 | ¾Br | 15,49 |
| ¾COOH | 79,95 | ¾لا2 | 64,05 |
| ¾COO— (сложные эфиры) | 60,70 | ¾O— (простые эфиры) | 35,16 |
| >C=O | 61,53 | ¾S¾ | 44,37 |
| ¾جºN | 58,19 | ¾ج6ح5 | 127,67 |
Важной характеристикой при тепловом расчете реакторов может являться энтальпия испарения. في هذه الحالة, если нельзя найти ее табличное значение, ее можно рассчитать. Наиболее простым, но и не вполне точным методом является правило Трутона:
Lисп.к=87,9Tإلى,
حيث Lисп.к– энтальпия испарения при температуре кипения, J/mol;
Tإلى– температура кипения, إلى.
الجدول 9.11. Расчет теплоемкости по методу Джонсона-Хуанга
| Группа | أ | ب·102 | ج·104 | د·106 |
| ¾CH3 | 1.787 | 9.138 | -0.3612 | 0.00465 |
| ¾CH2¾ | -0.779 | 9.389 | -0.5287 | 0.01147 |
| = CH2 | 2.771 | 7.409 | -0.3659 | 0.00699 |
| = CH¾ | -1.000 | 6.961 | -0.4420 | 0.01088 |
| ج6ح5¾ | -31.71 | 46.08 | -3.0516 | 0.07539 |
| ºCH | 8.443 | 5.860 | -0.4843 | 0.01473 |
| ¾CH= | -21.987 | 16.27 | -1.8418 | 0.06367 |
| ½ ¾CH ½ |
-8.129 | 11.85 | -0.9548 | 0.02767 |
| ¾CH2—C6ح5 | -8.945 | 10.35 | -0.5002 | 0.00829 |
| ¾CH2—C5ح4 | -9.703 | 10.34 | -0.5417 | 0.01076 |
| ½ ¾ج¾ ½ |
-19.49 | 15.41 | -1.4865 | 0.04111 |
| >C= | -0.224 | 5.618 | -0.4266 | 0.01143 |
Более точным является метод Джиаколоне:
,
где – Tcu و Pcu –критические температура (إلى) و الضغط (MPa).
Энтальпию плавления можно приближенно определить по формуле
Lرر=56,5Tرر,
حيث Lرر – энтальпия плавления, J/mol;
Tرر – температура плавления, إلى.
Для органических соединений соотношение между энтальпиями испарения и плавления имеет вид Lرر " 0,356Lисп.к.