-印本条Как 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. 的反应
стандартная энтальпия реакции, рассчитанная по энтальпиям образования, 平等
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
哪里 与P我 – мольная теплоемкость 我-构成部分;
T0– “стандартная” температура;
T– расчетная температура.
Энтальпии компонентов можно рассчитать, используя энтальпии фазовых переходов и температурные зависимости теплоемкостей фаз. При условии задания уровня отсчета Tcобщая 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 J/(mol·去). Поэтому расчет удельной теплоемкости соединения можно провести по формуле
哪里 n– число атомов в молекуле;
M – молекулярная масса соединения, 千克/摩尔.
Теплоемкость многих твердых веществ – величина аддитивная и примерно равна сумме атомных теплоемкостей (правило Коппа):
哪里 n我 – число атомов данного вида;
与我 – 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).
表 9.7. Атомные составляющие теплоемкости твердых веществ
| Атом | Составляющая, J/(mol·去) |
Атом | Составляющая, J/(mol·去) |
| C | 7,53 | F | 20,92 |
| H | 9,62 | P | 23,0 |
| O | 16,74 | Be | 15,9 |
| S | 22,59 | N | 11,3 |
| B | 11,72 | Другие атомы | 25,92-26,78 |
| 如果你 | 20,08 |
表 9.8. Мольные теплоемкости идеальных газов
| Вид газа | CV | CP | Вид газа | CV | CP |
| одноатомный | 1,5R | 2,5R | многоатомный | 3R | 4R |
| двухатомный | 2,5R | 3,5R |
这里的 CV 和 CP – теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении, 因此, 和 R – универсальная газовая постоянная, 平等 8,314 J/(mol·去).
Ориентировочное значение удельной теплоемкости в Дж/(千克·去) можно получить из следующих формул:
哪里 n – число атомов в молекуле;
M –молярная масса соединения, 千克/摩尔.
Зависимость теплоемкости газов и парогазовых смесей от давления и температуры ориентировочно определяется по формуле
哪里 CP=1 – теплоемкость при атмосферном давлении, J/(mol·去);
p- приведенное избыточное давление газа,
P – избыточное давление газа, 爸爸;
P加州大学 – критическое давление газа, 爸爸;
t - приведенная температура газа, 
T – температура газа, 去;
T加州大学 – критическая температура газа.
Теплоемкость газовых и парогазовых смесей можно приближенно определить из выражения
哪里x我 – молярная или объемная доля компонента в смеси.
例 9.7. Определить теплоемкость азота при температуре 50 ºС и абсолютном давлении 20 精神创伤和痛苦.
解决办法: По литературным данным для азота критическая температура равна 125,9 去, критическое давление – 3,285 精神创伤和痛苦, молярная масса – 0,028 千克/摩尔. Определим изобарную теплоемкость при обычной температуре и атмосферном давлении
Приведенная температура равна 
Приведенное избыточное давление
那
Или по удельной теплоемкости
Удельная теплоемкость подавляющего большинства жидкостей лежит в пределах 1600-2400 J/(mol·去), для большинства углеводородов этот параметр примерно равен 2100 J/(mol·去).
Ориентировочную оценку мольной теплоемкости жидкостей можно провести, используя правило Коппа, которое применимо для температуры
20 º与:
哪里 n我– число атомов данного вида;
C我 – атомная теплоемкость, выбираемая из табл. 9.9.
Мольную теплоемкость жидкостей при 20 ºС можно вычислить по методу Джонсона-Хуанга:
哪里 a我 – атомная или групповая составляющие (cm. 表. 9.9).
表 9.9. Атомные составляющие теплоемкости жидкостей
| Атом | Составляющая,J/(mol·去) | Атом | Составляющая,J/(mol·去) |
| C | 11,72 | 如果你 | 24,27 |
| H | 17,99 | F | 29,29 |
| O | 25,10 | P | 29,29 |
| S | 30,96 | Другие атомы | 33,5 |
| B | 19,66 |
Вторая формула Джонсона-Хуанга дает возможность получить температурную зависимость теплоемкости
Коэффициенты a, b, c 和 d представлены в табл. 9.10.
例 9.8. Вычислить по методу Джонсона-Хуанга теплоемкость бензола (与6N6) 的时候 20 º与.
解决办法: Бензол можно представить состоящим из шести групп =СН¾, 那 与P=6·22,6=135,6 Дж/(mol·去). Опытное табличное значение 136,2 J/(mol·去).
表 9.10. Атомные и групповые составляющие метода Джонсона-Хуанга
| Атом, группа | a我, J/(mol·去) | Атом, группа | a我, J/(mol·去) |
| H (в муравьиной кислоте и ее эфирах) |
14,86 | ¾CH= | 46,05 |
| ¾CH3 | 41,44 | ¾瓦2 | 63,63 |
| ¾CH2- | 26,37 | ¾Cl | 36,00 |
| = CH¾ | 22,60 | ¾Br | 15,49 |
| ¾COOH | 79,95 | ¾不是的2 | 64,05 |
| ¾COO— (сложные эфиры) | 60,70 | ¾O— (простые эфиры) | 35,16 |
| >C=O | 61,53 | ¾S¾ | 44,37 |
| ¾CºN | 58,19 | ¾C6H5 | 127,67 |
Важной характеристикой при тепловом расчете реакторов может являться энтальпия испарения. 在这案子, если нельзя найти ее табличное значение, ее можно рассчитать. Наиболее простым, но и не вполне точным методом является правило Трутона:
我исп.к=87,9T去,
哪里 我исп.к– энтальпия испарения при температуре кипения, J/mol;
T去– температура кипения, 去.
表 9.11. Расчет теплоемкости по методу Джонсона-Хуанга
| Группа | a | b·102 | c·104 | d·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 |
| C6H5¾ | -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—C6H5 | -8.945 | 10.35 | -0.5002 | 0.00829 |
| ¾CH2—C5H4 | -9.703 | 10.34 | -0.5417 | 0.01076 |
| ½ ¾C¾ ½ |
-19.49 | 15.41 | -1.4865 | 0.04111 |
| >C= | -0.224 | 5.618 | -0.4266 | 0.01143 |
Более точным является метод Джиаколоне:
,
где – T加州大学 和 P加州大学 –критические температура (去) 和压力 (精神创伤和痛苦).
Энтальпию плавления можно приближенно определить по формуле
我PL=56,5TPL,
哪里 我PL – энтальпия плавления, J/mol;
TPL – температура плавления, 去.
Для органических соединений соотношение между энтальпиями испарения и плавления имеет вид 我PL " 0,356我исп.к.