УДК 66-93(076.1)
Рецензенты:
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Уральского технического университета,
Доктор технических наук, профессор ФГУП «УНИХИМ с ОПЗ»
К.В. Ткачев
Ведерникова М.И., Старцева Л.Г., Юрьев Ю.Л., Орлов В.П.
Примеры и задачи по массообменным процессам химической технологии: справ. пособие в 4 ч. Ч. IV: Основные физические, химические и теплофи-зические свойства веществ. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2009 -154 с.
ISBN 978-5-94984-239-3
Приведены методы расчета и справочные данные по основным физическим, химическим и теплофизическим свойствам веществ, достаточные для решения всех прилагаемых задач в частях I - III пособия.
Может быть использовано при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Рекомендовано для студентов очной и заочной форм обучения на¬правлений 240100 и 280200 специальностей 240406, 280202, 240502.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Уральско¬го государственного лесотехнического университета.
УДК 66.02(076.1)
ISBN 978-5-94984-239-3
© Уральский государственныйлесотехнический университет, 2009
© Ведерникова М.И., Старцева Л.Г., Юрьев Ю.Л., Орлов В.П., 2009
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................................................ 3
Международная система СИ........................................................ 4
Справочные таблицы................................................................. 4
Таблица 1.1. Основные единицы СИ....................................... 4
Таблица 1.2. Производные единицы Международной системы
единиц (СИ)...................................................... 6
Таблица 1.3. Соотношение между единицами измерения.............. 15
Таблица 1.4. Десятичные приставки........................................ 18
Таблица 1.5. Греческий алфавит............................................. 18
Таблица 1.6. Латинский алфавит............................................. 19
Таблица 1.7. Римские цифры................................................. 19
Таблица 1.8. Атомные массы некоторых элементов..................... 20
Раздел 1. Методы расчета физико-химических свойств веществ и их
смесей..................................................................... 21
Символы................................................................................. 21
1.1. Общие сведения.............................................................. 21
1.2. Газовые законы................................................................ 22
1.3. Плотность....................................................................... 23
1.4. Вязкость......................................................................... 25
1.5. Поверхностное натяжение................................................... 26
1.6. Теплоемкость.................................................................. 26
1.7. Теплопроводность............................................................. 27
1.8. Удельная теплота парообразования (конденсации).................... 29
1.9. Коэффициент диффузии..................................................... 29
Раздел 2. Свойства воды и насыщенного пара.................................. 30
Таблица 2.1. Общие сведения о воде....................................... 30
Таблица 2.2. Плотность воды при разных температурах............... 30
Таблица 2.3. Динамическая вязкость воды................................ 31
Таблица 2.4. Физические свойства воды на линии насыщения....... 32
Таблица 2.5. Давление насыщенного водяного пара при
температуре - 20 ... 100 °С, мм рт. ст..................... 33
Таблица 2.6. Свойства насыщенного водяного пара
в зависимости от температуры............................. 33
Таблица 2.7. Свойства насыщенного водяного пара
в зависимости от давления.................................. 35
Раздел 3. Основные теплофизические свойства жидкостей.................. 37
Таблица 3.1. Плотность жидкостей и водных растворов............... 37
Таблица 3.2. Вязкость жидкостей и водных растворов.................. 39
Таблица 3.3. Удельная теплоемкость жидкостей и водных
растворов......................................................... 41
Таблица 3.4. Теплопроводность жидкостей и водных
растворов......................................................... 43
Таблица 3.5. Поверхностное натяжение жидкостей и водных
растворов.......................................................... 45
Таблица 3.6. Коэффициент диффузии газов (паров) в воде
при 20°С............................................................ 47
Таблица 3.7. Физические свойства некоторых органических
жидкостей........................................................ 47
Таблица 3.8. Давление паров над жидкостью............................. 49
Таблица 3.9. Теплота испарения жидкостей.............................. 50
Таблица 3.10. Коэффициент объемного расширения ? жидких ве¬ществ и водных растворов в зависимости от температуры .............................................................. 51
Таблица 3.11. Теплофизические свойства масла МК.................... 52
Таблица 3.12. Свойства каменноугольного масла........................ 52
Раздел 4. Теплофизические свойства растворов................................. 53
4.1. Температура кипения растворов........................................... 53
Таблица 4.1.1 Температура кипения щелоков при Р = 0,1 МПа...... 53
Таблица 4.1.2 Температура кипения растворов NaOH, NH4NO3 и
NaCl при Р = 0,1МПа....................................... 53
Таблица 4.1.3 Температура кипения черного сульфатного щелока
при различных давлениях................................... 54
4.2. Плотность растворов.......................................................... 54
Таблица 4.2.1. Плотность дрожжевой суспензии........................ 54
Таблица 4.2.2. Плотность сульфитного щелока........................... 54
Таблица 4.2.3. Плотность сульфатного щелока........................... 55
Таблица 4.2.4. Плотность раствора NaOH................................. 55
Таблица 4.2.5. Плотность раствора NH4NO3.............................. 56
Таблица 4.2.6. Плотность раствора NaCl.................................. 56
Таблица 4.2.7. Плотность водных растворов ρ, кг/м3,
в зависимости от концентрации х, мас. доли........... 57
4.3. Вязкость растворов........................................................... 59
Таблица 4.3.1. Динамическая вязкость сульфитного щелока.......... 59
Таблица 4.3.2. Динамическая вязкость сульфатного щелока.......... 59
Таблица 4.3.3. Динамическая вязкость раствора NaOH................ 60
Таблица 4.3.4. Динамическая вязкость раствора NaCl.................. 60
Таблица 4.3.5. Динамическая вязкость раствора NH4NO3.............. 61
Таблица 4.3.6. Динамическая вязкость дрожжевой суспензии........ 61
4.4. Поверхностное натяжение растворов..................................... 61
Таблица 4.4.1. Поверхностное натяжение раствора NaCl............... 61
Таблица 4.4.2. Поверхностное натяжение сульфатного щелока...... 62
Таблица 4.4.3. Поверхностное натяжение сульфитного щелока...... 62
Таблица 4.4.4. Поверхностное натяжение раствора NH4NO3.......... 62
Таблица 4.4.5. Поверхностное натяжение раствора NaOH............. 63
4.5. Теплоемкость растворов..................................................... 63
Таблица 4.5.1. Теплоемкость щелоков и раствора NaOH............... 63
Таблица 4.5.2. Теплоемкость растворов NaCl, NH4NO3 и дрожже¬вой суспензии.................................................. 64
4.6. Теплопроводность растворов............................................... 64
Таблица 4.6.1. Теплопроводность сульфатного щелока................ 64
Таблица 4.6.2. Теплопроводность сульфитного щелока................ 64
Таблица 4.6.3. Теплопроводность раствора NaCl........................ 64
Таблица 4.6.4. Теплопроводность раствора NaOH....................... 65
Таблица 4.6.5. Теплопроводность раствора NH4NO3.................... 65
Таблица 4.6.6. Теплопроводность дрожжевой суспензии.............. 65
4.7. Концентрация раствора при кипении и Р0= 0,1 МПа................. 66
Таблица 4.7.1. Концентрации водных растворов, кипящих под
атмосферным давлением.................................... 66
Раздел 5. Свойства газов.............................................................. 67
Таблица 5.1. Атомный объем веществ..................................... 67
Таблица 5.2. Мольный объем веществ...................................... 68
Таблица 5.3. Коэффициент диффузии газов и паров в воздухе (при
нормальных условиях)....................................... 68
Таблица 5.4. Основные физико-химические свойства некоторых
газов............................................................... 69
Таблица 5.5. Удельная теплоемкость с, кДж/(кг•К), вязкость и,
мПа•с, и теплопроводность λ, Вт/(м•К), газов (паров).. 71
Таблица 5.6. Удельная теплоемкость газов при высокой температу¬ре и давлении 0,1 МПа....................................... 74
Таблица 5.7. Константа Генри для водных растворов некоторых га¬зов (паров)...................................................... 75
Раздел 6. Свойства сухого и влажного воздуха................................. 76
Таблица 6.1. Теплофизические свойства сухого воздуха............... 76
Таблица 6.2. Парциальное давление ?п и плотность водяного пара ?п в насыщенном влажном воздухе, влагосодержание х и энтальпия I насыщенного влажного воздуха в зависимости от температуры при давлении 0,1 МПа......... 77
Таблица 6.3. Плотность влажного воздуха в зависимости от х и t
при Р = 98,1кПа............................................. 78
Таблица 6.4. Динамическая вязкость влажного воздуха зависимости от х и t при Р= 98,1 кПа.................................. 79
Таблица 6.5. Средняя температура и относительная влажность
атмосферного воздуха в некоторых районах России ... 80
Таблица 6.6. Теплофизические свойства топочных газов.............. 81
Таблица 6.7. Параметры воздуха на линии насыщения при
давлении Р0 = 101,3 кПа....................................... 81
Раздел 7. Теплофизические свойства твердых материалов................... 85
Таблица 7.1. Плотность ρ, коэффициент теплопроводности ?,
удельная теплоемкость с, коэффициент температуропроводности а атериалов........................... 85
7.2. Насыпная плотность измельченной древесины......... 87
Таблица 7.3. Насыпная плотность резаной стружки из березы....... 87
Таблица 7.4. Насыпная плотность абсолютно сухой технологической щепы...................................................... 87
Таблица 7.5. Плотность древесины........................................ 88
Таблица 7.6. Средняя удельная теплоемкость некоторых твердых
материалов при 0... 100 °С.................................. 88
Таблица 7.7. Удельная теплоемкость древесины........................ 89
Таблица 7.8. Коэффициент теплопроводности некоторых материалов при 0 ... 100 °С........................................... 89
Таблица 7.9. Коэффициент теплопроводности древесины в направлении, перпендикулярном длине волокон................. 90
Раздел 8. Равновесие в системах газ (пар) - жидкость........................ 91
Равновесие в системе газ - жидкость (абсорбция).............................. 91
Таблица 8.1. Равновесные концентрации аммиака р* =f(x)
(NН3-воздух-Н2О) при Р=101,3 кПа..................... 91
Таблица 8.2. Равновесные концентрации аммиака Y* = f(X)
(NН3-воздух-Н2О) при Р =101,3 кПа..................... 92
Таблица 8.3. Равновесные концентрации аммиака Y* = f(X)
(NН3-воздух-Н2О) при Р=101,3 кПа..................... 92
Таблица 8.4. Равновесные концентрации диоксида серы р* = fix)
(S02-воздух -Н2О) при Р=101,3 кПа.................... 93
Таблица 8.5. Равновесные концентрации диоксида серы Y*= f(X)
(S02 - воздух -Н20) при Р=101,3 кПа.................... 93
Таблица 8.6. Равновесные концентрации диоксида серы Y* = f(X)
(S02 - воздух -Н20) при Р= 101,3 кПа..................... 93
Равновесие в системе пар - жидкость (ректификация)........................ 94
Таблица 8.7. Равновесный состав жидкости х и пара у, % мол., и температура кипения t, °C, бинарных смесей при 0,1 МПа...................................................... 94
Раздел 9. Горение топлива............................................................ 97
Таблица 9.1, Элементарный состав топочных мазутов, % маc........ 97
Таблица 9.2. Теплофизические свойства мазутов........................ 97
Таблица 9.3. Состав сухих природных газов.............................. 98
Таблица 9.4. Состав искусственных газообразных топлив.......... 99
Таблица 9.5. Техническая характеристика механических форсунок 100
Таблица 9.6. Техническая характеристика пневматических форсунок высокого давления........................................ 100
Таблица 9.7. Техническая характеристика пневматических форсунок низкого давления.......................................... 100
Таблица 9.8. Производительность (м3/ч) горелок типа ГНП.......... 100
Раздел 10. Гидромеханические процессы....................................... 101
Таблица 10.1. Рекомендуемые скорости жидкостей, газов и паров
в трубопроводах и газоходах................................. 101
Таблица 10.2. Рекомендуемые скорости паров в полном сечении
колонн........................................................... 102
Таблица 10.3 Рекомендуемый прокладочный материал
для трубопроводов............................................ 102
Таблица 10.4. Рекомендуемый прокладочный материал
для газоходов................................................... 102
Таблица 10.5. Трубы стальные бесшовные Ø 5... 426 мм
(углеродистые и легированные) ГОСТ 301-44.......... 103
Таблица 10.6. Трубы стальные бесшовные Ø 100...710 мм
(углеродистые и легированные) ГОСТ 9567-75......... 105
Таблица 10.7. Размеры элементов воздуховодов круглого сечения .. 106
Таблица 10.8. Средние значения шероховатости стенок труб......... 107
Таблица 10.9. Значения эквивалентного диаметра dэ и коээфициента А при Re < 2300 для расчета коэффициента трения
( λ = А / Re) каналов некруглого сечения............... 107
Таблица 10.10. Коэффициенты местных сопротивлений
для газоходов.................................................. 108
Таблица 10.11. Коэффициенты местных сопротивлений............... 109
Таблица 10.12. Основные параметры перемешивающих устройств 113
Таблица 10.13. Допустимая высота всасывания при перекачивании
воды поршневыми насосами............................... 116
Таблица 10.14. Характеристика насадок.................................. 117
Раздел 11. Тепловые процессы...................................................... 118
Таблица 11.1. Харакгеристика теплоизоляционных материалов .... 118
Таблица 11.2. Предельная толщина теплоизоляционных конструкций для трубопроводов...................................... 118
Таблица 11.3. Среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок...................................................... 119
Таблица 11.4. Рекомендуемые значения коэффициентов теплопередачи ............................................................ 119
Таблица 11.5. Предельная температура применения высокотемпературных органических теплоносителей ВОТ......... 120
Таблица 11.6. Характеристика дифенильной смеси..................... 120
Таблица 11.7. Теплофизические свойства дифенильной смеси....... 121
Таблица 11.8. Критическое давление ркр некоторых веществ......... 122
Таблица 11.9. Температурные шкалы....................................... 122
Раздел 12. Номограммы, графики и диаграммы................................. 123
Гидромеханические процессы
Рисунок 12.1. Динамическая вязкость жидкостей........................ 123
Таблица 12.1. Номера точек и наименование жидкостей
(к рисунку 12.1)................................................ 124
Рисунок 12.2. Динамическая вязкость газов при Р0 = 101,3 кПа и
немного более................................................ 125
Рисунок 12.3. Зависимость коэффициента трения λ от критерия Re и степени шероховатости dэ/e............................. 126
Рисунок 12.4. Зависимость критерия Re и Ly от критерия Аr для осаждения одиночной частицы в неподвижной среде 127
Рисунок 12.5. Зависимость критерия Ly от критерия Аr и порозности ε cлоя........................................................ 128
Рисунок 12.6. Зависимость критерия мощности KN ОТ критерия
Рейнольдса Reu для лопастных и листовых мешалок 129
Рисунок 12.7. Зависимость критерия мощности KN ОТ критерия
Рейнольдса Reu для пропеллерных, якорных и рамных мешалок................................................... 129
Рисунок 12.8. Зависимость критерия мощности КN от критерия
Рейнольдса Reu для турбинных мешалок............... 130
Тепловые процессы
Рисунок 12.9. Зависимость вязкости мазутов от температуры........ 130
Рисунок 12.10. Теплоемкость жидкостей.................................. 131
Таблица 12.2. Номера точек и наименование жидкостей
(к рисунку 12.10)............................................. 132
Таблица 12.3. Средняя удельная теплоемкость некоторых жидко¬стей ............................................................... 132
Рисунок 12.11. Давление насыщенного пара и температура кипения
некоторых'жидкостей........................................ 133
Таблица 12.4. Номера точек и наименование жидкостей
(к рисунку 12.11).............................................. 134
Рисунок 12.12. Значения критерия Рr для жидкостей................... 135
Таблица 12.5. Номера точек и наименование жидкостей
(к рисунку 12.12)............................................. 136
Рисунок 12.13. Коэффициент теплопроводности некоторых жидко¬стей ............................................................... 136
Таблица 12.6. Номера точек и наименование жидкостей
(крисунку 12.13)............................................. 137
Рисунок 12.14. Зависимость степени черноты диоксида углерода
?co2 от температуры газа tг и произведения р•l....... 137
Рисунок 12.15. Зависимость степени черноты водяного пара ?Н20
от температуры газа tr и произведения р•l............... 138
Рисунок 12.16. Поправочный коэффициент водяного пара (3 на пар¬циальное давление водяного пара......................... 138
Ректификация. Адсорбация. Сушка
Рисунок 12.17. Значение коэффициента С для ректификационных колонн при Ро = 0,1 МПа в зависимости от расстояния между тарелками h...................................... 139
Рисунок 12.18. Опытные значения средних КПД тарелок для промышленных ректификационных колонн................. 139
Рисунок 12.19. Диаграмма линейности для определения
температуры кипения (по воде)........................... 140
Рисунок 12.20. Диаграмма линейности для определения температу¬ры кипения (по гексану).................................... 140
Рисунок 12.21. Давление насыщенного пара некоторых органических жидкостей в зависимости от температуры....... 141
Рисунок 12.22. Давление насыщенного пара органических жидкостей, не смешивающихся с водой, в зависимости от температуры................................................... 141
Рисунок 12.23. Изотермы адсорбции различных веществ, активированных углем............................................... 142
Рисунок 12.24 Относительный удельный объем воздуха, м3•В/кгАСВ в
системе «водяные пары -воздух» при Р0 = 0,1 МПа .. 142
Рисунок 12.25 Диаграмма I-х для влажного воздуха................. 143
Рисунок 12.26 Диаграмма I-х для влажного воздуха в области
высоких температур и влагосодержаний................. 144
Библиографический список......................................................... 145
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Уральский государственный лесотехнический университет
М.И. Ведерникова Л.Г. Старцева Ю.Л. Юрьев В.П. Орлов
ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ
ПО МАССООБМЕННЫМ ПРОЦЕССАМ
ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Справочное пособие
Часть IV
Основные физические, химические и теплофизические свойства веществ
Екатеринбург 2009
DEPARTMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD
Профиль кафедры:
нанобиотехнологии
