Главная -> Словарь

Физическими величинами

263. Зависимость между содержанием хлора и физическими свойствами хлор-парафинов см.; Gardner F. F. Ind. Eng. Chem., 25, 1211, 1933.

Имеется очень большое количество экспериментальных данных оо растворимости природного газа в сырых нефтях и выведены поправочные коэффициенты, устанавливающие связь между растворимостью и физическими свойствами системы .

В связи с различными физическими свойствами и химическим составом остаточного и дистиллятного сырья необходимо применять разные методы депарафинизации. Так, депарафинизация фильтрпрессованием или депарафинизация карбамидом, будучи весьма эффективной для легких дистиллятных продуктов, неприемлема для тяжелого остаточного сырья.

Такой же вывод можно сделать и в тех, случаях, когда при работе двигателя на двух топливах, близких по физическим, но различающихся по химическим свойствам, наблюдается существенное различие параметров рабочего процесса. Например, н-гептан и изооктан характеризуются близкими физическими свойствами: температура кипения 371,4 и 372,3 К, теплота испарения 31,7 и 31,0 кДж/моль, давление насыщенных паров при 373 К равно 1,06-105 и 1,04-105 Па соответственно. В то же время они различаются по октановому числу, зависящему от химического строения молекулы: у н-гептана октановое число принято равным нулю, а у изооктана—100. С точки зрения «физической» модели при работе карбюраторного двигателя на обоих топливах параметры рабочего процесса должны быть идентичными. Однако хорошо известно, что при степени сжатия, превышающей 2,8 , двигатель на н-гептане работает с «детонацией», которая может привести к его разрушению.

Рассмотрение соотношений между физическими свойствами и структурой углеводородом удобно начать с краткого обзора данных о природе связей между атомами . В настоящее время принимается, что валентные электроны могут находиться в различных положениях вокруг атомов, связанных химической связью; иными словами, считается, что существует «электронное облако», находящееся вокруг атомов и между ними; положения, занимаемые валентными электронами в любой фиксированный момент времени, мог,ут быть определены на основании ьероят-ностных соображений . Из данных инфракрасной спектроскопии, а также из других подобных данных известно, что связи между атомами могут претерпевать деформации изгиба и растяжения .

Были предложены разные методы классификации нефтяных фракций на различные типы , связанные с существованием закономерных соотношений между температурой кипения, плотностью и типом углеводородов или между температурой кипения, коэффициентом преломления и типом углеводородов и основанные иа сопоставлении температуры кипения с другими физическими свойствами. Такие соотношения пригодны лучше всего для узких фракций, которые кипят при атмосферном давлении без изменения состава.

анализа может»быть использована общая зависимость между физическими свойствами и структурой углеводородов. Методы, применяемые для указанных выше целей, в основном могут быть отнесены к числу методов структурно-группового анализа.

В целях упрощения структурно-групповой анализ обычно проводится путем определения легко измеримых физических констант. Таким образом, при проведении повседневных анализов можно избежать трудностей, связанных с точным анализом углеводородов. Так как между физическими свойствами и химическим составом существует сложная взаимосвязь, то надежное соответствие может быть получено лишь путем изучения свойств большого количества масляных фракций и чистых соединений разнообразными точными методами независимо от их трудоемкости. Таким образом, основой для химического анализа по физическим постоянным могут послужить статистические данные. Чем больше изучено соединений и чем больше получено основных данных, тем надежнее метод структурно-группового анализа.

Во-первых, можно исходить из данных, полученных при изучении индивидуальных синтезированных углеводородов, т. е. изучить на них соотношение между физическими свойствами и структурными группами так, чтобы найти законы, по которым эти свойства изменяются в смесях. Во-вторых, можно получить аналитические данные для большого числа масляных фракций и попытаться найти эмпирическое соотношение между физическими свойствами и структурно-групповым составом. Оба направления исследования активно развиваются, но каждое из них имеет свои достоинства и недостатки . Очень важен правильный выбор основных данных, если полученные из опыта соотношения применяются к еще неисследованной смеси. В этом случае всегда существует опасность, что основные дангые, взятые для метода, не соответствуют исследуемому образцу. Метод, основывающийся как на данных по нефтяным фракциям, так и 'по синтетическим углеводородам, более пригоден для исследования широкого диапазона образцов, чем метод, основывающийся только на одном типе данных.

Сан-Ойл) между физическими свойствами, а именно: предложенного Липкиным соотношения между плотностью и коэффициентом плотности для алкилированных ароматических углеводородов и индекса двойной связи, связывающего удельную дисперсию, обусловливаемую ароматической частью молекулы, с молекулярным весом.

Денсиметрический метод. В 1944 г. Линдертсе успешно разработал метод, основанный на измерении плотности d, удельной рефракции rLL и молекулярного веса М. Метод основан на сопоставлении прямого метода с физическими свойствами большого числа прямо-гонь-ЫХ или обработанных масляных фракций. Методика определения очень похожа на методику кольцевого анализа по Уотерману. Основное различие заключается в том, что вместо анилиновой точки определяется плотность.

Из теории подобия следует, что такие сложные процессы, как тепловые, гидромеханические и т. п., обусловливаются не отдельными физическими величинами, такими, как плотность, вязкость, скорость движения, температура и др., а зависят от комбинации этих: величин, составляющих то или иное характеристическое число. Эти характеристические числа являютсй безразмерными критериями подобия. Большинство таких критериев названо именами открывших их ученых и обозначается первыми двумя буквами: их фамилий.

Если ввести некоторые постоянные соотношения между различными физическими величинами, то можно, изучая проведение одного процесса, исследовать другой, имеющий ту же структуру математического описания. Такое аналоговое моделирование на основе электро-механических, оптико-механических, электро-диф-фузионных и других аналогий используется очень широко. Естественным развитием метода аналогий является математическое моделирование, т. е. изучение процесса с помощью математической машины, осуществляющей расчеты по математическому описанию процесса.

Равенство определяющих критериев свидетельствует о подобии процессов, а при подобии процессов равны все критерии подобия. Отсюда следует, что пеопределяющие критерии являются однозначной функцией определяющих критериев, т. е. зависимость между физическими величинами, характеризующими процесс, может быть представлена в виде функциональной зависимости неопределяющих критериев от определяющих. Эта функциональная зависимость распространяется на всю группу подобных процессов и называется критериальным уравнением.

Представление зависимости между физическими величинами, характеризующими процесс, в виде критериального уравнения, справедливого для целой группы подобных процессов, имеет большое практическое значение, так как дает возможность распространять данные единичного опыта на целую группу подобных процессов.

Пусть, например, при исследовании какого-то процесса было выведено дифференциальное уравнение, описывающее этот процесс. Из дифференциального уравнения и условий однозначности были найдены критерии, характеризующие процесс: неопределяющий Кн и определяющие Koi и Ко2. Кроме того, из анализа условий задачи исследования был получен параметрический определяющий критерий Ко3 . Связь между физическими величинами, характеризующими процесс, может быть представлена критериальным уравнением в виде степенных функций:

Для выражения значений других величин используются производные единицы, образующиеся на основе уравнений, устанавливающих связь между физическими величинами, например, кг/м3, м/с и т.д.

Многочисленные единицы измерения физических величин можно выразить через ограниченное число произвольно выбранных, так называемых независимых или основных единиц. Тогда остальные единицы, называемые производными, могут быть установлены с учетом закономерных связей между различными физическими величинами, выражаемых соответствующими уравнениями связи .

Многочисленные единицы измерения физических величин можно выразить через ограниченное число произвольно выбранных, так называемых независимых или основных единиц. Тогда остальные единицы, называемые производными, могут быть установлены с учетом закономерных связей между различными физическими величинами, выражаемых соответствующими уравнениями связи .

Для индивидуальных углеводородов критические параметры являются вполне определенными физическими величинами. Для смесей углеводородов они зависят как от свойств каждого углеводорода, так и от состава смеси . Еще сложнее дело обстоит для нефтепродуктов, имеющих в своем составе сотни различных углеводородов и других соединений. Поэтому применительно к нефтепродуктам понятие "критическое состояние" заменяют на "псевдокритическое", т. е. с определенной условностью.

В то время как кинематическая и динамическая вязкости являются 20 40 60 80 100 физическими величинами, выражен-ными в абсолютных единицах, и мо-применяться для расчетных це-

Уравнения, составленные в такой критериальной форме, позволяют находить зависимость не между отдельными физическими величинами, а между безразмерными соотношениями этих величин, следовательно, в общем виде для всей группы подобных явлений. В теории подобия доказывается, что конечное решение может быть представлено в виде функции безразмерных соотношений физических величин . В математике эта теорема впервые доказана Федерканом в 1911 г. и в более общем виде Афанасьевой-Эренфест в 1915 г. Если уравнение не интегрируется, то связь между критериями устанавливается непосредственно на основании опыта. Это дает возможность широко обобщить опытные данные, полученные в единичном опыте, и переносить нх на другие подобные явления данного класса.