Что будет если сжать воду под большим давлением

Можно ли сжать воду?

Откуда же у воды эта колоссальная сила?

Надавим пальцем на небольшой булыжник. На нём не образуется ни малейшей вмятины. А в воду палец погрузится без всякого нажима. Кто знаком с физикой, сможет объяснить: нашей силы оказалось недостаточно, чтобы сжать камень. Вода же и не сжималась. Она лишь раздвинулась, вытеснилась пальцем и заняла новое место; при этом её уровень в сосуде повысился.

Значит ли это, что вода «слабее» камня?

В физической лаборатории можно произвести такой опыт: камень и примерно такой же объём воды попробовать сжать в мощном прессе. Надо воду налить в очень прочный стальной стакан и давить на её поверхность поршнем.

При определённой силе давления камень начнёт сжиматься, а затем крошиться, разрушаться. С водой же ничего не случится, если даже на неё давить с силой во много раз большей. При огромном давлении — около 10 000 тысяч атмосфер — вода сожмётся лишь на одну шестую часть своего объёма.

Этим свойством воды широко пользуются в технике, например в устройствах гидравлических прессов и подъёмников.

Плотной струёй воды, выбрасываемой из особых водяных пушек — гидромониторов, дробят пласты угля и торфа, гасят пламя пожаров. Специальные суда — земснаряды, используя силу воды, размывают природные грунты (песок, глину, гравий и др.), перекачивают их по трубам и в короткий срок намывают гигантские плотины, дамбы и т.п.

Огромная сила воды проявляется и при её охлаждении. Как действует холод на большинство веществ? Они сжимаются, становятся меньше по объёму. Это явление всегда учитывается при строительстве зданий, линий электропередач и т.п.

У воды — иное свойство. Когда она превращается в лёд, то расширяется, занимает больший объём. Вода, замёрзшая в горных расщелинах, легко раскалывает прочнейшие каменные массивы. Много раз бывало, что корпуса больших кораблей, вмёрзшие в полярные льды, раздавливались, как хрупкие скорлупки.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Коэффициент сжимаемости природного газа определяется по температуре и давлению газа на входе в нагнетатель. График зависимости Z / ( рн, Ts, А) показан на рис. П-12. Значение газовой постоянной принимается по величине относительного удельного веса ( по воздуху) или данным химического анализа.  

Коэффициент сжимаемости природного газа определяется по температуре и давлению газа на входе в нагнетатель. График зависимости Z — f ( ри, Тл, А) показан на рис. П-12. Значение газовой постоянной принимается по величине относительного удельного веса ( по воздуху) или данным химического анализа.  

Коэффициент сжимаемости природных газов приближенно может быть определен по критическим параметрам.  

Обратите внимание

Коэффициенты сжимаемости природных газов в диапазоне давлений до 2 5 МПа и содержащих не более 2 % группы Cs высшие или ароматических углеводородов и не более 5 % полярных или кислых компонентов можно находить по графикам Брауна с соавторами или графикам Максвелла.  

Рассчитываякоэффициенты сжимаемости природных газов, обычно применяют методы, в основу которых положен принцип соответственных состояний. Согласно этому принципу значения коэффициентов сжимаемости различных УВ при одинаковых приведенных температуре ТПР и давлении рпр приблизительно равны. Это позволяет использовать для определения объема газа его зависимость от приведенных параметров.  

Значениякоэффициента сжимаемости природного газа указаны в табл. 3 для приведенных давления и температуры.  

А правильно ли мы определяемкоэффициент сжимаемости природного газа.  

На рис. 6 показана зависимостькоэффициента сжимаемости природного газа от приведенных параметров, а на рис. 7 и 8 та же величина, в первом случае, для паров углеводородов с молекулярным весом от 20 до 40 и, во втором случае, для паров.  

Нижеследующие три таблицы представляют некоторые результаты расчетовкоэффициента сжимаемости природного газа по методу AGA8, полученные с помощью пакета Гаэпак, в котором обе методики используются как рабочие.  

Метод 4 основан на применении псевдоприведенных свойств и диаграммыкоэффициента сжимаемости природных газов.  

И в свой кабинет и задал вопрос, который для нас был неожиданным: А правильно ли мы определяемкоэффициент сжимаемости природного газа.  

Важно

Сравнение рекомендованных справочных ( таблицы ГСССД 81 — 84) и расчетных данных ( по модифицированному уравнению состояния) длякоэффициентов сжимаемости природного газа, состав которого регламентирован ГОСТ 2319 — 83: 98 63 мол.  

Страницы:      1    2

Коэффициент — объемное сжатие

Знак минус поставлен для того, чтобы коэффициент объемного сжатия жидкости был положительной величиной. В самом деле, при увеличении давления ( dp 0) объем жидкости уменьшается ( dVx 0) и наоборот, то есть дифференциалы в числителе и знаменателе равенства (19.22) имеют разные знаки. Коэффициент объемного сжатия жидкости обычно считается универсальной постоянной, то есть считается, что он не зависит ни от температуры, ни от давления, но для разных жидкостей он принимает разные значения.
 

При нагревании такого сосуда вследствие очень малого значения коэффициента объемного сжатия жидкого хлора в нем резко возрастает давление, которое во много раз превышает расчетное. Резкий рост давления внутри сосуда является причиной гидравлического разрыва его обечайки и других конструктивных элементов. Происходит выброс хлора в атмосферу и отравление людей.
 

Объемная деформация воды под действием сил давления характеризуется коэффициентом объемного сжатия pw 5 — 10 — 8 для давлений 1 — 500 am и коэффициентом температурного расширения рг: ( 14 -: — 719) 10 — 6 для интервала температур 0 ч — 100 С. Поэтому при рассмотрении движения воды в трещиноватой среде для обычно встречающихся в инженерной практике колебаний давлений и температур изменяемость объема воды весьма мала; и ею практически можно пренебречь.
 

Нельзя, однако, изменить характер зависимости, например, коэффициента объемного сжатия ( при постоянной температуре) от давления, изменяя единицы, в которых измеряются объем и давление. Если этот коэффициент уменьшается с увеличением давления при одном каком-нибудь выборе единиц, то он будет уменьшаться и при любом другом выборе их. Тогда надо ответить на вопрос, возникший фактически с момента изобретения термометра Галилеем: чем отличается измерение температуры от измерения такой величины, как, например, объем.
 

Модулем объемной упругости жидкости / С называется величина, обратная коэффициенту объемного сжатия.
 

Очевидно, что модуль объемной упругости — К является обратной величиной коэффициента объемного сжатия.
 

Винтовой пресс Рухгольца для тарировки пружинных манометров работает на масле с коэффициентом объемного сжатия р 6 25 10 — 5 см2 / кг.
 

Величина получаемых давлений пропорциональна мощности, обратно пропорциональна длительности импульса и зависит от коэффициента объемного сжатия жидкости. Средой для получения электрогидравлического эффекта может служить любая жидкость; наиболее удобной является техническая вода.
 

Найти приближенное значение частоты со первого тона вертикальных колебаний жидкости в трубе, если коэффициент объемного сжатия последней равен / ill / M J, а труба имеет круговое поперечное сечение площадью S. Считать, что амплитуды перемещений частиц жидкости по вертикали и изменяются но линейному закону ( смотри зпюру), растеканием жидкости в радиальном направлении пренебречь.
 

Поскольку непосредственное измерение сжимаемости жидкости в процессе испытаний затруднительно, НАТИ предложил методику определения коэффициента объемного сжатия по результатам специальных экспериментов. Так, при испытании гидромотора объем жидкости в под-поршневом пространстве, сжатый до рабочего давления, в конце рабочего хода поршня подключается к сливной магистрали с низким давлением и расширяется.
 

Здесь Ь, у-структурные параметры породы, зависящие от коэффициентов Юнга и Пуассона, коэффициентов объемного сжатия кварца и цемента породы, объемного содержания кварца и цемента породы, коэффициента пористости на контуре пласта; р, рк — текущее и контурное давление соответственно; kK — коэффициент проницаемости внешней границы.
 

Сжимаемостью называют способность жидкости изменять свою плотность при изменении давления или температуры; она характеризуется коэффициентом объемного сжатия Э1 / ( / Ср 273) ijepad. Если плотность при движении жидкости или газа не изменяется, то жидкость называют несжимаемой.
 

Для некоторых материалов, например глины, при деформации всестороннего сжатия между сжимающим давлением р и коэффициентом объемного сжатия 0 — div w также получается аналогичная зависимость.
 

Физически коэффициент объемного расширения fip показывает относительное изменение объема при изменении температуры на 1 С, а коэффициент объемного сжатия 3СЖ — относительное изменение объема при изменении давления на 0 1 МПа.
 

Относительное изменение объема жидкости при увеличении давления на 1 кг на каждый квадратный сантиметр ее поверхности характеризуется коэффициентом объемного сжатия ри.
 

Теоретические модели [ править ]

Вириальное уравнение особенно полезно для описания причин неидеальности на молекулярном уровне (очень немногие газы являются одноатомными), поскольку оно выводится непосредственно из статистической механики:

Z=1+BVm+CVm2+DVm3+…{\displaystyle Z=1+{\frac {B}{V_{\mathrm {m} }}}+{\frac {C}{V_{\mathrm {m} }^{2}}}+{\frac {D}{V_{\mathrm {m} }^{3}}}+\dots }

Где коэффициенты в числителе известны как вириальные коэффициенты и являются функциями температуры.

Вириальные коэффициенты учитывают взаимодействия между последовательно увеличивающимися группами молекул. Например, учитывает взаимодействия между парами, взаимодействия между тремя молекулами газа и так далее. Поскольку взаимодействия между большим числом молекул редки, вириальное уравнение обычно усекается после третьего члена. B{\displaystyle B}C{\displaystyle C}

Коэффициент сжимаемости связан с потенциалом межмолекулярной силы φ следующим образом:

Z=1+2πNAVm∫∞(1−exp⁡(φkT))r2dr{\displaystyle Z=1+2\pi {\frac {N_{\text{A}}}{V_{\text{m}}}}\int _{0}^{\infty }\left(1-\exp \left({\frac {\varphi }{kT}}\right)\right)r^{2}dr}

В статье о реальном газе представлены более теоретические методы вычисления коэффициентов сжимаемости.

Ссылки [ править ]

1. ^
2. Цукер, Роберт Д .; Библарц, Оскар (2002). Основы газовой динамики (2-е изд.). Wiley Books. ISBN 0-471-05967-6. стр. 327
3. Маккуорри, Дональд А .; Саймон, Джон Д. (1999). Молекулярная термодинамика . Книги университетских наук. ISBN 1-891389-05-X. стр.55
4. YVC Rao (1997). Химическая инженерия термодинамика . Universities Press (Индия). ISBN 81-7371-048-1.
5. Cengel, Юнус А .; Болес, Майкл А. (2015). Термодинамика: инженерный подход, восьмое издание . McGraw-Hill Education. ISBN 978-0-07-339817-4. стр.140
6. Cengel, Юнус А .; Болес, Майкл А. (2015). Термодинамика: инженерный подход, восьмое издание . McGraw-Hill Education. ISBN 978-0-07-339817-4. стр.139
7. Смит, JM; и другие. (2005). Введение в термодинамику химической инженерии (седьмое изд.). Макгроу Хилл. ISBN 0-07-310445-0. page73
8. (6 изд.). MCGraw-Hill. 1984. ISBN 0-07-049479-7. стр. 3-268

9. (6 изд.). MCGraw-Hill. 1984. с.  . ISBN

Сжатие — жидкость

Сжатие жидкости можно принять изотермическим, если процесс происходит медленно и выделяющееся тепло успевает рассеиваться. При быстропротекающем сжатии процесс нужно считать адиабатическим. В соответствии с этим различают изотермический и адиабатический коэффициенты сжимаемости.
 

Сжатие жидкости в центробежном насосе сопровождается диссипацией энергии.
 

Сжатие жидкости при затвердевании превышает объем атмосферных газов, выделяющихся из жидкости при затвердевании. Поэтому при затвердевании происходит заметное понижение давления и, как будет показано в следующей части этой работы, понижение температуры затвердевания.
 

Изменение электросопротивления некоторых металлов с повышением давления.

Сжатие жидкости сначала происходит за счет уменьшения объема, занимаемого вакансиями, а затем уже ведет к изменению взаимного расположения атомов, отвечающего перекрытию р6 — орбиталей и ближнему порядку объемноцентрированной кубической структуры.
 

Однако сжатие жидкости в рассматриваемом здесь случае ее применения обычно протекает со скоростями, при которых выделяющееся тепло полностью не рассеивается, а в большем или меньшем количестве концентрируется в жидкости, повышая ее температуру и соответственно увеличивая ее объем, а также изменяя прочие ее характеристики. Ввиду этого давление жидкости при обжатии пружины с реальными скоростями может значительно превышать давление при обжатив по изотермному режиму.
 

Взаимодействие механической и гидравлической подсистем.

Рассмотрим сжатие жидкости только в рабочей камере.
 

Степень сжатия жидкости или газа определяет величину тех сил, с которыми отдельные части жидкости или газа действуют друг на друга или иа соприкасающиеся с ними тела. Силы, с которыми действуют друг на друга отдельные части жидкости или газа, в известном смысле подобны тем упругим силам, с которыми действуют друг на друга отдельные части деформированного твердого тела. Если мы разделим какой-либо объем жидкости или газа на две части, то со стороны одной части на другую будут действовать силы, зависящие от степени сжатия жидкости или газа. Однако, в жидкости и газе при сдвиге не возникает сил и все силы обусловлены только деформациями сжатия. Поэтому сила, действующая со стороны одного элемента на другой, всегда нормальна к площадке, на которую эта сила действует.
 

Степень сжатия жидкости или газа определяет величину тех сил, с которыми отдельные части жидкости или газа действуют друг на друга или на соприкасающиеся с ними тела. Силы, с которыми действуют друг на друга отдельные части жидкости или газа, подобны тем упругим силам, с которыми действуют друг на друга отдельные части деформированного твердого тела. Если мы разделим какой-либо объем сжатой жидкости или газа на две части, то со стороны одной части на другую будут действовать силы, зависящие от степени сжатия жидкости или газа. Поэтому сила, действующая со стороны одного элемента на другой, всегда нормальна к площадке, на которую эта сила действует.
 

При сжатии жидкости или газа на поверхность твердых тел, ограничивающих их объем, воздействуют силы упругости сжатой жидкости или газа, равномерно распределенные по всей поверхности соприкосновения твердого тела с жидкостью или газом.
 

Кривые кинематической вязкости.

При сжатии жидкости обнаруживается тенденция к увеличению вязкости, что особенно заметно на маслах. При низких или умеренных давлениях это увеличение относительно невелико, но при более высоких давлениях вязкость возрастает очень быстро.
 

При сжатии жидкости между молекулами возникают значительные силы отталкивания и поэтому жидкости практически несжимаемы. Твердые тела обычно построены из молекул, атомов или ионов, фиксированных в определенном положении, что обусловливает постоянство формы и объема твердых тел.
 

Во время сжатия жидкости относительно легко обнаруживаются кристаллические фазы, так как в точке кристаллизации имеет место изобарическое изменение объема. Однако переход в стеклообразное состояние значительно труднее обнаружить, так как он менее явно выражен. При изучении поведения перфторстирола под давлением найдено, что кристаллизация его не наступает быстро и поэтому можно легко достичь давлений, существенно превышающих давления кристаллизации. Для перфторстирола это происходит при давлениях, в два раза превышающих давление кристаллизации. В этой области мономер ведет себя так, как это представлено на рис. 1, который дает представление о типичном явлении ползучести мономера, сжатого выше давления кристаллизации. На этом графике показан внешний крип.
 

Кавитация: что это?

Схематически механизм возникновения кавитации и его разрушительного действия сводится к следующему.
При понижении
давления жидкости в какой-либо точке потока до некоторой величины жидкость вскипает (происходит ее
разрыв), выделившиеся
же пузырьки газа и пара увлекаются потоком и переносятся в область более высокого давления, в
которой паровые пузырьки
конденсируются, а газовые сжимаются (смыкаются). Так как процесс конденсации парового и сжатия
газового пузырька
происходит мгновенно, частицы жидкости перемещаются к его центру с большой скоростью, в результате
кинетическая энергия
соударяющихся частиц вызывает в момент смыкания пузырьков местные гидравлические микроудары,
сопровождающиеся высокими
забросами давления и температуры в центрах пузырьков (по расчетам температуры могут достигать
значений 1000—1500 C и
выше и местное давление может достигать 1500—2000 кГ/см2).

Наглядно это явленно можно продемонстрировать на простом устройстве (см рисунок). Вода или иная
жидкость под давлением в
несколько атмосфер подводится к регулировочному крану (вентилю) А и далее протекает через прозрачную
трубку Вентури,
которая сначала плавно сужает поток, затем еще более плавно расширяет и черев кран В выводит в
атмосферу.
При небольшом открытии регулировочного крапа п, следовательно, при малых значениях расхода и
скорости жидкости падение
давления в узком месте трубки незначительно, поток вполне прозрачен, и кавитация отсутствует. При
постепенном открытии
крана происходит увеличение скорости жидкости в трубке и падение абсолютного давления.

При некотором значении этого давления, которое можно считать равным давлению насыщенных поров (P
_абс2 = P
_н.п.) в узком
месте трубки появляется отчетливо видимая зона кавитации, представляющая собой область местного
кипения жидкости и
последующей конденсации паров. Размеры золы кавитации возрастают по мере дальнейшею открытия крана,
т. е. при увеличении
давления в сечении 1—1, а, следовательно, и расхода. Однако, как бы при этом ни возрастал расход,
давление к узком
сечении 2—2 сохраняется строго ПОСТОЯННЫЙ! потому, что постоянно давление насыщенных паров.

Обобщенные графики коэффициента сжимаемости для чистых газов [ править ]

Обобщенная диаграмма коэффициента сжимаемости.

Уникальное соотношение между коэффициентом сжимаемости и пониженной температурой , и пониженным давлением , было впервые обнаружено Иоганном Дидериком ван дер Ваальсом в 1873 году и известно как двухпараметрический принцип соответствующих состояний . Принцип соответствующих состояний выражает обобщение, согласно которому свойства газа, зависящие от межмолекулярных сил, связаны с критическими свойствами газа универсальным образом. Это обеспечивает важнейшую основу для разработки корреляций молекулярных свойств.
Tr{\displaystyle T_{r}}Pr{\displaystyle P_{r}}

Что касается сжимаемости газов, принцип соответствующих состояний указывает, что любой чистый газ при одинаковой пониженной температуре и пониженном давлении должен иметь одинаковый коэффициент сжимаемости.
Tr{\displaystyle T_{r}}Pr{\displaystyle P_{r}}

Пониженные температура и давление определяются как

Tr=TTc{\displaystyle T_{r}={\frac {T}{T_{c}}}} и Pr=PPc.{\displaystyle P_{r}={\frac {P}{P_{c}}}.}

Вот и известны как критическая температура и критическое давление газа. Они являются характеристиками каждого конкретного газа с температурой, выше которой невозможно сжижить данный газ, и минимальным давлением, необходимым для сжижения данного газа при его критической температуре. Вместе они определяют критическую точку жидкости, выше которой не существует отдельных жидкой и газовой фаз данной жидкости.
Tc{\displaystyle T_{c}}Pc{\displaystyle P_{c}}Tc{\displaystyle T_{c}}Pc{\displaystyle P_{c}}

Данные «давление-объем-температура» (PVT) для реальных газов варьируются от одного чистого газа к другому. Однако, когда коэффициенты сжимаемости различных однокомпонентных газов отображаются в зависимости от давления вместе с изотермами температуры, многие из графиков демонстрируют аналогичные формы изотерм.

Чтобы получить обобщенный график, который можно использовать для многих различных газов, значения пониженного давления и температуры, и используются для нормализации данных коэффициента сжимаемости. На рисунке 2 показан пример обобщенного графика коэффициента сжимаемости, полученного из сотен экспериментальных точек данных PVT для 10 чистых газов, а именно метана, этана, этилена, пропана, н-бутана, изопентана, н-гексана, азота, диоксида углерода и пар.
Pr{\displaystyle P_{r}}Tr{\displaystyle T_{r}}

Существуют более подробные обобщенные графики коэффициента сжимаемости, основанные на 25 или более различных чистых газах, такие как графики Нельсона-Оберта. Утверждается, что такие графики имеют точность в пределах 1-2% для значений больше 0,6 и в пределах 4-6% для значений 0,3-0,6.
Z{\displaystyle Z}Z{\displaystyle Z}

Графики обобщенного коэффициента сжимаемости могут иметь значительные ошибки для сильно полярных газов, то есть газов, для которых центры положительного и отрицательного заряда не совпадают. В таких случаях оценка может быть ошибочной на 15–20 процентов.
Z{\displaystyle Z}

Квантовые газы — водород, гелий и неон — не соответствуют поведению в соответствующих состояниях, и пониженное давление и температура для этих трех газов следует переопределить следующим образом, чтобы повысить точность прогнозирования их коэффициентов сжимаемости при использовании обобщенных графиков:

Tr=TTc+8{\displaystyle T_{r}={\frac {T}{T_{c}+8}}} и Pr=PPc+8{\displaystyle P_{r}={\frac {P}{P_{c}+8}}}

где температуры указаны в градусах Кельвина, а давление — в атмосферах.

Показатели сжимаемости грунта

Характеристики почвы на деформацию определяются двумя методами:

1. В жестких, не поддающихся растяжению, компрессионных устройствах. В них полностью исключается боковое расширение.
2. В условиях возможного бокового расширения.

Степень сжатия периодически увеличивают, после каждой нагрузке дают время на стихание процесса деформации. После стабилизации измеряют осадку и выводят компрессионную кривую.

К показателям деформирования породы относят:

• коэффициент сжимаемости;
• относительной сжимаемости;
• модуль деформации;
• структурную прочность.

Коэффициент сжимаемости

Первый показатель, изменение рыхлости породы под давлением, крайне важен. Он определяет зависимость конечного деформирования почвенной смеси от давления и дает возможность установить формат осадка основания строения.

Коэффициент относительной сжимаемости

Это параметр деформации относительно единицы давления. При определении этого показателя учитывают: усадку образца под разным нажимом от 0 до p1, начальную высоту исследуемого материала в мм и уровень пористости.

Коэффициент сжимаемости, m0, связан с модулем поперечной деформации E0 (упругости). Степень поперечного расширения для разных песков, супесей, суглинков, глин, отличается.

Выделяют три категории грунта:

1. сильно сжимаемый – m > 0,5 (МПа)-1
2. средне сжимаемый – 0,1>m > 0,5 (МПа)-1
3. мало сжимаемый – m < 0,5 (МПа)-1

Модуль упругости

Эта величина переменная. Она меняется: от степени сдавливания, времени воздействия, плотности породы, площади штампа. Чтобы спрогнозировать поведение почвенного слоя в условиях сдавливания, необходимо знать эти показатели.

Структурная прочность

Степень уплотнения зависит от структуры почвы, рыхлости, наличия кристаллизационных связей. Структурная прочность – это параметр напряженности, при котором происходит разрушение связей. Небольшие нагрузки вызывают легкую деформацию, при этом коэффициент пористости практически остается неизменным. При усилении нагрузок и достижении структурной прочности происходит перекомпоновка частиц, уплотнение и уменьшение пористости.

Различия между сжимаемой и несжимаемой жидкостью

Определение

Сжимаемая жидкость: Сжимаемая жидкость — это вещество, которое может быть сжато с применением внешнего давления.

Несжимаемая жидкость:Несжимаемая жидкость — это вещество, которое невозможно сжать при приложении внешнего давления.

объем

Сжимаемая жидкость:Объем сжимаемой жидкости может быть уменьшен с применением давления на жидкость.

Несжимаемая жидкость:Объем несжимаемой жидкости не может быть уменьшен с применением давления на жидкость.

плотность

Сжимаемая жидкость:Плотность сжимаемой жидкости может быть изменена путем приложения давления к жидкости.

Несжимаемая жидкость: Плотность несжимаемой жидкости не может быть изменена с применением давления на жидкость.

Число Маха

Сжимаемая жидкость:Значение число Маха должно быть больше 0,3 для сжимаемой жидкости.

Сжимаемая жидкость:Значение число Маха должно быть меньше 0,3 для несжимаемой жидкости.

Заключение

Жидкость — это вещество, которое может легко течь. Жидкость не имеет определенной формы и принимает форму контейнера, в котором она занята. Есть очень слабые силы притяжения между молекулами жидкости. Газовая и жидкая фазы рассматриваются как жидкости в основном из-за их способности течь. Газы называются сжимаемой жидкостью, тогда как жидкости называются несжимаемой жидкостью. Основное различие между сжимаемой и несжимаемой текучей средой состоит в том, что сила, действующая на сжимаемую текучую среду, изменяет плотность текучей среды, тогда как сила, действующая на несжимаемую текучую среду, не изменяет плотность в значительной степени.

Рекомендации:

1. Чанг, Рэймонд и Кеннет А. Голдсби. Химия. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл, 2016. Печать. 2. «Сжимаемая жидкость». Свободный словарь. Фарлекс, н.д. Web.

Объемное расширение и сжимаемость сжиженных углеводородов. Пропан. Пропилен. н-Бутан. н-Бутилен. Керосин. Вода для сравнения.

Жидкие углеводороды обладают высоким коэффициентом объемного расширения β_p, который показывает относительное изменение объема при изменении температуры на 1°С. При одном и том же повышении температуры пропан (бутан) расширяется в 16,1 (11,2) раза больше, чем вода, и в 3,2 (2,2) раза больше, чем керосин (таблица 1, 2). При отсутствии опытных данных коэффициент объемного расширения может быть приближенно определен из формулы:

р₁ = р₂ [1 + β_p (t₂ — t₁)]

где р₁, р₂ — плотности жидкой фазы при t₁ и t₂

При повышении температуры сжиженные газы, расширяясь, создают опасные напряжения в металле, которые могут привести к разрушению резервуаров. Это следует учитывать при заполнении последних, сохраняя требуемый для безопасной эксплуатации объем паровой фазы, т.е. необходимо предусматривать паровую «подушку». Для резервуаров, где разность температуры не превышает 40°С, степень заполнения принимается равной 0,85, при большей разности температур — меньше. Резервуары заполняются по массе в соответствии с рекомендациями табл. 3 «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ПБ 03-576-03 Госгортехнадзора РФ.

Степень сжатия жидкой фазы в сосуде оценивается коэффициентом объемного сжатия β_сж (таблица 4), который показывает относительное изменение объема при повышении давления на 0,1 МПа. Зависимость давления от коэффициентов расширения и сжатия следующая:

Δр = (β_p/β_сж) Δt

где Δt — разность температур, °С.

Таблица 1. Опытные коэффициенты объемного расширения β_р.

Продукт	При t = 15°С	Интервал температур, °С
-20 / +10	+10 / +40
Пропан	0,00306	0,00290	0,00372
Пропилен	0,00294	0,00280	0,00368
н-Бутан	0,00212	0,00209	0,00220
н-Бутилен	0,00203	0,00194	0,00210
Керосин	0,00095	–	–
Вода	0,00019	–	–

Таблица 2. Зависимость коэффициента объемного расширения β_р , °С-1•10-5, от температуры и давления.

Давление, Мпа	Температура, °С
20	40	60	80	100
Сжиженный пропан
2,0	313	384	–	–	–
4,0	293	345	480	805	–
6,0	277	312	406	603	929
8,0	261	287	353	480	656
10,0	248	265	311	400	510
15,0	223	227	251	297	354
20,0	205	204	218	251	294
Сжиженный н-бутан
2,0	226	225	247	321	446
4,0	217	212	227	287	393
6,0	209	201	210	259	355
8,0	202	191	195	239	327
10,0	195	182	182	223	306
15,0	182	164	164	197	273
20,0	169	151	151	183	255

Таблица 3. Нормы наполнения резервуаров сжиженными газами по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 03-576-03).

Газ	Масса газа на 1 л вместимости резервуара, кг, не более	Вместимость резервуара на 1 кг газа, л, не менее
н-бутан	0,488	2,05
н-бутилен	0,526	1,90
пропан	0,425	2,35
пропилен	0,445	2,25

Таблица 4. Зависимость коэффициента объемного сжатия β_сж, от давления, МПа-1•10-6.

Давление, Мпа	Температура, °С
20	40	60	80	100
Сжиженный пропан
2,0	451	755	–	–	–
4,0	420	674	1250	2810	–
6,0	393	602	1040	2050	4600
8,0	364	544	884	1560	2980
10,0	343	492	758	1330	2090
15,0	295	394	542	640	1070
20,0	256	320	404	506	640
Сжиженный н—бутан
2,0	247	355	533	833	1350
4,0	238	335	488	730	1100
6,0	230	319	450	611	918
8,0	223	303	415	569	781
10,0	215	284	386	510	669
15,0	200	256	313	395	479
20,0	185	229	273	316	358

Оценка статьи:

Экспериментальные значения [ править ]

Крайне сложно сделать обобщение, при каких давлениях или температурах отклонение от идеального газа становится важным. Как показывает практика, закон идеального газа достаточно точен до давления около 2 атм и даже выше для небольших неассоциированных молекул. Например, метилхлорид , молекула с высокой полярностью и, следовательно, со значительными межмолекулярными силами, экспериментальное значение коэффициента сжимаемости находится при давлении 10 атм и температуре 100 ° C. Для воздуха (небольшие неполярные молекулы) примерно в тех же условиях коэффициент сжимаемости равен только (см. Таблицу ниже для 10 бар , 400 K).
Z=0.9152{\displaystyle Z=0.9152}Z=1.0025{\displaystyle Z=1.0025}

Сжимаемость воздуха

Нормальный воздух содержит в неочищенном виде 80 процентов азота N.₂и 20 процентов кислорода O₂. Обе молекулы маленькие и неполярные (и поэтому не связываются). Таким образом, можно ожидать, что поведение воздуха в широком диапазоне температур и давлений может быть приближено к идеальному газу с разумной точностью. Это подтверждают экспериментальные значения коэффициента сжимаемости.

Коэффициент сжимаемости воздуха (экспериментальные значения)

Температура (K)	Давление, абсолютное (бар)
1	5	10	20	40	60	80	100	150	200	250	300	400	500
75	0,0052	0,0260	0,0519	0,1036	0,2063	0,3082	0,4094	0,5099	0,7581	1.0125
80		0,0250	0,0499	0,0995	0,1981	0,2958	0,3927	0,4887	0,7258	0,9588	1,1931	1,4139
90	0,9764	0,0236	0,0453	0,0940	0,1866	0,2781	0,3686	0,4681	0,6779	0,8929	1,1098	1,3110	1,7161	2,1105
100	0,9797	0,8872	0,0453	0,0900	0,1782	0,2635	0,3498	0,4337	0,6386	0,8377	1,0395	1,2227	1,5937	1,9536
120	0,9880	0,9373	0,8860	0,6730	0,1778	0,2557	0,3371	0,4132	0,5964	0,7720	0,9530	1,1076	1,5091	1,7366
140	0,9927	0,9614	0,9205	0,8297	0,5856	0,3313	0,3737	0,4340	0,5909	0,7699	0,9114	1,0393	1,3202	1,5903
160	0,9951	0,9748	0,9489	0,8954	0,7803	0,6603	0,5696	0,5489	0,6340	0,7564	0,8840	1.0105	1,2585	1,4970
180	0,9967	0,9832	0,9660	0,9314	0,8625	0,7977	0,7432	0,7084	0,7180	0,7986	0,9000	1,0068	1,2232	1,4361
200	0,9978	0,9886	0,9767	0,9539	0,9100	0,8701	0,8374	0,8142	0,8061	0,8549	0,9311	1.0185	1,2054	1,3944
250	0,9992	0,9957	0,9911	0,9822	0,9671	0,9549	0,9463	0,9411	0,9450	0,9713	1,0152	1.0702	1,1990	1,3392
300	0,9999	0,9987	0,9974	0,9950	0,9917	0,9901	0,9903	0,9930	1,0074	1,0326	1,0669	1,1089	1,2073	1,3163
350	1,0000	1.0002	1.0004	1,0014	1,0038	1,0075	1,0121	1,0183	1,0377	1,0635	1.0947	1,1303	1,2116	1,3015
400	1.0002	1,0012	1,0025	1,0046	1.0100	1,0159	1.0229	1.0312	1,0533	1,0795	1,1087	1,1411	1,2117	1,2890
450	1.0003	1,0016	1,0034	1,0063	1,0133	1.0210	1,0287	1,0374	1,0614	1.0913	1,1183	1,1463	1,2090	1,2778
500	1.0003	1,0020	1,0034	1,0074	1,0151	1.0234	1.0323	1,0410	1,0650	1.0913	1,1183	1,1463	1,2051	1,2667
600	1.0004	1,0022	1,0039	1,0081	1,0164	1.0253	1.0340	1,0434	1,0678	1.0920	1,1172	1,1427	1,1947	1,2475
800	1.0004	1,0020	1,0038	1,0077	1,0157	1.0240	1.0321	1.0408	1,0621	1,0844	1,1061	1,1283	1,1720	1,2150
1000	1.0004	1,0018	1,0037	1,0068	1,0142	1.0215	1.0290	1.0365	1,0556	1,0744	1.0948	1,1131	1,1515	1,1889

Z{\displaystyle Z}значения рассчитываются по значениям давления, объема (или плотности) и температуры в Вассернане, Казавчинском и Рабиновиче, «Теплофизические свойства воздуха и компонентов воздуха»; Москва, Наука, 1966, и NBS-NSF Trans. TT 70-50095, 1971: и Vassernan, Rabinovich, «Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонентов», Москва, 1968, и NBS-NSF Trans. 69-55092, 1970. .