液体有机物导热系数的估算
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第 49 卷 第 6 期 2011 年 12 月
化肥设计 Chemical Fertilizer Design
Dec． 2011
· 11·
化学工程
液体有机物导热系数的估算
1 2 王双成 ， 石玉冰
( 1． 河南广播电视大学理工教学部， 河南 郑州 450008 ; 2． 濮阳职业技术学院石油化工及环境工程系， 河南 濮阳 45700 ) 要: 在 计算液体导热系数的 Weber 方 程 和 Sato 关 系 式 的 基础上 ， 根据对 有机物液体导热系数 影响因素 的
液体 的 密 度 为 该液 体 的 摩尔 质量 和 饱 和 液 体 摩尔体积之比: ρL = M / VL 而其饱和液体摩尔体积可由 Rackett 方程计算: VL = RT C 1 + ( 1 － Tr) 2 / 7 Ζ pC C ( 4) ( 3)
Z C 为临界压缩因子， R 为气体 常 数， TC 和 pC 分 式中， 别为临界温度和临界 压 力。 将式 ( 3 ) 和 式 ( 4 ) 代 入 式( 1 ) ， 得: RT C 1 + ( 1 － Tr) 2 / 7 － 4 /3 ］ !L = 0． 430 C PL M［ Ζ C pC 式计算: !Lb = 1 ． 11 / M 由式( 3 ) 和式( 4 ) 可得: !L = 1． 11 ( 1 － Trb) 2 / 7 － ( 1 － Tr) 2 / 7 C Pl ZC C p Lb M0． 5 ( 7)
1
有机物导热系数的关联
Weber 等人的导热系数方程为: !L = 0． 430 C PL ρ L ( ρ L / M)
－1 1 /3 －1
Riedel 法［2］、 Missenard 法［3］、 RobbinsKingrea 法［4］ 5］ 6］ 等。文献［ 和文献［ 认为: 各种方法都缺乏 理 论 依 据， 基本上 是 基 于 经验的; 各 种 方 法 的 误 差 都 比
摘
分 析 研究 ， 提 出 了 估算有机物导热系数的计算 模 型 ; 利用 该模 型 计算 了 22 个 体系 74 个 数 据 点 的有机物液体 的导热系数 ， 计算 值 与 实验值 的 总 平 均 相 对 偏 差 3. 18 % ， 计 算 准 确 性 优 于 文 献 方 法; 计 算 结 果 表 明， 利用被 估算物 质 的 摩尔质 量 、 临 界温度 、 正常沸 点 温度 和 临 界 压 缩 因 子 数 据 ， 可以直接预测各种温度下液体有机物 的导热系数 。 关键词: 液体; 有机物; 导热系数; 预测 中图分类号: TQ015． 2 文献标识码: A 文章编号: 1004 － 8901 ( 2011 ) 06 － 0011 － 03
［1 ］ Riedel 法［2］ 较大， 在沸点 前 虽 然 Latini 法 和 Sato-
( 1)
W·m ·K ; C PL 为液 式中， !L 为液体的导热系数， J / ( g · K ) ; ρL 为 液 体 的 密 度， g / cm3 ; 体的等 压热 容， M 为液体的摩尔质量， g / mol。由上式可见， 影响导热 C PL 和 M: 系数的物理量有 ρL 、 M 和 C PL ) !L = f( ρ L 、 ( 2)
2011 年第 49 卷
有机物液体导热系数的计算结果
温度 /K 253． 15 273． 15 293． 15 298． 153 323． 15 298． 15 323． 15 253． 15 273． 15 293． 15 273． 15 293． 15 313． 15 323． 15 273． 15 293． 15 298． 153 253． 15 273． 15 293． 15 303． 15 253． 15 273． 15 293． 15 277． 45 310． 95 273． 15 298． 15 273． 15 292． 75 293． 15 293． 15 298． 15 293． 15 310． 95 293． 15 298． 15 303． 15 285． 15 290． 15 293． 15 298． 15 303． 15 323． 15 336． 15 253． 15 273． 15 298． 15 323． 15 293． 15 313． 15 333． 15 353． 15 303． 15 313． 15 333． 15 353． 15 273． 15 293． 15 303． 15 336． 15 293． 15 313． 15 333． 15 353． 15 373． 15 本文式 相对偏差 /% + 3． 42 + 3． 03 + 1． 94 － 1． 36 － 1． 91 － 3． 54 － 3． 88 + 0． 16 + 0． 48 － 1． 01 － 5． 24 － 5． 79 － 5． 54 － 5． 25 + 0． 61 + 2． 28 + 1． 48 + 0． 27 + 1． 56 + 2． 59 + 0． 97 － 2． 05 － 3． 14 － 4． 22 － 6． 03 － 7． 80 + 0． 73 + 1． 78 + 4． 76 + 4． 74 + 5． 82 － 5． 18 － 4． 18 + 4． 26 + 4． 34 + 5． 56 + 6． 72 + 3． 37 + 0． 64 － 0． 28 － 3． 30 － 2． 59 － 4． 24 － 2． 87 － 1． 73 + 2． 58 + 3． 05 + 5． 91 + 4． 64 + 1． 99 + 2． 68 + 3． 22 + 3． 52 － 1． 92 － 2． 90 － 4． 78 － 6． 68 + 0． 403 + 0． 44 + 0． 45 + 1． 95 + 2． 73 + 3． 16 + 3． 58 + 3． 85 + 4． 13 3． 20 SatoRiedel Latini 式 式相对偏差 相对偏差 /% /% + 4． 08 － 1． 78 + 2． 31 － 1． 03 － 1． 82 － 3． 31 － 3． 68 + 1． 76 + 1． 74 － 0． 06 － 6． 15 － 5． 03 － 6． 04 － 5． 13 + 1． 30 + 2． 63 + 1． 71 + 1． 12 － 3． 82 － 1． 55 － 2． 57 － 5． 67 － 6． 06 － 6． 39 － 4． 34 － 6． 48 + 1． 42 + 2． 31 + 6． 37 － 6． 09 + 7． 18 － 4． 43 － 3． 46 + 5． 32 + 5． 14 + 8． 21 + 9． 32 + 5． 81 + 2． 08 + 1． 07 + 2． 39 － 0． 87 － 1． 81 － 3． 75 － 2． 57 + 4． 44 + 4． 61 + 6． 96 + 5． 57 + 2． 84 + 4． 00 + 4． 33 + 4． 40 － 6． 30 － 7． 03 － 8． 38 － 9． 69 + 2． 11 + 1． 86 + 1． 74 + 2． 87 + 4． 24 + 4． 45 + 4． 68 + 4． 74 + 4． 78 4． 05 － 4． 29 － 4． 77 － 5． 76 － 8． 78 － 9． 12 + 12． 04 + 11． 51 － 1． 27 － 6． 91 － 8． 59 － 17． 48 － 17． 52 － 16． 51 － 16． 30 + 0． 24 + 0． 91 + 1． 12
Petrochemical and Environment Engineering，Puyang Institute of profession Technology，Puyang Henan 457000
Abstract : Based on the Weber equation and Sato relation for calculating the thermal conductivity of liquid，according to analysis and research on the thermal conductivity of organic compound and effective factors ，author has presented the calculating model for estimating the thermal conductivity of organic compound; has calculated the thermal conductivity of organic liquid for 74 data points in 22 systems by using of this model，the total averaged relative deviation was 3． 18% between calculated values and experimented values， accuracy of calculation was better than method from literature; calculating result indicates that thermal conductivity of organic liquid can be predicted under various temperatures using the mole mass， critical temperature，normal boiling temperature and critical compression factor data． Key words: liquid; organic compound; thermal conductivity; prediction
［1 ］ Sato体导热系 数 的 估 算 方 法， 常 用 的 Latini 法 、
导热系数方程和 Sato 法的基 础 上， 将随温度而变化 需由手册 查 取 的 密 度 和 热 容 变 量 用 对 比 温 度 和 压 缩因子来计算， 提出 了 估 算 有 机物 导 热 系 数 的计 算 精度较高的估算式。
［7 ］ 蒸发焓数据， 计算较 繁Βιβλιοθήκη Baidu琐。 本 文 在 Weber 等 人 的
1968 年毕业于太原 作者简介: 王双成( 1944 年 － ) ， 男， 山东平陆人， 工学院化工系， 教授， 从事化工热力学性质的研究工作。
· 12·
化肥设计
表1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 系统 丙酮
都 可 以 使 用， 但 其 误 差仍 然 比 较 大， 有 时 可 能 达到 15% 以上。Latini 法［1］针对 不同 类 型 有 机物 需要 采 用 不 同 的 方 程 参 数， 使 用 不 太 简 便; 而 Missenard 法
［3 ］
、 RobbinsKingrea 法需要 组 分 的 密 度 和 热 容 及
液体 的 导 热 系 数是物 质 重 要 的 传 递 性 质 和 热 物 理 性 质， 它 在 传质、 传 热 和流 体 流动 过 程的设计 和研究中是不可缺 少 的， 因 此 导 热 系 数 模 型 的研 究 一 直 很 受 重 视， 其中 对于 计 算精 度 高、 适用范围广 且使用简 便 的 估 算 模 型 的研 究 具 有 重 要 意义。 液
Reckoning for Thermal Conductivity of Organic Compound of Liquid
WANG Shuang-cheng，SHI Yu-bing ( 1 ． Department of Technology Teaching，Henan Radio and TV University，Zhengzhou Henan 450008 China; 2 ． Department of China)
化肥设计 Chemical Fertilizer Design
Dec． 2011
· 11·
化学工程
液体有机物导热系数的估算
1 2 王双成 ， 石玉冰
( 1． 河南广播电视大学理工教学部， 河南 郑州 450008 ; 2． 濮阳职业技术学院石油化工及环境工程系， 河南 濮阳 45700 ) 要: 在 计算液体导热系数的 Weber 方 程 和 Sato 关 系 式 的 基础上 ， 根据对 有机物液体导热系数 影响因素 的
液体 的 密 度 为 该液 体 的 摩尔 质量 和 饱 和 液 体 摩尔体积之比: ρL = M / VL 而其饱和液体摩尔体积可由 Rackett 方程计算: VL = RT C 1 + ( 1 － Tr) 2 / 7 Ζ pC C ( 4) ( 3)
Z C 为临界压缩因子， R 为气体 常 数， TC 和 pC 分 式中， 别为临界温度和临界 压 力。 将式 ( 3 ) 和 式 ( 4 ) 代 入 式( 1 ) ， 得: RT C 1 + ( 1 － Tr) 2 / 7 － 4 /3 ］ !L = 0． 430 C PL M［ Ζ C pC 式计算: !Lb = 1 ． 11 / M 由式( 3 ) 和式( 4 ) 可得: !L = 1． 11 ( 1 － Trb) 2 / 7 － ( 1 － Tr) 2 / 7 C Pl ZC C p Lb M0． 5 ( 7)
1
有机物导热系数的关联
Weber 等人的导热系数方程为: !L = 0． 430 C PL ρ L ( ρ L / M)
－1 1 /3 －1
Riedel 法［2］、 Missenard 法［3］、 RobbinsKingrea 法［4］ 5］ 6］ 等。文献［ 和文献［ 认为: 各种方法都缺乏 理 论 依 据， 基本上 是 基 于 经验的; 各 种 方 法 的 误 差 都 比
摘
分 析 研究 ， 提 出 了 估算有机物导热系数的计算 模 型 ; 利用 该模 型 计算 了 22 个 体系 74 个 数 据 点 的有机物液体 的导热系数 ， 计算 值 与 实验值 的 总 平 均 相 对 偏 差 3. 18 % ， 计 算 准 确 性 优 于 文 献 方 法; 计 算 结 果 表 明， 利用被 估算物 质 的 摩尔质 量 、 临 界温度 、 正常沸 点 温度 和 临 界 压 缩 因 子 数 据 ， 可以直接预测各种温度下液体有机物 的导热系数 。 关键词: 液体; 有机物; 导热系数; 预测 中图分类号: TQ015． 2 文献标识码: A 文章编号: 1004 － 8901 ( 2011 ) 06 － 0011 － 03
［1 ］ Riedel 法［2］ 较大， 在沸点 前 虽 然 Latini 法 和 Sato-
( 1)
W·m ·K ; C PL 为液 式中， !L 为液体的导热系数， J / ( g · K ) ; ρL 为 液 体 的 密 度， g / cm3 ; 体的等 压热 容， M 为液体的摩尔质量， g / mol。由上式可见， 影响导热 C PL 和 M: 系数的物理量有 ρL 、 M 和 C PL ) !L = f( ρ L 、 ( 2)
2011 年第 49 卷
有机物液体导热系数的计算结果
温度 /K 253． 15 273． 15 293． 15 298． 153 323． 15 298． 15 323． 15 253． 15 273． 15 293． 15 273． 15 293． 15 313． 15 323． 15 273． 15 293． 15 298． 153 253． 15 273． 15 293． 15 303． 15 253． 15 273． 15 293． 15 277． 45 310． 95 273． 15 298． 15 273． 15 292． 75 293． 15 293． 15 298． 15 293． 15 310． 95 293． 15 298． 15 303． 15 285． 15 290． 15 293． 15 298． 15 303． 15 323． 15 336． 15 253． 15 273． 15 298． 15 323． 15 293． 15 313． 15 333． 15 353． 15 303． 15 313． 15 333． 15 353． 15 273． 15 293． 15 303． 15 336． 15 293． 15 313． 15 333． 15 353． 15 373． 15 本文式 相对偏差 /% + 3． 42 + 3． 03 + 1． 94 － 1． 36 － 1． 91 － 3． 54 － 3． 88 + 0． 16 + 0． 48 － 1． 01 － 5． 24 － 5． 79 － 5． 54 － 5． 25 + 0． 61 + 2． 28 + 1． 48 + 0． 27 + 1． 56 + 2． 59 + 0． 97 － 2． 05 － 3． 14 － 4． 22 － 6． 03 － 7． 80 + 0． 73 + 1． 78 + 4． 76 + 4． 74 + 5． 82 － 5． 18 － 4． 18 + 4． 26 + 4． 34 + 5． 56 + 6． 72 + 3． 37 + 0． 64 － 0． 28 － 3． 30 － 2． 59 － 4． 24 － 2． 87 － 1． 73 + 2． 58 + 3． 05 + 5． 91 + 4． 64 + 1． 99 + 2． 68 + 3． 22 + 3． 52 － 1． 92 － 2． 90 － 4． 78 － 6． 68 + 0． 403 + 0． 44 + 0． 45 + 1． 95 + 2． 73 + 3． 16 + 3． 58 + 3． 85 + 4． 13 3． 20 SatoRiedel Latini 式 式相对偏差 相对偏差 /% /% + 4． 08 － 1． 78 + 2． 31 － 1． 03 － 1． 82 － 3． 31 － 3． 68 + 1． 76 + 1． 74 － 0． 06 － 6． 15 － 5． 03 － 6． 04 － 5． 13 + 1． 30 + 2． 63 + 1． 71 + 1． 12 － 3． 82 － 1． 55 － 2． 57 － 5． 67 － 6． 06 － 6． 39 － 4． 34 － 6． 48 + 1． 42 + 2． 31 + 6． 37 － 6． 09 + 7． 18 － 4． 43 － 3． 46 + 5． 32 + 5． 14 + 8． 21 + 9． 32 + 5． 81 + 2． 08 + 1． 07 + 2． 39 － 0． 87 － 1． 81 － 3． 75 － 2． 57 + 4． 44 + 4． 61 + 6． 96 + 5． 57 + 2． 84 + 4． 00 + 4． 33 + 4． 40 － 6． 30 － 7． 03 － 8． 38 － 9． 69 + 2． 11 + 1． 86 + 1． 74 + 2． 87 + 4． 24 + 4． 45 + 4． 68 + 4． 74 + 4． 78 4． 05 － 4． 29 － 4． 77 － 5． 76 － 8． 78 － 9． 12 + 12． 04 + 11． 51 － 1． 27 － 6． 91 － 8． 59 － 17． 48 － 17． 52 － 16． 51 － 16． 30 + 0． 24 + 0． 91 + 1． 12
Petrochemical and Environment Engineering，Puyang Institute of profession Technology，Puyang Henan 457000
Abstract : Based on the Weber equation and Sato relation for calculating the thermal conductivity of liquid，according to analysis and research on the thermal conductivity of organic compound and effective factors ，author has presented the calculating model for estimating the thermal conductivity of organic compound; has calculated the thermal conductivity of organic liquid for 74 data points in 22 systems by using of this model，the total averaged relative deviation was 3． 18% between calculated values and experimented values， accuracy of calculation was better than method from literature; calculating result indicates that thermal conductivity of organic liquid can be predicted under various temperatures using the mole mass， critical temperature，normal boiling temperature and critical compression factor data． Key words: liquid; organic compound; thermal conductivity; prediction
［1 ］ Sato体导热系 数 的 估 算 方 法， 常 用 的 Latini 法 、
导热系数方程和 Sato 法的基 础 上， 将随温度而变化 需由手册 查 取 的 密 度 和 热 容 变 量 用 对 比 温 度 和 压 缩因子来计算， 提出 了 估 算 有 机物 导 热 系 数 的计 算 精度较高的估算式。
［7 ］ 蒸发焓数据， 计算较 繁Βιβλιοθήκη Baidu琐。 本 文 在 Weber 等 人 的
1968 年毕业于太原 作者简介: 王双成( 1944 年 － ) ， 男， 山东平陆人， 工学院化工系， 教授， 从事化工热力学性质的研究工作。
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化肥设计
表1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 系统 丙酮
都 可 以 使 用， 但 其 误 差仍 然 比 较 大， 有 时 可 能 达到 15% 以上。Latini 法［1］针对 不同 类 型 有 机物 需要 采 用 不 同 的 方 程 参 数， 使 用 不 太 简 便; 而 Missenard 法
［3 ］
、 RobbinsKingrea 法需要 组 分 的 密 度 和 热 容 及
液体 的 导 热 系 数是物 质 重 要 的 传 递 性 质 和 热 物 理 性 质， 它 在 传质、 传 热 和流 体 流动 过 程的设计 和研究中是不可缺 少 的， 因 此 导 热 系 数 模 型 的研 究 一 直 很 受 重 视， 其中 对于 计 算精 度 高、 适用范围广 且使用简 便 的 估 算 模 型 的研 究 具 有 重 要 意义。 液
Reckoning for Thermal Conductivity of Organic Compound of Liquid
WANG Shuang-cheng，SHI Yu-bing ( 1 ． Department of Technology Teaching，Henan Radio and TV University，Zhengzhou Henan 450008 China; 2 ． Department of China)