Индивидуальное задание №1

Индивидуальные задания к лабораторной работе №1
1.3.1 Плотность нефти при температуре 20 °С равна 845 кг/м3.
Вычислить плотность той же нефти при температуре 5 °С.
(Использовать формулы (1.5) и (1.7)).
Ответ. 855,5 кг/м3.
1.3.2 Плотность нефти при температуре 5 °С составляет 875 кг/м3.
Вычислить плотность той же нефти при температуре 20 °С.
(Использовать формулы (1.5) и (1.7)).
Решение
Согласно (1.6) имеем уравнение:
875
20 5 .
20 1
Коэффициент ξ полагаем сначала соответствующим плотности
нефти при Т = 5 °С: ξ = 0,000782 (табл. 1.9). Тогда:
875
864,9 кг / м3 .
20
1 0,000782 15
Поскольку найденное значение плотности ρ20 принадлежит тому
же интервалу, для которого принято значение коэффициента ξ, то
полученный результат в дальнейшем уточнении не нуждается.
Ответ. 864,9 кг/м3.
1.3.3 Плотность зимнего дизельного топлива при температуре 12 °С
составляет 840 кг/м3. Какова будет его плотность при температуре 18 °С?
Решение
Согласно (1.5) имеем
840
20 12 ;
20 18 .
20 1
18
20 1
Отсюда получаем:
840 1 8
1 2
;
.
18 840
1
2
1
8
18
Если положить ξ = 0,000882 таким же, как и для нефти с
плотностью 820–839 кг/м3, то для ρ18 получаем:
835,6 кг / м3
18 840 1 2 0,000882 / 1 8 0,000882
Тогда
834,1 кг / м3 .
20 840 / 1 0,000882 20 12
Это значение находится в том же диапазоне плотностей, для
которого справедливо выбранное значение ξ = 0,000882, следовательно,
полученный результат в дальнейшем уточнении не нуждается.
Ответ. 835,6 кг/ м3.
1.3.4 Уровень нефти (ρ20=850 кг/м3) в вертикальном
цилиндрическом резервуаре составлял утром 9 м, считая от дна
резервуара. Определить, насколько изменится этот уровень днем,
когда средняя температура жидкости увеличится на 7 °С.
Решение
Запишем уравнение (1.5) для двух значений плотности – утренней
и дневной:
20 Т ут ,
20 Т дн ,
ут
20 1
дн
20 1
где ρут, ρдн и Тут, Тдн – утренние и дневные плотности нефти и
температуры, соответственно.
Из этих уравнений находим изменение плотности Δρ:
Т дн Т ут 850 0,000831 7 4,94 кг / м3 .
ут
дн
20
Поскольку масса нефти в резервуаре не изменилась, то должны
иметь место равенства:
ут Н ут S
дн Н дн S
ут Н ут
дн Н дн ,
где S – площадь дна и Н – уровень нефти в резервуаре.
Можно записать:
Н ,
ут Н ут
дн H ут
где ΔН – изменение уровня нефти в резервуаре.
Тогда:
H ут
H ут
ут
дн
H
.
ут
дн
Дневная плотность нефти ρдн нам неизвестна. Но она
незначительно отклоняется от плотности нефти при 20 °С, т. е. от 850
кг/м3, поэтому с достаточной степенью точности имеет место равенство:
4,94
5,812 10 3 .
850
дн
Тогда находим ΔН:
H 9 5,812 10 3 52,3 10 3 , ì
Ответ. Уровень нефти повысится на 5,23 см.
1.3.5 В вертикальном цилиндрическом резервуаре d = 4 м хранится
100 т нефти, плотность которой при 0 °С ρо = 850 кг/м3. Определить
изменение уровня в резервуаре при изменении температуры нефти
от 0 до 30 °С. Расширение резервуара не учитывать. Коэффициент
теплового расширения нефти принять равным ξ = 0,00072 1/градус.
Решение
Объем, занимаемый нефтью при температуре 0 °С:
m 100 103
V
118 ì 3 .
850
В соответствии с формулой (1.5) изменение объема при изменении
температуры на 30 °С:
V
V T 0,00072 118 30 2,55 ì 3 .
T
Изменение уровня нефти в резервуаре:
4 V 2,55 4
h
0,203 ì .
d 2 3,14 16
Ответ. Уровень нефти повысится на 0,203 м.
1.
2.
3.
4.
Переведите плотность нефти при температуре 20 оС (см условие
задачи 1.3.1) в градусы API.
Построить зависимости плотности нефти от содержания смол и от
содержания асфальтенов по данным табл. 1.1 и от содержания
парафинов – по данным табл. 1.2. Охарактеризовать вид
полученной зависимости.
Сравнить плотность углеводородов разных классов (алканы,
нафтены, арены) с одинаковым числом атомов углерода, используя
таблицы П1, П2, П3 Приложения. Сделать заключение по
изменению плотности углеводорода в зависимости от класса.
Выполненное задание оформить в виде отчета.
Таблица 1.11
Исходные данные к индивидуальным заданиям
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Задача 1.3.1
20,
кг/м3
750
755
760
765
770
775
780
785
790
795
Задача 1.3.2
t2, оС
t1, оС
10
8
3
6
9
12
24
17
4
1
10
8
3
6
9
12
19
17
4
1
1,
Задача 1.3.3
3
кг/м
940
935
930
925
920
915
910
905
900
895
t1, оС
10
8
3
6
9
12
14
17
4
1
1,
3
кг/м
940
935
930
925
920
915
910
905
900
895
t2, оС
16
12
10
18
15
19
18
21
14
6
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
800
805
810
815
820
825
830
835
840
845
850
860
865
870
875
880
885
890
895
900
11
14
15
7
14
3
10
15
8
18
23
12
16
11
14
9
7
5
15
10
11
14
15
7
14
3
10
15
8
18
19
12
16
11
14
9
7
5
15
10
890
880
870
855
845
835
830
825
820
810
805
800
790
780
770
855
875
890
850
830
11
14
15
7
14
3
10
9
8
18
19
12
15
11
14
9
7
5
15
10
890
880
870
855
845
835
830
825
820
810
805
800
790
780
770
855
875
890
850
830
17
22
19
13
18
7
14
17
12
23
24
17
19
15
21
22
12
18
29
17
Таблица 1.12
Исходные данные к индивидуальным заданиям
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
*
Задача 1.3.4
20,
кг/м3
750
755
760
765
770
775
780
785
790
795
800
805
810
815
820
825
830
835
840
860
865
870
875
880
885
890
895
900
845
810
–
Задача 1.3.5*
Н, м
+ t, оС
d, м
m, т
10,2
8,5
7,8
6,5
9,2
10,0
9,4
7,4
5,9
7,9
11,4
10,3
7,6
8,7
9,3
8,3
8,0
10,1
8,6
9,5
8,7
7,9
10,2
6,9
8,2
9,0
8,5
7,4
8,9
9,0
8
5
7
6
10
8
5
7
6
10
8
5
7
6
10
8
6
7
9
8
7
6
9
5
8
7
6
9
5
12
12
15
19
23
34
46
10
15
19
21
28
40
46
61
89
12
15
19
23
34
46
10
15
19
21
28
40
46
61
89
940
1870
2967
4300
9060
16000
855
1810
2835
4385
9167
18390
25750
40600
87540
850
1710
2475
3770
8028
14175
757
1600
2500
3870
9200
17800
25160
42000
84400
коэффициент
ξ
принять
20,
кг/м3
940
935
930
925
920
915
910
905
900
895
890
880
870
855
845
835
830
825
820
815
810
805
800
795
790
895
855
850
885
815
по
t1, оС t2, оС
10
8
3
6
9
12
14
17
4
9
11
14
15
7
14
3
10
15
8
9
11
14
15
7
14
8
10
15
13
16
табл.
1
13
12
16
0
27
3
7
13
15
19
28
30
16
29
21
26
28
22
25
23
30
3
24
2
28
30
25
27
32
1.9.
1.4. Приложение
Таблица П1
Физические свойства некоторых метановых углеводородов [1]
Углеводород
Метан
Этан
Пропан
Бутан
Пентан
Гексан
Гептан
Октан
Нонан
Декан
Ундекан
Додекан
Тридекан
Тетрадекан
Пентадекан
Гексадекан
Формула
Молекулярная масса
Плотность, г /см3
Показатель
преломления
СН4
С2Н6
С3Н8
C4H10
C5H12
C6Hl4
C7H16
C8H18
С9Н20
С10Н22
С11Н24
С12Н26
C13Н28
C14H30
Cl5H32
C16H34
16,04
30,07
44,09
58,12
72,15
86,17
100,20
114,22
128,25
142,28
156,30
170,33
184,35
198,38
212,41
226,43
0,3000
0,4570
0,5077
0,5845
0,6312
0,6640
0,6882
0,7069
0,7217
0,7341
0,6442
0,7526
0,7607,
0,7677
0,7721
0,7773
–
–
–
–
1,3575
1,3748
1,3876
1,3974
1,4054
1,4119
1,4172
1,4216
1,4256
1,4289
1,4319
1,4345
Температура, °С
застывания
–
–
–
–
–
–
–90,6
–56,8
–53
–30
–26,5
–12
–6,2
+6,5
+10
+18,0
кипения
–161
–88
–42
–0,5
+36,0
68,7
98,5
125,7
150,8
174
196
216
235,4
253
271
287
Таблица П2
Физические свойства некоторых нафтеновых углеводородов [1]
Углеводород
Формула
Молекулярная масса
Циклопропан
С3Н6
42,07
Циклобутан
Циклопентан
Циклогексан
Циклогептан
Циклооктан
Циклононан
Декалин
Адамантин
Дициклогексил
С4Н8
C5H10
С6H12
С7Н14
C8H16
C9H18
C10H18
C10H16
C12H22
56,10
70,13
84,15
93,18
112,21
126,23
138,25
136,24
166,3
Плотность
0,6720
(при
–30 °С)
0,6946
0,7454
0,7785
0,8100
0,8305
0,8503
0,8963
1,07
0,8644
Температура, °С
Показатель
преломления
застывания
кипения
–
–
32,8
–
1,3650
1,4065
1,4262
1,4490
1,4587
1,4666
–
1,4776
–65
–93
+6,5
–12
+14,4
–
–43
269
+28
12,5
49,3
80,7
118,8
151,1
178,4
197,7
–
238,5
Таблица П3
Физические свойства некоторых ароматических углеводородов [1]
Углеводород
Бензол
Нафталин
Антрацен
Пирен
Формула
Молекулярная масса
Плотность
С6Н6
C10H8
C14H10
C16H10
78,00
128,18
178,24
202,26
0,8790
1,170
1,220
1,287
Температура, °С
плавления
+5,5
+80,2
+216
+150
кипения
80,1
218,0
342,0
362,0
Показатель
преломления
1,5017
1,58
–
–