原文
，卷:12(3)气相中从外部源提供给加热或压缩醇(C3-C12)的能量的估计
- *通信:
-
Franco Junior MRPPG生物燃料，乌伯兰迪亚联邦大学，Av. João Naves de Ávila, 2121-Santa Mônica, Uberlândia-MG, 38408-100，巴西
电话:5534997793009;电子邮件: (电子邮件保护)
收到日期:2017年10月7日接受日期:2017年12月11日发表日期:2017年12月14日
引用:Franco Junior MR, Lamounier KFR, Rocha NRAF，等。估计能源从外部来源供应以加热或压缩气相醇(C3-C12)。物理化工学报，2017;12(3):116
摘要
时间的流逝能源在过程中是一般领域的前沿研究能源应用程序。在本文的量能源在加热或压缩时，用热力学方程对气相系统进行了估计。首先，我们选择了不同的醇系，从C3到C12，讨论了链上碳原子数的影响。其次，用Peng-Robinson方程表征pVT系统的行为。同时，分析了温度和压力水平的影响。
结果表明，花了能源对于等压加热，在压力范围(1atm - 15atm)的数值非常相似。链上碳的数目对醇的加热结果有很大影响，对pdV积分的解也有很大影响。对于等温压缩，当该过程发生在低压力(1atm到5atm)，花费的金额能源几乎对所有被研究的酒精都是恒定的。同样，在相同的压力范围内，随着温度的升高，能源压缩增加。因为没有pdV项的影响，内部的能源改变可以被认为是相同的花费能源在这个过程中。本工作的主要结论将有助于未来节能设备的发展，如燃烧电机。
关键字
能源;醇;Eos;热力学;压缩;加热
简介
压缩和加热有多种用途，其中一些可以列出:为燃烧提供过程流体，通过管道运输过程流体，为反应提供加热或压缩流体等等，以及在过程中循环过程流体。
热或压缩发动机的设计可以更好地进行估计的目的是有关的过程中流体的行为。在生物燃料工业中大量使用酒精[1通常在使用前必须压缩或加热。对废热进行了估计能源将有助于估计过程的成本，这是很容易计算的。
可再生能源例如太阳能[2-4]，地热[5，6),浪费热(7-9]可作为加热或压缩系统的重要来源。然而,热能源必须转换成电能或功。如果考虑到热电转换效率，就必须计算出热的量能源在这个过程中。
本文论证了对花费的计算或预测能源压缩或加热一些气态醇(C3.- C12)，当物理性质可用热力学简单方程得到时，可以得到无相变。最近有关材料压缩、膨胀和加热的研究使用了三阶Birch- Murnaghan状态方程(B-M EoS) [10，11]作为pVT关系，本文用Peng-Robinson三次状态方程[12，13]，之前没有工作提出过。
方法
有两种不同的能量，分别是热能和机械能，所以我们选择了主要的能量能源对系统性能进行评估。
在本工作中，有两种估计量能源为了改变气态醇的热力学性质，我们做了如下的工作:
等压加热
当应用于只有内部的封闭系统时能源变化首先发生法律热力学的[12]可以用来计算的数量能源在过程中被数学地表示为
(1）
Δ在哪里U的最终值和初始值之差是否给出了有限变化U．在等压过程中，可以用下面的公式来估计
（2）
热问pdV积分所给出的功和热量都是有限量的;它们不是系统的属性。导数V的值2和V1解彭-罗宾逊方程[12，13]在(p,T2)和(p,T1分别)。此外,Cp为DIPPR数据库或[提供的恒压下的摩尔容量14]。
等温压缩
对于等温压缩，热量的估计与上述相同;然而，pdV的积分和ΔU的项将使用以下表达式计算:
（3）
（4）
式中，a、b为Peng-Robinson (P-R)方程的参数，通过数值求解P-R方程得到Eq.(3)的导数。
C的实验数据或拟合方程p来自DIPPR数据库或由[14]。
否则，对于所使用的系统，选择是检查一类在分子结构和极性上不同的醇流体。为了比较分子链的影响和所用基本方程项的影响，表1 - 4报告也得到了C3.- c12研究。临界常数和无中心因子(ω)来自[14]。
| 1自动取款机 | 5自动取款机 | |||
|---|---|---|---|---|
| 400k - 500k | 600 k -700 k | 400k - 500k | 600 k -700 k | |
| 丙胺 | 2701 | 3511 | 2667 | 3500 |
| 2 -丁醇 | 3445 | 4480 | 3392 | 4465 |
| 2-pentanol | 4172 | 5492 | 4094 | 5473 |
| 1-hexanol | 4913 | 6468 | 4718 | 6440 |
| 1-heptacanol | 5249 | 8688 | 6233 | 7421 |
| 1-nonanol | 7185 | 9439 | 7312 | 9371 |
| 1-decanol | 7941 | 10429 | 8073 | 10336 |
| 1-undecanol | 8702 | 11421 | 8836 | 11301 |
| n-dodecanol | 9450 | 12409 | 9543 | 12122 |
表1。能源(cal/mol)用于纯酒精在低压力(1atm和5atm)。
| 10自动取款机 | 15自动取款机 | |||
|---|---|---|---|---|
| 400k - 500k | 600 k -700 k | 400k - 500k | 600 k -700 k | |
| 丙胺 | 2539 | 3484 | 2508 | 3938 |
| 2 -丁醇 | 3287 | 4441 | 3548 | 4405 |
| 2-pentanol | 4127 | 5439 | 4277 | 5366 |
| 1-hexanol | 5024 | 6373 | 5022 | 6238 |
| 1-heptacanol | 5987 | 7283 | 5987 | 7400 |
| 1-nonanol | 7310 | 9316 | 7308 | 9539 |
| 1-decanol | 8072 | 10534 | 8070 | 10531 |
| 1-undecanol | 8834 | 11527 | 8832 | 11524 |
| n-dodecanol | 9597 | 12518 | 9594 | 12515 |
表2。能源(cal/mol)用于在中等压力(10atm和15atm)下等压加热纯酒精。
| 400 K | 700 K | |
|---|---|---|
| 丙胺 | 4219711 | 12870813 |
| 2 -丁醇 | 4238073 | 12871334 |
| 2-pentanol | 4270368 | 12874343 |
| 1-hexanol | 4423293 | 12879974 |
| 1-heptacanol | 4347819 | 12885974 |
| 1-nonanol | 4160889 | 12910944 |
| 1-decanol | 4056524 | 12931636 |
| 1-undecanol | 4001850 | 12956371 |
| n-dodecanol | 3796365 | 12991044 |
表3。能源(cal/mol)用于纯酒精在1atm到5atm两个不同温度下的等温压缩。
| 400 K | 600 K | 800 K | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5台ATM -10台ATM | 10台ATM -20台ATM | 5台ATM -10台ATM | 10台ATM -20台ATM | 5台ATM -10台ATM | 10台ATM -20台ATM | |
| 丙胺 | 0.8433 | 0.4441 | 1.4830 | 1.5180 | 2.628 | 2.636 |
| 2 -丁醇 | 0.7221 | 0.3282 | 1.4900 | 1.5970 | 2.630 | 2.647 |
| 2-pentanol | 0.6278 | 0.3283 | 1.5030 | 1.6970 | 2.634 | 2.670 |
| 1-hexanol | 0.3282 | 0.3283 | 1.5410 | 1.4460 | 2.640 | 2.722 |
| 1-heptanol | 0.3283 | 0.3283 | 1.6340 | 1.0910 | 2.649 | 2.837 |
| 1-nonanol | 0.3282 | 0.3283 | 1.5840 | 0.7389 | 2.685 | 2.901 |
| 1-decanol | 0.3283 | 0.3283 | 1.4250 | 0.7386 | 2.724 | 2.646 |
| 1-undecanol | 0.3283 | 0.3283 | 1.2670 | 0.7386 | 2.792 | 2.322 |
| n-dodecanol | 0.3283 | 0.3283 | 0.7386 | 0.7386 | 2.889 | 1.979 |
表4。能源(Q.106， cal/mol)用于在三个不同的温度和两个极限下对纯酒精进行等温压缩。
结果与讨论
显然，计算为能源用于压缩和加热流体是一种常见而经典的工艺。因此，获得准确可靠的醇类体系的测定结果是研究的关键。计算了9种醇系，如:2-丙醇，2-丁醇，2-戊醇，1-己醇，1-庚醇，1-壬醇，1-癸醇，1-十一醇和正十二醇(C3.- c12)．其中，实验摩尔热容、临界性质、偏心因子以及确定极限和区间的饱和压力方程均在DIPPR数据库中，并参考了目前已有的相关文献值[DDB]。基于理论模型并在操作条件下，进行了压缩和加热过程的模拟算例，如图所示表1 - 4．在表1 - 2的计算量能源用于在低醇的中等压强是压强和链上碳原子数的函数。用不同的压力和两个温度区间作了比较。果然，有关的能源用于热值随着碳数的增加而升高。
随着压力的升高，其变化不大，在接近临界温度的加热区间，其数值略高。
为了分析醇系的性能，并与长链醇系进行比较，本节讨论了醇系的关键操作参数，并给出了压力(1 atm ~ 15 atm)和温度(400 K ~ 800 K)的变化范围表3和表4用于压缩过程。在相同的压力范围内，随着温度的升高，热的量能源压缩增加。一般来说，对于50%的温度升高，热量消耗的量能源一式三份。在低和温和的温度，花能源压缩效果随碳链长度的增加而减小。
臼齿内部能源和相应的项pdV报告在图1．可以看出，摩尔热力学能比pdV的积分要高得多。因此，在以后的计算中，如果为，则可以忽略第二项能源必须被量化。我们的结果还可以有用地表示为摩尔内能(DU)和pdV作为碳原子数的函数的积分(n)、压力及温度[图2-5]。
图1:内部关系能源并对部分案例进行pdV积分。
图2:压力对内部的影响能源每个系统的温度从400k到500k。
图3:压力和醇类对pdV积分项的影响。
图4:温度和醇类对DU项的影响
图5:研究了温度对所有醇的DU项的影响
图2说明了压力(P)对每个系统的DU(或?U)项的影响，该系统在400 K-500 K的温度变化中加热。由于所测试的化合物组的pVT行为，系统的选择压力可以根据需要进行调整。从图中可以看出，在此压力范围内，计算结果不受压力的影响;否则它们几乎不受碳链上碳数的影响。
在这两个过程中，pdV的积分都受到压力水平的影响。图3描述了加热过程的结果，除1atm外，所有数据都受到碳原子数的影响。尽管是一个重要的项，但与热力学能相比，它的值太小了，可以忽略不计。
在图4,在低压力增大时，对n (C原子数)的热量进行了观察能源保持不变。否则，对于中等压力和较高温度的热量能源随着n的增加而减少。这是由于进步患病率色散相互作用有助于高项的稳定性，表现为每个亚甲基单位几乎恒定的减少。
温度对DU项的影响示于图5．可以看出，醇的计算DU的平均增加是由于分子的维数逐渐增加，相应的分散性相互作用增加。
结论
对pdV积分的影响不明显，对等压加热和等温压缩的影响也不明显能源即使被忽视，也是合理的。总结，内部能源变化可以看作是热的变化能源在所有流程中使用。
根据压力的范围和温度的高低，所消耗的量能源可以影响或不影响碳原子的数量的系统。
确认
这项工作得到了UniRV-里约热内卢佛得州大学的支持，该大学提供奖学金(批准号30-Public Notice 01/2016 PRPPG/UniRV)。
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