Коэффициент объемного расширения этиленгликоля: Расчет объема расширительного бака для системы отопления

Коэффициент расширения теплоносителя пропиленгликоля | teplonositeli-pro.ru

Под коэффициентом теплового расширения любого тела понимают физическую величину, которая характеризует относительное изменение его объёма или линейных размеров при изменении (увеличении) температуры на 1К (˚С) при постоянном давлении. На практике более заметно расширение либо уменьшение объёма на примере жидкостей при их нагреве либо охлаждении, соответственно, по сравнению с твёрдыми телами. Изменение объёма обозначается показателем в виде коэффициента объёмного расширения: β = 1/V, К^-1 (˚С^-1).

Поскольку пропиленгликоль не может использоваться в чистом виде в качестве теплоносителя (состава низкозамерзающего всесезонного), ввиду его повышенной вязкости и коррозионной активности по отношению к металлам и сплавам, правильнее говорить о применении его водных растворах различной концентрации, в которые вводится пакет антикоррозионных присадок.

Водопропиленгликолевые составы низкозамерзающие всесезонные или жидкости охлаждающие для теплообменных систем относятся к одной из наиболее востребованной группе теплообменных жидкостей (после воды), применяемых в отопительной аппаратуре. Это обусловлено их довольно низкой температурой начала кристаллизации, что позволяет применять их и в зимний период (отопительный сезон).

К тому же они не столь токсичны как растворы этиленгликоля и не наносят вреда окружающей среде, хотя и обладают свойствами присущими гликолям. При низких отрицательных температурах окружающего воздуха они не переходят в твёрдую структуру льда (как это происходит с водой) и сохраняют работоспособность теплообменных систем.

Для чего необходимо знать коэффициент расширения?

Большинство автономных систем теплоснабжения спроектированы для применения воды, либо иногда – составов низкозамерзающих всесезонных, в качестве теплоносителя. Поэтому при расчётах и выборе аппаратов системы теплообмена (расширительной ёмкости) для них, учитываются и физические параметры.

Но если в качестве альтернативы будет использоваться не обычная техническая вода, нужно учитывать, что коэффициент расширения теплоносителя на основе пропиленгликоля (антифриза) будет другим. Его вычисляют для внесения необходимых корректировок, проверки соответствия объёма емкости расширительного бака.

Использование антифриза может привести к «завоздушиванию» отопительной системы. Этот процесс – результат более высокого (если сравнивать с водой) коэффициента температурного расширения теплоносителя на основе пропиленгликоля. В итоге объёма емкости расширительного бака оказывается недостаточно для его заполнения. Поэтому излишки антифриза при нагреве его до рабочей температуры (обычно это около 85 °C) сбрасываются путем слива через предохраняющий клапан.

После снижения тепловой нагрузки требуется подпитка системы теплообмена рабочей средой. Для этого используется вода, в которой содержатся растворённый воздух, который выделяется из жидкой фазы в результате нагрева. Все это провоцирует образование воздушных пробок, вызывающих серьезные аварии в системе отопления и поломки отдельной аппаратуры. На практике этот процесс хорошо демонстрируется во время эксплуатации двигателей внутреннего сгорания автотранспортной техники, когда система их охлаждения не обеспечивает нормальной работы и начинает «закипать».

Зависимость величины коэффициента расширения от температуры

Величина коэффициента объёмного теплового расширения теплоносителей на базе водных растворов пропиленгликоля зависит не только от его концентрации (содержании) в растворе, но и от температурного диапазона системы теплообмена в которой применяется теплоноситель. Существуют материалы и диапазоны температур, даже для воды когда, в узком интервале температур от 0˚С до + 4˚С, величина коэффициента отрицательная. Рассматриваемый коэффициент для теплоносителей на основе пропиленгликоля увеличивается с ростом температуры. Конкретные величины коэффициента объёмного расширения и динамику его увеличения при повышении температур для антифризов можно найти в справочной литературе.

Теплоноситель, в основе которого содержится пропиленгликоль, имеет значительно больший коэффициент расширения при нагреве, по сравнению с водой, поэтому рекомендуется подбирать бак для такой системы отопления большего объема. В отличие от воды, теплоемкость такого теплоносителя меньше на 15%. Это приводит к ухудшению условий теплообмена и требует монтажа дополнительных радиаторов, обладающих максимальной мощностью.

Кроме теплового расширения в результате нагрева, в теплоносителе на базе пропиленгликоля могут происходить необратимые изменения его химического состава в результате перегрева. Поэтому допускать повышение температуры антифриза до максимальных показателей не рекомендуется. Для объектов, где в отопительных системах требуется применение теплоносителей на основе водных растворов пропиленгликоля, гарантирующих экологическую безопасность, можно приобрести такую продукцию у компании «Савиа», которая занимается производством теплоносителей широкой номенклатуры.

Предлагаемые теплоносители сертифицированы, соответствуют международным и российским нормам качества. Составы подходят для обеспечения работы отопительных установок в жилых домах, на предприятиях пищевой промышленности. В случае утечки пропиленгликолевого антифриза исключается вероятность отравления.

Коррекция объема расширительного бака

Опубликовано: 02 ноября 2015 г.

6139

Во многих регионах России устойчивая работа автономной системы теплоснабжения в осенне-зимний период  обеспечивается применением теплоносителя с низкой температурой замерзания. В подавляющем большинстве случаев  используются гликолевые смеси, физико-химические характеристики которых отличаются от параметров воды.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Уже более полутораста лет назад в России стали широко применяться системы отопления с теплоносителем. В большинстве случаев это  было водяное или паровое отопление. Еще примерно через сто лет начался переход от открытых систем отопления к закрытым, важным элементом которых стал расширительный бак (экспансомат), назначение которого состояло в компенсации температурного расширения теплоносителя (

рис.1).

Рис.  1. Конструкция современных мембранных баков

В том случае, если автономная система теплоснабжения была изначально спроектирована в расчете на использование в качестве теплоносителя воды, исходя из ее физических параметров подбирался тип и главное объем расширительного  бака. Однако гликолевые смеси имеют другой коэффициент объемного теплового расширения, кинематическую вязкость и теплоемкость (табл.1). Поэтому смена типа теплоносителя с переходом на гликолевые смеси требует и корректировки отопительной системы, в частности, проверки емкости расширительного бака и при необходимости ее коррекции (замены бака).

Для определения массового расхода (М) теплоносителя требуется рассчитать необходимое отопительной системой количества тепла. Затем расход определяется по формуле:

M = 3,6 × ΣQ_i/c × ∆t), кг/ч,

где ΣQ_i – требуемый тепловой поток , Вт; с – удельная теплоемкость теплоносителя, кДж/кг•˚С, ∆t = t_1т – t_2т – разность температур теплоносителя на входе и выходе из системы, ˚С.

Объемный расход в м³/ч определяется делением полученного значения на удельный вес теплоносителя. При смене теплоносителя значение имеет увеличение объемного  расхода относительно воды – V_a/V_в, где V_а и V_в – соответственно, объемы гликолевой смеси и воды. Причем объем первой зависит также от типа гликоля и его концентрации, которые в свою очередь подбираются, исходя из условий эксплуатации. Например, при понижении температуры замерзания смеси на основе этиленгликоля от –20 до –67 ˚С объемные расходы возрастают на 6 и 12 %, соответственно (

рис. 2).

Рис. 2. Зависимость  относительного объемного расширения от температуры теплоносителя:

а – вода; б – водный раствор моноэтиленгликоля 45 %

А в системах ГВС с бойлером косвенного нагрева можно применять только нетоксичный, но, увы, более дорогой пропиленглиголь. Коэффициент теплового расширения его растворов, значительно отличающийся от водяного, близок к соответствующим  значениям моноэтиленгликолевых водных растворов (табл.2).

Опасный воздух

Переход на антифриз может приводить к завоздушиванию отопительных систем: ведь он имеет более высокий по сравнению с водой коэффициент объемного расширения и емкости расширительного бака, рассчитанного на ее использование, что может оказаться недостаточно.   Поэтому при нагреве теплоносителя до рабочих температур (в среднем 85 ˚С) его излишек может быть сброшен через предохранительный клапан. Затем при снижении тепловой нагрузки потребуется подпитка системы, которая обычно осуществляется водой. Растворенные в ней газы выделятся при нагреве и приведут к образованию  воздушных пробок, появление которых чревато уже серьезными авариями.

Минимально необходимый объем расширительного бака в закрытой системе отопления можно рассчитать по формуле:

V_b = (V_1b + ∆V_r) × (P₂ + 1)/( P₂ + P₁), м³,

где V_1b – начальный объем теплоносителя в баке при холодной системе отопления, м³; ∆V_r – значение расширения теплоносителя при нагреве до рабочей температуры, м³; P₂ – давление в расширительном баке при рабочей температуре, бар; P₁ – давление в расширительном баке до заполнения системы теплоносителем, бар.

Значение ∆V_r рассчитывается как произведение общего объема теплоносителя в системе, среднего в рабочем температурном диапазоне коэффициента объемного расширения (k)  и этого диапазона. Его значение обычно принимается равным 60 ˚С (∆t = t_ср – t₀ = 80 – 20, ˚С).

При переходе с воды на антифриз важно соотношение V_2b/V_1b, где V_2b и V_1b  –соответственно, объемы расширительного бака для низкотемпературного теплоносителя и воды. Замена ее на гликолевые растворы концентрацией 40–45 % и, соответственно, с температурой начала кристаллизации 30–35 ˚С в отопительных системах мощностью до 100 кВт потребует увеличения номинальных объемов расширительных баков на 5–15 %, в более производительных системах коррекцию лучше проводить, используя графики зависимости объема от мощности и типа теплоносителя (

рис.3) или таблицы пересчета.

Рис. 3. Зависимость объема расширительного бака от мощности системы отопления:

а – вода; б – водный раствор моноэтиленгликоля 45 %

Важнейший параметр для антифризов – максимальные рабочие температуры. Кипеть при атмосферном давлении большинство гликолевых растворов начинает при 104–112 °C. Однако некоторые производители заявляют рабочие температуры значительно выше, до 150 ˚С и даже больше,  вполне приемлемые для гелиосистем. Принципиальное значение этот параметр имеет потому, что в отличие от воды при превышении допустимой температуры происходит необратимое разложение гликолевых растворов.

Поэтому выбор расширительного бака с запасом на запредельное увеличение температуры смысла не имеет: даже небольшой локальный перегрев приводит к столь серьезным деструктивным изменениям, что должен в принципе потребовать замены всего гликолевого теплоносителя.

Очень важно то, что гликолевые смеси имеют повышенную по сравнению с водой проницаемость или текучесть. Причем вероятность возникновения протечек тем больше, чем больше в отопительной системе соединений. А течи часто обнаруживаются при ее остывании, когда возникают проницаемые для антифриза микроканалы. Поэтому все соединения, выполненные ранее при установке расширительного бака, должны быть доступны для ревизии, не скрыты под облицовкой или замоноличены.

Таблица. 1. Физические характеристики теплоносителей

Параметр	Единица измерения	Вода	Моноэтиленгликоль 45 %	Моноэтиленгликоль 60 %
Температура замерзания	°С	0	–30	–48
Плотность*	кг/м3	972	1029	1048
Теплоемкость*	кДж/кг×°С	4,2	3,7	3,5
Кинематическая вязкость*	сСт	0,37	1,4	1,8
Коэффициент объемного теплового расширения	°С-1	4,5×10-4	5,3×10-4	6,0×10-4

*При t = 80 °С

Таблица 2. Физические характеристики водного раствора пропиленгликоля 47 %

Параметр	Единица измерения	Значение
Температура замерзания	°С	–30
Плотность*	кг/м3	999
Теплоемкость*	кДж/кг×°С	3,82
Коэффициент расширения	°С-1	6,73×10–4

Статья опубликована в журнале «Аква-Терм» №3 (87) 2015, рубрика «Мастер-класс»

Статьи

Поделиться:

вернуться назад

Очистка и обеззараживание при кондиционировании
Экономия и учет тепла/ С. Никитина
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ПРОИЗВОДСТВА КОТЛОВ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ/ Н. Серов, Е. Сибирко
Модельный ряд низкотемпературного оборудования De Dietrich пополнила новая серия напольных чугунных котлов NeOvo EcoNOx

Объемные свойства водных растворов этиленгликолей в интервале температур 293,15–318,15 К

На этой странице

енгликоль (ЭГ), диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтилен гликоль (ТЭГ) измеряли при температуре от 293,15 до 318,15 К и моляльности в диапазоне от 0,0488 до 0,5288 моль·кг ^-1 . Объемы всех исследованных растворов при определенной температуре линейно зависели от моляльности растворенного вещества; по этой зависимости были определены парциальные молярные объемы при бесконечном разбавлении для всех растворенных веществ. Было обнаружено, что парциальные молярные объемы при бесконечном разбавлении не зависят от концентрации и незначительно увеличиваются с повышением температуры. Парциальные молярные объемы при бесконечном разбавлении или предельные кажущиеся молярные объемы этиленгликолей подгоняли к линейному уравнению с количеством оксиэтиленовых групп () в молекуле растворенного вещества. Из этого уравнения был получен постоянный вклад концевых () и () групп в объемные свойства. Коэффициент теплового расширения () для всех исследованных растворов рассчитывался при температурах от 29от 3,15 до 318,15   К. Коэффициенты теплового расширения для всех растворенных веществ увеличиваются с повышением температуры и моляльности. Значения () превышали значение коэффициента теплового расширения чистой воды.

1. Введение

Эффекты смешивания для тысяч химических соединений и их смесей, используемых в промышленности, довольно трудно узнать; следовательно, большое значение имеет знание термодинамических свойств, таких как плотности, а также избыточные молярные объемы, парциальные молярные объемы и кажущиеся молярные объемы органических смесей при различных температурах. Большое значение в физической химии имеют сольватация растворенного вещества в определенном растворителе и различные типы взаимодействий растворяемое вещество-растворитель и растворитель-растворитель [1].

Анализ многокомпонентных жидких смесей с точки зрения молярной доли или моляльности, а также их термодинамических и объемных свойств важен для проектирования промышленных процессов. Эти свойства также важны при поиске моделей, способных связать молекулярную структуру и макроскопические свойства жидкостей [2]. При образовании жидкой смеси происходят изменения взаимодействий молекул, и становится очевидной разница в упаковке компонентов. При наличии развитой сети водородных связей хотя бы в одном из растворителей свойства смеси изменяются особым образом [3].

Физические свойства жидких смесей очень важны для понимания природы молекулярных взаимодействий между молекулами жидких смесей. Такие свойства жидких смесей полезны при конструировании различного транспортного и технологического оборудования в химической промышленности [4].

Амфифильная молекула имеет одновременно полярную и неполярную группу. В водных растворах эти молекулы могут самоассоциироваться в агрегаты, называемые мицеллами [5], где контакт между водой и углеводородом значительно снижается, в то время как полярные группы сохраняют свою гидратацию. При этом основной вклад в свободную энергию вносит устранение неблагоприятных контактов углеводород-вода, взаимодействий головных групп и межагрегатных взаимодействий [6, 7].

Гидратационные свойства растворенных веществ, т. е. органических молекул и биомолекул в водных смесях, вообще комплексно отражают совокупный эффект различных гетерогенных взаимодействий вокруг растворенного вещества. Гидрофильная и гидрофобная гидратация и взаимодействие являются центральными темами химии и физики жидкого состояния. Стык гидрофильного и гидрофобного эффектов друг с другом приводит к деструктивному или, при определенных условиях, кооперативному взаимодействию [8].

Этиленгликоли представляют собой очень интересные растворители благодаря наличию окси- и гидроксильных групп в одной и той же молекуле. Благодаря этому наблюдается образование внутри- и межмолекулярных водородных связей между группами –О– и –ОН одной и той же или разных молекул этиленгликолей [9]. Несмотря на интересные характеристики и промышленное значение, термодинамические свойства смесей, содержащих этиленгликоли, изучены недостаточно полно [10].

В настоящей работе приведены значения плотности бинарных смесей этиленгликоля (ЭГ), диэтиленгликоля (ДЭГ) и триэтиленгликоля (ТЭГ) с водой в интервале температур от 298,15 до 318,15  К. Значения плотностей коррелируют с температурой и моляльность. Экспериментальные данные были использованы для расчета парциальных мольных объемов и коэффициентов теплового расширения.

2. Экспериментальный

2.1. Химические вещества

Все используемые растворители были аналитической чистоты и приобретены у Fluka AG. Были измерены плотности и показатели преломления чистых жидкостей, и результаты приведены в таблице 1 вместе с литературными данными для сравнения. Эти жидкости выдерживали над свежеактивированными молекулярными ситами типа 4.А (Union Carbide) в течение нескольких дней перед использованием для уменьшения содержания воды. В таблице 1 приведены некоторые химические и физические свойства всех химических веществ, использованных в этом исследовании.

2.2. Приготовление растворов

Все растворы готовили путем растворения соответствующего количества (по массе) каждого растворенного вещества в деионизированной дистиллированной воде. Растворы различной молярности в диапазоне от 0,0466 до 0,5297 моль·кг ^-1 для каждого растворенного вещества готовили в мерной колбе объемом 25 см ³ с использованием цифровых весов (Sartorius BL210 S) с точностью до ±0,0001 г. Все растворы оставляли не менее чем на 24 часа перед измерениями для достижения равновесия. Плотности и показатели преломления чистых жидкостей сравниваются с литературными данными (табл. 1).

2.3. Измерения плотности

Цифровой плотномер Anton Paar (модель DMA 60/601) использовали для определения плотности чистых жидкостей и бинарных смесей. Измерения плотности основаны на изменении собственной частоты лампового генератора, заполненного пробой жидкости, по отношению к воздуху. Измерительная ячейка выполнена в отдельном корпусе в комплекте с противовесом осциллятора и разъемами для термостата. Осциллятор или трубка для образца, изготовленная из боросиликатного стекла, вплавлена ​​в стеклянный цилиндр с двойными стенками, что позволяет осуществлять контроль температуры за счет циркуляции воды по пути с постоянной температурой. Температуру водяного тракта поддерживали постоянной с точностью до 0,01 К с помощью цифрового термостата Haake. Точность измерения плотности оценивается лучше, чем 10 ^-4 (г·см ^-3 ).

3. Результаты и обсуждение

3.1. Плотность

Экспериментально измеренные плотности бинарных смесей (вода + этиленгликоли) при 293,15, 298,15, 303,15, 308,15, 313,15 и 318,15 К приведены в табл. 2. Полученные результаты плотностей всех бинарных смесей представлены в виде графика функция моляльности раствора (м/моль·кг ^-1 ), (рис. 1). Значения плотности водных растворов этиленгликолей при различных температурах хорошо согласуются с данными, опубликованными Саном и Теей [11] и Мюллером и Расмуссеном [12].

Экспериментальные плотности различных бинарных смесей в исследованных диапазонах моляльностей подчиняются уравнению вида [13]

Коэффициенты , , и для графиков () и () показаны в таблице 3 вместе со стандартным отклонением, , определяемым формулой где () и () — наблюдаемое и расчетное значения плотности соответственно, — количество экспериментальных точек, — количество коэффициентов в (1). Подобранные значения константы () в (1) хорошо сравниваются со средней плотностью воды для различных определений плотности воды, полученных в ходе серии экспериментов, проведенных для каждого растворенного вещества при каждой температуре.

3.2. Парциальные молярные объемы

Объемы исследуемых растворов, содержащих моль растворенного вещества на килограмм растворителя, рассчитывали по [14] где – молекулярная масса растворенного вещества, () – плотность раствора. Значения () для исследованных растворов увеличиваются с увеличением концентрации. На рис. 2 показаны графики зависимости () от () для всех исследованных растворенных веществ. Можно обоснованно предположить, что для систем вода + ЭГ происходит «замещающее» смешение, которое постепенно трансформируется в «интерстициальную» аккомодацию из-за возможного заполнения полости углеводородной цепью, при этом полярность второй (ОН) группы постепенно снижается. важный. Усиление структуры воды становится все более и более важным при переходе от системы вода + ЭГ к системе вода + ТЭГ.

Концентрационная зависимость может быть описана формулой [15] где (), (г·см ^-3 ) – плотность чистого растворителя, (см ³ ·моль ^-1 ) – парциальный молярный объем растворенного вещества при бесконечном разбавлении, , , и т. д. являются вириальными коэффициентами согласно теории растворения Макмиллана-Майера [16] и представляют собой вклад в избыточные термодинамические свойства парных, триплетных и высших агрегатов.

Для исследованных растворов установлено, что объемы раствора при определенной температуре для каждого растворенного вещества линейно зависят от концентрации растворенного вещества; т. е. соотношение (4) сводится к Из этого соотношения парциальный молярный объем при бесконечном разбавлении () для каждого растворенного вещества при определенной температуре может быть определен по графикам () как функция моляльности () (рис. 2). Значения () вместе со стандартными ошибками приведены в табл. 4. Значения () не зависят от концентрации и немного увеличиваются с повышением температуры.

Парциальные молярные объемы при бесконечном разбавлении или предельные кажущиеся молярные объемы олигомеров ЭГ можно описать линейными уравнениями: где – количество оксиэтиленовых (СН ₂ СН ₂ О) групп в молекуле. Эти уравнения описывают постоянный вклад оксиэтиленовой (CH ₂ CH ₂ O) группы и концевой (OH) группы в объемные свойства. Линейность () с молекулярной массой, а затем и с молекулярной массой характерна для палочковидных молекул, а с другой стороны, разумно предположить такую ​​форму для молекул первого олигомера. Значение объемного вклада этоксильной группы в диапазоне от 36,34 до 36,87  см ³ ·моль ⁻¹ хорошо согласуется со значением, полученным Vergara et al. [17] (37,18 см ³ ·моль ⁻¹ ) или указанное Киринчичем и Клофутаром [18] (36,9 см ³ ·моль ⁻¹ ) или значение, полученное из теории группового вклада (36,1 см ³ ·моль ⁻¹ ). Кроме того, это значение увеличивается с повышением температуры, что позволяет предположить, что вклад оксиэтиленовой группы увеличивается с температурой. Среднее значение вклада гидроксильных групп составляет 18,88 см ³ ·моль ^-1 , что сопоставимо с литературным значением (17,54 см ³ ·моль ^-1 ) [17].

Парциальные молекулярные объемы при бесконечном разбавлении (см ³ · молекула ⁻¹ ) для исследованных жидких растворенных веществ при 298,15 K были рассчитаны по формуле: где – постоянная Авогадро. Молекулярные объемы чистых жидких растворенных веществ (см ³ · молекула ^-1 ) при 298,15 К были рассчитаны по формуле где () — плотность чистого растворенного вещества. Сравнение парциальных молекулярных объемов при бесконечном разбавлении () всех растворенных веществ с их молекулярными объемами () показывает, что первые меньше вторых. Значения и вместе со значениями их отношения () приведены в табл. 5. Значения парциальных избыточных молекулярных объемов рассчитывали из Эти величины, характеризующие объемные изменения, связанные с переходом одной молекулы растворенного вещества из чистого растворенного вещества в раствор при бесконечном разбавлении, имеют отрицательный рост по величине с увеличением оксиэтиленовых звеньев и уменьшение с повышением температуры.

3.3. Коэффициенты теплового расширения

Парциальные молярные объемы при бесконечном разбавлении для всех исследованных водных растворов, перечисленных в таблице 4, слабо зависят от температуры. Из рисунка 3 видно, что графики зависимости () от линейны, поэтому его можно описать формулой где и – эмпирические константы, – абсолютная температура; K. Коэффициенты и , определенные методом наименьших квадратов, приведены в табл. 6.

Поскольку парциальные молярные объемы всех исследованных растворенных веществ в воде не зависят от концентрации и равны их объемам при бесконечном частичная молярная расширяемость растворенного вещества () (см ³ ·моль ⁻¹ ·K ⁻¹ ) также не зависят от концентрации и равны своим значениям при бесконечном разбавлении ().

Частичное молярное расширение растворенного вещества при бесконечном разбавлении равно коэффициенту регрессии (10), а коэффициент теплового расширения растворенного вещества при бесконечном разбавлении () (K ⁻¹ ) определяется как [14] что равно отношению . Значения (), рассчитанные по (11), приведены в табл. 7. Значения () имеют тенденцию к небольшому уменьшению с повышением температуры. С другой стороны, коэффициент теплового расширения раствора (K ⁻¹ ) определяется как где – объем раствора, содержащего m молей растворенного вещества на килограмм растворителя. Таким образом, коэффициент теплового расширения исследуемых растворов рассчитывается из где – коэффициент теплового расширения чистой воды.

Значения для всех исследованных растворов приведены в таблице 8. Коэффициенты теплового расширения для всех растворенных веществ увеличиваются с повышением температуры и моляльности. Зависимость () от объемной доли растворенного вещества () показана на рисунке 4. Объемная доля использовалась вместо моляльности или мольной доли растворенного вещества, чтобы учесть влияние различий в размерах молекул растворенного вещества и растворителя. Объемную долю растворенного вещества рассчитывали по формуле Из рисунка 4 видно, что зависимость () от () носит линейный характер. Эта зависимость может быть выражена в виде [14]

Расчетные значения () приведены в табл. 9. Из рис. 4 и табл. 9 видно, что значения коэффициента теплового расширения исследуемых растворов выше, чем у чистого растворителя, за исключением случая этилена гликоля при более высоких температурах (313,15 и 318,15 K), когда коэффициент теплового расширения раствора ниже, чем у чистого растворителя. Низкие значения ТЭГ могут свидетельствовать о наличии переплетений цепи в спиральной структуре [17].

4. Выводы

Данные плотности и молярные объемы в зависимости от температуры и моляльности измерены для водных растворов этиленгликоля, диэтиленгликоля и триэтиленгликоля. Эти данные были использованы для получения парциального молярного объема при бесконечном разбавлении (). Было обнаружено, что значения несколько увеличиваются с повышением температуры. Эти значения коррелируют с количеством оксиэтиленовых (СН ₂ СН ₂ О) групп в молекуле (). Предполагалось, что постоянный вклад концевой (ОН) группы и (СН ₂ CH ₂ О) к объемным свойствам этих смесей. Также были рассчитаны значения парциальных избыточных молекулярных объемов (). Эти значения отрицательны и увеличиваются по величине с увеличением количества оксиэтиленовых звеньев и понижением температуры.

Коэффициенты теплового расширения () для всех растворенных веществ увеличиваются с повышением температуры и моляльности. Установлено, что значения коэффициента теплового расширения исследуемых растворов выше, чем у чистого растворителя, за исключением случая этиленгликоля при более высоких температурах (313,15 и 318,15 К), где коэффициент теплового расширения раствора ниже что у чистого растворителя.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Ссылки

1. А. Майтра и С. Багчи, «Изучение взаимодействий растворенное вещество-растворитель и растворитель-растворитель в чистых и смешанных бинарных растворителях», Journal of Molecular Liquids , vol. 137, нет. 1–3, стр. 131–137, 2008 г.

   Посмотреть по адресу:
   Сайт издателя | Google Scholar

2. Ф. Керманпур, Х. Джахани и Х. Илоухани, «Избыточный молярный объем и производные термодинамические свойства бинарных смесей 2-метил-1-бутанола и 2-этил-1-бутанола + различные эфиры при диапазон температур 29от 3,15 до 313,15 К», Journal of Molecular Liquids , vol. 146, нет. 1–2, стр. 29–34, 2009 г.

   Посмотреть по адресу:
   Сайт издателя |

3. Егоров Г.И., Макаров Д.М., Колкер А.М. Жидкофазные PVTx свойства бинарных смесей (вода + этиленгликоль) в интервале от 278,15 до 323,15 К и от 0,1 до 100 МПа. I. Экспериментальные результаты, парциальные и избыточные термодинамические свойства», Fluid Phase Equilibria , vol. 344, стр. 125–138, 2013.

   Просмотр по адресу:
   Google Scholar

4. К. Чжан, Дж. Ян, С. Ю, Дж. Чжан и С. Вей, «Плотности и вязкости для бинарных смесей полиэтиленгликоля 400 + диметил сульфоксид и полиэтиленгликоль 600 + вода при различных температурах», Journal of Chemical and Engineering Data , vol. 56, нет. 7, стр. 3083–3088, 2011.

   Посмотреть по адресу:
   Сайт издателя | Google Scholar

5. Р. Г. Лафлин, «Относительная гидрофильность среди гидрофильных групп поверхностно-активных веществ», в Advances in Liquid Crystals , G. H. Brown, Ed., стр. 41–98, Academic Press, New York, NY, USA, 1978. Д’Эррико, Р. Сарторио и Л. Костантино, «Динамические свойства водных растворов олигомеров этиленгликоля, измеренные методом импульсного градиентного спинового эха ЯМР при 25°C», Journal of the Chemical Society , vol. 93, нет. 22, стр. 3961–3966, 1997.

   Посмотреть по адресу:
   Google Scholar

6. Дж. К. Ланг и Р. Д. Морган, «Смеси неионогенных поверхностно-активных веществ. I. Фазовые равновесия в C ₁₀ E ₄ -H ₂ O и сосуществование с обратной связью», The Journal of Chemical Physics , vol. 73, нет. 11, pp. 5849–5861, 1980.

   Просмотр по адресу:
   Google Scholar

7. Сенгва Р. Дж., Санхла С. Характеристика гетерогенного взаимодействия в бинарных смесях олигомера этиленгликоля с водой, этиловым спиртом и диоксан по диэлектрический анализ», Journal of Molecular Liquids , vol. 130, нет. 1–3, стр. 119–131, 2007 г.

   Посмотреть по адресу:
   Сайт издателя | Google Scholar

8. C. M. Kinart, M. Klimczak, and WJ Kinart, «Объемная и диэлектрическая характеристика и анализ внутренней структуры бинарных смесей 2-этоксиэтанола с этиленгликолем, диэтиленгликолем, триэтиленгликолем и тетраэтиленгликолем при T = (293.15, 298.15 и 303.15) K», Journal of Molecular Liquids , vol. 145, нет. 1, стр. 8–13, 2009 г..

   Посмотреть по адресу:
   Сайт издателя | Google Scholar

9. Седов И.А., Столов М.А., Соломонов Б.Н. Энтальпии и свободные энергии Гиббса сольватации в этиленгликоле при 298 К: влияние сольвофобного эффекта. 354, pp. 95–101, 2013.

   Просмотр по адресу:
   Google Scholar

10. Т. Сан и А. С. Теджа, «Плотность, вязкость и теплопроводность водных смесей этилена, диэтилена и триэтиленгликоля между 290 K и 450 K», Journal of Chemical and Engineering Data , vol. 48, нет. 1, стр. 198–202, 2003 г.

    Посмотреть по адресу:
    Сайт издателя | Google Scholar

11. Э. А. Мюллер и П. Расмуссен, «Плотности и избыточные объемы в водных растворах полиэтиленгликоля», Journal of Chemical and Engineering Data , vol. 36, нет. 2, pp. 214–217, 1991.

    Посмотреть по адресу:
    Google Scholar

12. E. F. G. Barbosa, S. M. C. Sousa, M. S. C. S. Santos, and I. M. S. Lampreia, «Partial m лярные объемы линейных углеводородов в метаноле в очень разбавленной области . Межмолекулярные взаимодействия. Эффекты Н-связи», Физическая химия Химическая физика , вып. 3, нет. 4, стр. 556–561, 2001.

    Посмотреть по адресу:
    Сайт издателя | Google Scholar

13. К. Клофутар, Ш. Paljk и S. Golc-Teger, «Частичные молярные объемы и парциальные молярные расширения холестерина в некоторых апротонных растворителях», Thermochimica Acta , vol. 196, нет. 2, pp. 401–413, 1992.

    Просмотр по адресу:
    Google Scholar

14. С. Вурцбургер, Р. Сарторио, Г. Гуарино и М. Ниси, «Объемные свойства водных растворов полиолов между 0,5 и 25°С» Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1 , vol. 84, нет. 7, стр. 2279–2287, 1988.

    Посмотреть по адресу:
    Сайт издателя | Google Scholar

15. В. Г. Макмиллан мл. и Дж. Э. Майер, «Статистическая термодинамика многокомпонентных систем», The Journal of Chemical Physics , vol. 13, нет. 7, pp. 276–305, 1945.

    Просмотр по адресу:
    Google Scholar

16. А. Вергара, Л. Падуано, Ф. Капуано и Р. Сарторио, «Интегралы Кирквуда-Баффа для смесей полимер-растворитель». . Преимущественная сольватация и волюмометрический анализ в водных растворах ПЭГ», Физическая химия Химическая физика , вып. 4, нет. 19, стр. 4716–4723, 2002.

    Посмотреть по адресу:
    Сайт издателя | Google Scholar

17. С. Киринчич и К. Клофутар, «Объемное исследование водных растворов полиэтиленгликолей при 298,15 K», Fluid Phase Equilibria , vol. 149, нет. 1–2, стр. 233–247, 1998.

    Посмотреть по адресу:
    Сайт издателя | Google Scholar

18. Аминабхави Т. М., Банерджи К. Плотность, вязкость, показатель преломления и скорость звука в бинарных смесях метилацетат + этиленгликоль или + поли(этиленгликоль) в интервале температур (298.15–308.15) K», Journal of Chemical and Engineering Data , vol. 43, нет. 5, pp. 852–855, 1998.

    Просмотр по адресу:
    Google Scholar

19. Джордж Дж. и Састри Н.В. Частичные избыточные молярные объемы, частичные избыточные изоэнтропические сжимаемости и относительные диэлектрические проницаемости воды + этан-1, Производное 2-диола и вода + 1,2-диметоксиэтан при различных температурах», Fluid Phase Equilibria , vol. 216, нет. 2, стр. 307–321, 2004.

    Просмотр:
    Сайт издателя | Google Scholar

20. Осваль С. Л., Патель Н. Б. Скорость звука, изоэнтропическая сжимаемость, вязкость и избыточный объем бинарных смесей. 1. Алканнитрилы с алкилацетатами», Journal of Chemical & Engineering Data , vol. 40, нет. 4, стр. 840–844, 1995.

    Просмотр по адресу:
    Google Scholar

21. Дж. А. Риддик, У. Б. Бангер и Т. К. Сакано, Химические методы. Органические растворители. Физические свойства и методы очистки , том. 2, John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 4th edition, 1986.

Copyright

Copyright © 2014 Omer El-Amin Ahmed Adam et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Объемные свойства водно-этиленгликолевых смесей в интервале температур 278–333,15 К при атмосферном давлении

1. “>

   Губская А.В. и Kusalik, P.G., J. Phys. Chem., A , 2004, vol. 108, с. 7151.

   Артикул КАС Google Scholar

2. Губская А.В. и Kusalik, P.G., J. Phys. Chem., A , 2004, vol. 108, с. 7165.

   Артикул КАС Google Scholar

3. Мацугами М., Такамуку Т., Отомо Т. и Ямагути Т., 9 лет0163 J. Phys. Chem., B , 2006, vol. 110, с. 12372.

   Артикул КАС Google Scholar

4. Bakó, I., Grosz, T., Pàlinkàsa, G., и Bellissent-Funel, M.C., J. Chem. физ. , 2003, том. 118, нет. 7, с. 3215.

   Артикул Google Scholar

5. Boese, R. and Weiss, H.-C., Acta Crystallogr., C: Cryst. Структура коммун. , 1998, том. 54, с. 24.

   Google Scholar

6. “>

   Родникова М.Н., Чумаевский Н.А., Троицкий В.М., Каюмова Д.Б., Журн. Физ. хим. , 2006, том. 80, нет. 5, с. 826.

   КАС Google Scholar

7. Garawi, M. and Dore, J.C., Champeney, D.C., Mol. физ. , 1987, том. 62, с. 475.

   Артикул КАС Google Scholar

8. Saiz, L., Padro, J.A., and Gardia, E., J. Chem. физ. , 2001, том. 114, нет. 7, с. 3187.

   Артикул КАС Google Scholar

9. Новиков А.Г., Родникова М.Н., Соболев О.В. // Physica. 350, с. 363.

   Артикул Google Scholar

10. Харитонов Ю.Я., Хошабова Е.Г., Роднкова М.Н., Дудникова К.Т., Разумова А.Б., Докл. акад. Наук СССР, 1989, вып. 304, нет. 4, с. 917.

    КАС Google Scholar

11. “>

    Балтинк, П., Гоэмин, А., и Ван де Вондел, Д., J. Mol. Структура (THEOCHEM) , 1995, vol. 357, с. 19.

    Артикул КАС Google Scholar

12. Чанг, Ю.-П., Су, Т.-М., Т.-В. Li и Chao, I., J. Phys. Chem., A , 1997, vol. 101, с. 6107.

    Артикул КАС Google Scholar

13. Murthy, S.S.N., J. Phys. Chem., B , 1997, vol. 101, с. 6043.

    Артикул КАС Google Scholar

14. Obermeier, E., Fischer, S. и Bohne, D., Ber. Бунзенгес. физ. хим. , 1985, с. 805.

15. Боне Д., Фишер С. и Обермайер Э., Бер. Бунзенгес. физ. хим. , 1984, том. 88, с. 739.

    КАС Google Scholar

16. Рэй А. и Немети Г., J. Chem. англ. Данные , 1973, вып. 18, с. 309.

    Артикул КАС Google Scholar

17. Morenas, M. и Douheret, G., Thermochim. Acta , 1978, vol. 25, с. 217.

    Артикул КАС Google Scholar

18. Хаут, Дж.-Ю., Баттистель, Э., Люмри, Р., Вильнёв, Г., Лаваль, Ж.-Ф., Анусием, А., и Жоликер, К.А., J. Solution Chem . , 1988, том. 17, с. 601.

    Артикул Google Scholar

19. Lee, H., Hong, W.-H., and Kim, H., J. Chem. англ. Данные , 1990, вып. 35, с. 371.

    Артикул КАС Google Scholar

20. Мюллер, Э.А. и Расмуссен П., 9 лет0163 J. Chem. англ. Данные , 1991, вып. 36, с. 214.

    Артикул КАС Google Scholar

21. “>

    Tsierkezos, N.G., and Molinou, I.E., J. Chem. англ. Данные , 1998, вып. 43, с. 989.

    Артикул КАС Google Scholar

22. Sakurai, M., J. Chem. англ. Данные , 1991, вып. 36, с. 424.

    Артикул КАС Google Scholar

23. Гейер Х., Ульбиг П. и Горнерт М., J. Chem. Термодин. , 2000, том. 32, с. 1585.

    Артикул КАС Google Scholar

24. Sun, T. and Teja, A.S., J. Chem. англ. Данные , 2003, т. 1, с. 48, с. 198.

    Артикул КАС Google Scholar

25. Afzal, W., Mohammadi, A.H., and Richon, D., J. Chem. англ. Данные , 2009, том. 54, нет. 4, с. 1254.

    Артикул КАС Google Scholar

26. “>

    Кушаре С.К., Дагаде Д.Х. и Патил К.Дж., J. Chem. Термодин. , 2008, том. 40, с. 78.

    Артикул КАС Google Scholar

27. Yang, C., Ma, P., Jing, F. и Tang, D., J. Chem. англ. Данные , 2003, т. 1, с. 48, с. 836.

    Артикул КАС Google Scholar

28. Риддик, Дж.А. and Bunger, W.B., Organic Solvents , New York: Wiley, 1970.

    Google Scholar

29. Сикора А., Сбор. Чешский язык. хим. коммун. , 1985, том. 50, с. 2146.

    Артикул КАС Google Scholar

30. Рэй А. и Немети Г., J. Chem. англ. Данные , 1973, вып. 18, с. 229.

    Артикул Google Scholar

31. Zorebski, E. and Waligura, A., J. Chem. англ. Данные , 2008, т. 1, с. 53, с. 591.

    Артикул КАС Google Scholar

32. Азизян С. и Башавард Н., J. Colloid Interface Sci. , 2005, том. 282, с. 428.

    Артикул КАС Google Scholar

33. Hyncica, P., Hntdkovskyr, L., and Cibulka, I., J. Chem. Термодин. , 2006, том. 38, с. 801.

    Артикул КАС Google Scholar

34. Origlia-Luster, M.L., Patterson, B.A., and Wooley, E.M., J. Chem. Термодин. , 2002, том. 34, с. 511.

    Артикул КАС Google Scholar

35. Афанасьев В.Н., Каюмова Д.Б., Чекунова М.Д., Родникова М.Н., Журн. Физ. хим. , 2005, том. 79, нет. 6, с. 1137.

    Google Scholar

36. “>

    Wurzburger, S., Sartorio, R., Elia, V. и Cascella, C., J. Chem. Soc., Faraday Trans. , 1990, том. 86, с. 3891.

    Артикул КАС Google Scholar

37. Лепори, Л. и Моллика, В., Дж. Polym. наук: полим. физ. Издание , 1978, вып. 16, с. 1123.

    Артикул КАС Google Scholar

38. Cabani, S., Gianni, P., Mollica, V. и Lepori, L., J. Solution Chem. , 1981, том. 10, с. 563.

    Артикул КАС Google Scholar

39. Jolicoeur, C. and Lacroix, G., Canad., J. Chem. , 1976, том. 54, с. 624.

    Артикул КАС Google Scholar

40. Накадзима Т., Комацу Т. и Накагава Т., Bull. хим. соц. Япония , 1975, том. 48, с. 783.

    Артикул КАС Google Scholar