Изучение любого вещества в физике и химии традиционно начинается с исследования его физических и тепловых характеристик при различных температурных и давленческих режимах. Для чистых веществ, таких как вода, индивидуальные углеводороды, а также неуглеводородные газы и жидкости, эти параметры были тщательно измерены и задокументированы в широком диапазоне условий. Однако стремительный прогресс в химической науке, позволивший синтезировать принципиально новые материалы (например, полимеры и другие синтетические соединения), стал возможен во многом благодаря углублённому экспериментальному анализу теплофизических (или термодинамических) свойств. Особое значение здесь имеют не только чистые вещества, но и сложные многокомпонентные системы, к которым относятся, в частности, газовые и жидкие смеси углеводородов.
Технологические процессы в переработке сырья
Современная переработка углеводородов и другого промышленного сырья представляет собой комплекс взаимосвязанных операций. В него входят гидромеханические, тепловые, массообменные и химические процессы, направленные на подготовку материала (осушку, очистку, первичное разделение). Далее следуют этапы фракционирования (более тонкого разделения) как исходного сырья, так и полученных фракций. Важнейшую роль играют химические превращения, осуществляемые методами термического или термокаталитического воздействия. Завершают технологическую цепочку процессы очистки конечных продуктов и приведения их параметров в соответствие со стандартами товарной или коммерческой продукции.
Роль теплофизических данных в проектировании и эксплуатации
Для грамотного проектирования описанных технологических процессов и последующей эффективной эксплуатации промышленных установок необходимы точные и надёжные данные о широком спектре теплофизических свойств для огромного количества газообразных и жидких смесей. Провести прямое экспериментальное измерение всего этого массива свойств в широком диапазоне температур и давлений зачастую физически или экономически нецелесообразно. Поэтому в инженерной и научной практике, наряду с использованием справочных экспериментальных данных, широко применяются эмпирические уравнения и расчётные формулы. Эти инструменты позволяют с приемлемой точностью вычислять необходимые теплофизические свойства, а также выполнять их пересчёт для других условий.