立方型及CPA状态方程对极性缔合物质预测能力的评价

采用22种极性缔合物质的热力学性质评价CPA、SRK、PR和PR-Sun状态方程的预测能力，比较仅采用蒸气压、同时采用蒸气压和液体体积两种方法回归CPA状态方程参数的准确性。结果表明，CPA-1和CPA-2状态方程对蒸气压预测结果的平均相对偏差（ARD）均小于0.50%，对蒸发焓预测结果的ARD分别为8.30%和8.24%,CPA-2状态方程对液体体积的预测结果明显优于CPA-1状态方程，其ARD为1.90%。CPA-1和CPA-2状态方程对缔合物质热力学性质的预测结果优于立方型状态方程，且以蒸气压和液体密度同时回归的CPA模型参数优于仅以蒸气压回归的参数。     

立方型状态方程参数新算法

作者采用求算方程参数的新方法,对P-R状态方程进行修正,在极性组份饱和液体体积和饱和蒸汽压,以及相平衡计算上得到了满意的结果。     

采用Peng-Robinson方程和体积平移的脂肪酸甲酯液相密度预测

为了提高经典的Peng-Robinson立方型状态方程(PR方程)预测脂肪酸甲酯高压液相密度的精度，并为生物柴油的进一步工程应用提供可靠的密度预测方法，在对文献中发表的19种饱和脂肪酸甲酯和6种不饱和脂肪酸甲酯的常压液相密度实验数据进行收集的基础上，采用体积平移法对PR方程进行了修正。分析发现，体积平移量与所研究的脂肪酸甲酯中的碳原子数、双键数以及温度存在一定的规律，并获得了其定量关系式，得到了可以预测同系列脂肪酸甲酯液相密度的体积平移的PR方程(VTPR方程)。结果表明，利用所提VTPR方程计算得到的脂肪酸甲酯常压密度与实验数据的总体相对偏差为0.30%。将所提VTPR方程用于预测脂肪酸甲酯高压条件下的密度，预测值与实验数据的总体相对偏差为0.50%,可以满足实际工程的需要。     

格子Boltzmann模型结合MPR方程模拟流体饱和气液密度

格子Boltzmann伪势能两相模型由于缺少与真实流体相关的物理参数,因此无法实现对某种特定流体的模拟。本文将比容平移后的Peng-Robinson状态方程(MPR)引入模型中,通过状态方程中的无量纲参数偏心因子和临界压缩因子,建立模拟流体与真实流体的关联,使得模型可以区别各种真实流体,并模拟了氩、氧气、烷烃等8种流体在不同温度下的饱和气液相密度。结果表明,MPR和Peng-Robinson方程(PR)的格子Boltzmann两相模型均能很好的描述8种流体的饱和气相密度;而MPR方程能够很好的再现氩、氮气、氧气等非极性流体的饱和液相密度,对于其它流体,MPR方程较PR方程对液相密度的描述有所改进,但仍与实验数据有一定差异。总体上MPR方程能够更好地模拟不同流体的饱和气液相密度。     

天然气组分在醇和水中溶解度的模型化研究

将溶液缔合理论和PT状态方程相结合 ,建立了用于计算气体在醇、水溶液中溶解度的热力学模型 ,并对水、醇等缔合物质的模型参数进行了回归。应用新建热力学模型对水、醇等纯缔合物质的饱和蒸汽压和饱和液体体积进行了计算 ,并对甲烷、乙烷、氮气和二氧化碳在水、甲醇、乙二醇中的溶解度进行了预测。将预测结果与文献值及PT状态方程、Anderko模型和Pires模型的计算结果进行了比较。结果表明 ,用该模型可更准确地计算水、醇等缔合体系的饱和蒸汽压、饱和液相体积及预测气体在水、醇中的溶解度     

天然气组分在醇和水中溶解度的模型化研究

将溶液缔合理论和PT状态方程相结合，建立了用于计算气体在醇、水溶液中溶解度的热力学模型，并对水、醇等缔合物质的模型参数进行了回归。应用新建热力学模型对水、醇等纯缔合物质的饱和蒸汽压和饱和液体体积进行了计算，并对甲烷、乙烷、氮气和二氧化碳在水、甲醇、乙二醇中的溶解度进行了预测。将预测结果与文献值及PT状态方程、Anderko模型和Pires模型的计算结果进行了比较。结果表明，用该模型可更准确地计算水、醇等缔合体系的饱和蒸汽压、饱和液相体积及预测气体在水、醇中的溶解度。     

用SRK方程计算真实气体的密度

介绍了由Soave修正的Redich-Kwong方程的计算公式，计算方法和计算步骤，利用计算机程序对真实气体的密度进行计算举例，将计算结果和实验结果进行了比较，把利用理想气体状态方程计算的结果和实验结果也进行了比较，结果证明：在实际状态下，由SRK方程计算的结果和实验结果接近，由理想气体状态方程计算的结果误差较大，因此，推荐利用SRK方程计算真实气体密度的方法是准确可行的。     

R290/R744新型低温混合工质物性分析

采用pT状态方程并结合van der Waals混合规则,对R290/R744混合物的热物性参数进行了理论研究,计算中采用了Kay规则计算的虚拟临界参数来代替混合物的真实临界参数,计算得到了R290/R744混合物饱和气体比容、饱和液体密度、比焓和比熵等物性参数,并对计算数据进行了精度分析.计算结果为R290/R744混合物的应用打下了基础.     

油田气深冷分离装置膨胀机模拟计算模型的研究

透平膨胀机是膨胀机法深冷分离装置中的关键设备,本文根据某油田引进装置的设计条件,考核了使用 SRK(1972)、修正的 SRK(1978)和 P-R 等立方型状态方程进行膨胀机模拟计算的适用性,所得结果与原设计值和BWRS状态方程计算值基本一致,而且节省机时。由于修正的SRK方程具有较完整的二元交互作用系数,因此,在膨胀机法深冷分离计算中一般可优先考虑采用。     

适用于三氟碘甲烷的PT状态方程

为研究三氟碘甲烷的循环性能，根据该物质已有的p、v和T实验数据，以饱和蒸气数据(T，P)为输入量，以平衡气、液相逸度相等为约束条件，以饱和液相密度平均相对计算误差最小为目标函数，关联确定了PT状态方程参数——常数ζc-Tr和α—T关系式中的斜率常数F，为进一步提高精度，将ζc处理成温度的函数，并分别以多项式和分段多项式拟合了ζc-Tr和α—Tr关系．结果表明，与分段多项式ζc-Tr和α-Tr关系相应的PT状态方程．计算饱和液相密度和饱和蒸气压的平均相对误差在Tr=0．7593～0．9904范围内分别为0．230％和0．064％；在Tr=0．9904～1．0000范围内分别为1．920％和0．003％；3种ζc-Tr和α—Tr关系下的PT状态方程，均可方便地应用于CF3I的循环性能研究，并具有足够的精度．     

饱和蒸汽压下单元液体的物态方程及其应用

将玻尔兹曼分布律应用于饱和蒸汽压下单元液体的液体表面保守力场中,用液体表面自由能作为状态参量之一,推导出了单元液体的物态方程。进一步应用该物态方程导出了液体表面热力学函数、克劳修斯-克拉珀龙方程与表面张力系数的理论公式。用理论计算液体表面张力系数的良好结果验证:由玻尔兹曼分布律推导出的单元液体的物态方程,不仅形式简单、物理意义明确,而且实际应用结果具有良好的准确性与普遍性。在单元液体物态物理的精确计算处理方面,作出了有益的探索。     

LNG气瓶传热计算方法及实验验证

以液氮为工质,选取150 L、330 L和450 L等3种规格LNG气瓶进行传热计算.采用饱和均质模型,根据在饱和状态下的热力学关系,拟合出液氮物性参数与温度的关系并编制程序,计算得到了气瓶内介质压力随时间的变化规律.通过与有关文献的液氮升压实验数据对比,验证了该计算模型的有效性.     

固体表面上液氮膜的界面张力与间隙孔径

根据表面热力学原理,本文导出从无孔固体吸附氮气的等温线计算其表面上吸附生成的液氮膜界面张力方程式;还导出计算固体中圆筒形间隙孔径方程式。计算结果表明:在77.3K,绝大多数无孔固体表面上吸附液氮膜的界面张力与液氮的界面张力相差很大;本文方法计算出固体中圆筒形间隙孔径比用Kelvin公式计算结果大。     

激光干涉法在燃烧室内气体热力学状态参数测量中的应用研究

介绍一种利用激光干涉法原理测定燃烧室内气体热力学参数的新方法,在定容燃烧弹内对燃烧室内气体瞬态密度和温度进行了测量,并对结果的精度进行了分析.结果表明这是一种测定和研究燃烧室内气体局部瞬态热力学参数非常有效的方法,它并能用于测定火焰传播速度.     

PR状态方程用于混合致冷剂热力性质的计算

包含一个可调参数的Peng-Robinson状态方程可准确计算混合致冷剂的饱和压力及气液平衡,但对液相容积的计算误差稍大。本文针对非共沸混合工质R22/R114和R13B1/R152a进行了计算,同时也计算了两种共沸工质R500和R502,并与实验数据作了比较,获得了较满意的结果。     

混CO2气井相态特征

通过实验对不同含量CO₂天然气偏差因子、密度的相应高压物性变化规律进行相态变化研究,针对沿井筒相态的关键参数压力、温度等变化规律复杂,而多个参数关联起来变化可能性更多,不可能通过实验一一测定,对不同含量CO₂气井应用常规天然气井压力温度计算模型加不同CO₂含量状态方程修正偏差因子,从而通过数值方法对非线性方程编程计算压力温度分布,并进一步计算相态参数偏差因子、密度分布。通过相关实例研究混CO₂气井相态特征,得出混CO₂气井流动气柱时成饱和蒸汽相、不饱和蒸汽与气相分布;而静止气柱时成液相、液气过渡相、气相,呈现重上轻下的倒置现象,实验结果与相关油田测试结果比较,相态特征基本吻合。     

Simulation of mesoscale interfacial properties using the lattice Boltzmann method

We derive the mesoscopic interparticle potentials from macroscopic thermodynamics for van der Waals, Redlich-Kwong, and Redlich-Kwong-Soave equations of state and find that all these potentials are very similar to the Lennard-Jones potential. To in-vestigate the interfacial property at the mesoscale level, we incorporate free energy functions into the single-component multiphase lattice Boltzmann model and obtain the saturated density coexistence curves and interface mass density profiles across the interface using this method with different equations of state. The simulation results accurately reproduce the properties of equilibrium thermodynamics. Numerical results for single-component phase transitions indicate that a bubble-growth process is obtained and the equilibrium phase diagram is achieved at a given temperature. Bulk free energy, the interfacial energy coefficient, and other properties of nonequilibrium thermodynamic parameters, which are used to examine interfacial properties, are obtained in these simulations, and all these parameters are found to obey irreversible thermodynamics.     

基于氧化锌原胞的晶格优化方法研究

以氧化锌原胞的晶格优化为例,比较VASP计算程序包中2种晶格优化方法的差异:一种是状态方程拟合法,先设置参数ISIF=2,保持晶格体积不变,优化离子位置,对体积进行缩放计算得到能量与体积之间的关系图(E-V关系图),然后通过Brich-Murnaphan状态方程(BM状态方程)拟合E-V图得到平衡体积,最后通过平衡体积重新计算得到晶格参数;另一种是自动优化法,直接设置参数ISIF=3,同时优化晶格体积和离子位置,计算完毕直接读取晶格参数。结果表明:对于氧化锌原胞而言,2种优化方法得到的晶格体积、晶格常数a、b、c的误差为0.28%、0.11%、0.11%、0.06%;在不同的初始晶格体积条件下,自动优化法得到的晶格体积、晶格常数a、b、c的误差为0.20%-0.77%、0.04%-0.55%、0.04%-0.55%、0.02%-0.63%。与实验参考值相比,2种优化方法得到的晶格常数误差不超过2%,晶体体积误差不超过4%,属于合理的误差范围。综上可知,对于类似氧化锌原胞的简单晶格体系,直接采用ISIF=3自动优化即可得到较为准确的晶格参数结果。