高压氢气泄漏射流研究进展

叙述了高压氢气泄漏射流研究进展，重点对氢气状态方程、欠膨胀射流结构及模型、射流区域氢气浓度预测、基于计算流体动力学的泄漏射流模拟等方面进行了归纳、总结和评述，并对未来研究方向进行了展望。文中总结：现有研究表明已有多种适用于高压氢气的实际状态方程，Peng-Robinson、Abel-Noble等方程兼具便捷性及精度；高压氢气泄漏时在泄漏口呈现高度欠膨胀射流结构，Molkov模型可用于预测欠膨胀射流特性参数；高压氢气泄漏射流区为动量控制或动量与浮力联合控制，区域内氢气浓度与泄漏口径、泄漏口距离、介质密度组成的量纲为1参数有量化关系；主流计算流体动力学软件如ANSYS-Fluent、FLACS等在模拟高压氢气泄漏时均被证实具有较好精度。未来研究方向包括大尺度实验、不规则泄漏口、成果工程化应用以及高效数值模拟方法等。     

制冷剂比定压热容的计算分析

利用精确度高的P-R状态方程和M-H81状态方程,采用余函数法对制冷剂的比定压热容进行了理论推算和比较分析。文中选用了10种纯制冷剂和4种混合制冷剂进行了详细的计算和比较,计算结果表明:在气相区,2个状态方程模型的计算精度均在3%左右;在液相区,M-H81型方程模型明显优于P-R方程,其计算精度在10%以内。M-H81型方程模型比P-R方程优越,能更好地预测更宽广温度和压力范围的流体比定压热容。文中的工作初步验证了利用状态方程推算实际流体比定压热容的可行性,为其他基础物性的理论预测提供了坚实的理论思路。     

R1234yf+CO_2和R1234ze (E)+CO_2二元混合物的比容平移Soave-Redlich-Kwong方程

采用温度相关比容平移项的比容平移Soave-Redlich-Kwong(VTSRK)方程计算新工质R1234yf和R1234ze(E)的热力学性质以及两种物质与CO_2的二元混合物性质,混合物计算采用van der Waals混合规则,二元交互作用系数由密度数据拟合得到。对纯净物计算与专用状态方程进行对比,VTSRK方程比SRK方程显著改善了液相密度表征效果。对混合物的密度计算结果与实验数据进行对比,对于R1234yf+CO_2二元混合体系方程与实验数据相对均方根偏差为1.17%,对于R1234ze(E)+CO_2二元混合体系相对均方根偏差为0.82%。结果显示,采用温度相关比容平移项的VTSRK方程应用于R1234yf和R1234ze(E)纯流体以及R1234yf+CO_2和R1234ze(E)+CO_2密度性质计算,可获得较高精度。     

R1234yf+CO2和R1234ze (E)+CO2二元混合物的比容平移Soave-Redlich-Kwong方程

采用温度相关比容平移项的比容平移Soave-Redlich-Kwong（VTSRK）方程计算新工质R1234yf和R1234ze（E）的热力学性质以及两种物质与CO₂的二元混合物性质,混合物计算采用van der Waals混合规则,二元交互作用系数由密度数据拟合得到。对纯净物计算与专用状态方程进行对比,VTSRK方程比SRK方程显著改善了液相密度表征效果。对混合物的密度计算结果与实验数据进行对比,对于R1234yf+CO₂二元混合体系方程与实验数据相对均方根偏差为1.17%,对于R1234ze（E）+CO₂二元混合体系相对均方根偏差为0.82%。结果显示,采用温度相关比容平移项的VTSRK方程应用于R1234yf和R1234ze（E）纯流体以及R1234yf+CO₂和R1234ze（E）+CO₂密度性质计算,可获得较高精度。     

超临界二氧化碳和醇类体系的相平衡计算

应用Peng-Robinson(P-R)状态方程对超临界CO2系统进行了相平衡模拟。对超临界CO2和醇类二元系统进行了汽液相平衡计算,结果表明,P-R状态方程模拟高压下CO2系统的相平衡具有较高的精度。     

五个立方型状态方程应用于多元混合物高压P—V—T关系预测结果的比较

本文系统地比较了五个立方型状态方程:Soave-Redlich-Kwong(SRK)、Peng-Robinson(PR)、Patel-Teja(PT)、Schmidt-Wenzel(SW)和Yu-Lu(YL)方程应用于预测多元烃类等非极性混合物高压P-V-T关系的结果,经对28组7至10元非极性混合物实测P-V-T数据点的考核,发现对露点压力的预测,SW方程的平均误差最小(2.68％),YL方程的平均误差最大(4.33％);对露点体积的预测,PR方程和YL方程的计算结果稍差,平均误差分别为4.88％和3.83％,而其它三个方程的平均误差均在2.50％左右。经对混合物于等温恒组成膨胀过程中反凝析液体量217个实测点的考核,结果表明在不作任何状态方程参数调节的情况下,三参数状态方程对所考核的体系并不能给出全部较优化的结果,SW方程和YL方程的计算结果与两参数PR方程类似,虽PT方程的误差最小,但仍嫌大,特别是在露点压力附近。因此,对实际过程中反凝析液体量的计算(如凝析气液体),直接应用状态方程而不作任何参数调节很难得到满意的结果。     

LNG接收站蒸发计算状态方程选择

LNG物性参数是LNG接收站模型建立、工艺流程模拟计算及研究必不可少的基础数据。以国外实验数据为基础,采用Aspen HYSYS软件分析评价PR、SRK、LKP、BWRS状态方程对气液相组成、焓、密度等物性参数的预测结果,比选汽液相平衡和热力学参数的计算状态方程,建立了LNG接收站储罐蒸发模型,并比较了四种状态方程的准确度。结果表明：PR方程在汽液相平衡计算方面计算精度最高,相对误差为4.70%;LKP方程计算热力学参数最准确,预测误差为2.59%。综合考虑相平衡参数和热力学参数计算精度,PR方程精度最高,预测误差为3.77%。此外,PR方程对LNG储罐蒸发和储罐压力的模拟计算值与现场数据吻合度最好,因此LNG接收站蒸发计算推荐选用PR方程。研究结果对物性参数和LNG接收站蒸发计算状态方程的选择具有借鉴意义。     

含临界点的统计缔合流体理论研究(Ⅰ)非极性流体

从适合于临界点的计算出发 ,对统计缔合流体理论方程进行改进 :(1)对链状分子的每个链节考虑其非球形度 ;(2 )提出必须考虑链节成链时对色散作用的影响 .建立了扩展的统计缔合流体理论状态方程 ,对于正构烷烃和异构烷烃的计算表明 ,该方程计算温度范围大 ,从低温区到临界区 ,特别是在临界点附近精度有明显提高 ,临界点的计算值和实验值基本符合 .扩展了理论状态方程的适用性 ,可望用于各种含临界区域流体体系的热力学计算     

Van der Waals型立方状态方程的改进——Ⅱ体积平移及多参数方程

体积平移是改进ｖａｎｄｅｒＷａｌｓ型立方状态方程，使之能精确预测液相密度的一种有效方法。采用多参数方程能同时较准确地计算蒸气压和液相密度。本文介绍这两种方法近年来的主要进展。     

状态方程法计算气体PVT性质的准确性研究

利用经典的状态方程RKEOS、SRKEOS、PREOS和普遍化EOS对氨气、氨气、甲烷、乙烯和丁烷在不同压力状态下的压缩因子进行了计算。并将理论计算得到的压缩因子与试验结果进行了对比分析,发现气体的压力对各类状态方程的影响较大,压力较低时,各状态方程的计算精度都相对较高,其中PREOS在100MPa以下的预测精度最高。此外,文章对影响状态方程预测精度的其它几个重要因素也进行了探讨。     

甲基叔丁基醚的状态方程

利用公开发表的实验数据开发了甲基叔丁基醚（MTBE）的状态方程,方程以Helmholtz自由能为显式、以温度和密度为自变量。方程计算饱和蒸气压的不确定度430 K以下为1.0%,随着温度的升高,由于缺少实验数据不确定度增大为2.0%。方程计算密度的不确定度由液相区的0.2% 变到临界区和气相区的1.0%。方程计算能量相关物性（如比热容和音速）的不确定度为0.5%。临界区,除了饱和蒸气压,方程计算所有其它热力学性质的不确定度都较高。正如文中分析,本文方程不但能准确的复现实验数据,而且方程的外推性也是合理的。文中对方程进行了详细的分析。     

Van der Waals型立方状态方程的改进

体积平移是ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ型立方状态方程，使之能精确预测液相密度的一种有效方法。采用多参数方程能同时较准确地计算蒸发坟和液相密度。本文介绍这两种方法近年来的主要进展。     

Equation of State for Methyl tert-butyl ether (MTBE)

利用公开发表的实验数据开发了甲基叔丁基醚（MTBE）的状态方程,方程以Helmholtz自由能为显式、以温度和密度为自变量。方程计算饱和蒸气压的不确定度430 K以下为1.0%,随着温度的升高,由于缺少实验数据不确定度增大为2.0%。方程计算密度的不确定度由液相区的0.2% 变到临界区和气相区的1.0%。方程计算能量相关物性（如比热容和音速）的不确定度为0.5%。临界区,除了饱和蒸气压,方程计算所有其它热力学性质的不确定度都较高。正如文中分析,本文方程不但能准确的复现实验数据,而且方程的外推性也是合理的。文中对方程进行了详细的分析。     

超临界二氧化碳和脂质体系相平衡计算

对超临界CO2和一些脂质体系相平衡计算问题进行了研究.应用Peng-Robinson状态方程及Panagiotopoulos和Reid混合规则,改进能量参数a(T)后,用于计算脂质和超临界CO2组成的二元和三元体系的相平衡,结果与实验数据拟合精度较好.对于一些复杂的混合物如大豆油脱臭馏出物与超临界CO2体系,简化成拟三元、四元等体系进行了计算,计算结果达到一定的精度.     

立方型状态方程用于蒸发热的计算

推导出立方型状态方程计算纯流体蒸发热的新公式,该计算式的特点是式中含有能量参数对温度的导数 da/dT,而与 a(T)无关。根据这一公式对立方型状态方程推算蒸发热进行了比较分析,提出a(T)与 da/dT 相互独立的计算方法,并用 Peng-Robinson 方程对70多种物质(包括烃、醇、卤代烃、酮、无机气体等)进行了关联计算,蒸汽压和蒸发热的平均相对误差分别为0.70%和1.33%。     

运用方程预测汽液平衡下的饱和蒸汽压

运用Antoine方程、Lee-Kesler对比态方程和PR状态方程预测异丁烷的饱和蒸汽压,结果表明三个方程都有较好的精度。其中Lee-Kesler对比态方程计算更为简洁,适用的温度范围广等特点。     

Aspen Plus在深冷净化合成氨工艺模拟中的应用

以Aspen Plus为工具对深冷净化工艺中冷箱内的气液相平衡进行预测计算。计算选用Peng-Robinson状态方程,通过对二元交互作用参数的回归和修正,获得了满意结果。在此基础上,对采用深冷净化工艺的合成氨装置进行全流程模拟,研究工艺参数改变对冷箱及其下游氨合成系统的影响。     

状态方程和对应态计算天然气气液平衡方法的比较

本文以某天然气长输管道中的输送介质为研究对象,分别应用Peng-Robinson,Redlich-Kwong-Soave状态方程模型和Lee-Kesler对应态模型对天然气的气液相平衡进行计算。在使用气相色谱仪测定获得输送介质组成成分数据后,利用Hysys计算模拟得出了不同模型中的天然气气液相平衡。对比模拟结果表明,Lee-Kesler应状态方程相比于其他两类状态方程给出了更保守精准的模拟结果。     

混合工质临界性质的推算研究

采用五种不同的方法计算了四种不同二元混合工质的临界温度和临界压力,研究对比不同方法在推算二元混合临界性质时的精度。其中Peng-Robinson（PR）方程和Soave-Redlich-Kwong（SRK）方程,两种状态方程结合Heidemann等提出的临界点判据计算得到的临界参数与实验结果吻合较好。两种经验公式,改进的Chueh-Prausnitz（MCP）方法和Redlich-Kister方法,以及径向基函数神经网络（RBFNN）在计算混合工质的临界性质时也都有着较高的计算精度。对于临界温度的计算,PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算结果的绝对平均偏差的最大值分别为1.82%、1.73%、0.95%、0.17%和0.20%。对于临界压力的计算,通过PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算的绝对平均偏差的最大值分别为6.07%、5.04%、3.49%、1.90%以及0.67%。     

Martin-Hou剖析和改进状态方程方法的研究进展

分析总结了Martin和Hou对立方型和多参数状态方程的研究方法。PVT关系是Martin剖析立方型状态方程和求解多参数状态方程系数的基础。研究了Martin从体积平移和压缩因子Zc值两个角度剖析和改进立方型状态方程的方法,概述了Martin和Hou提出适用于气体和改进用于液相和固相体系的多参数状态方程的方法。Martin-Hou(MH)多参数状态方程提高了对热力学性质的预测精度。研究Martin对基本热力学性质和立方型状态方程的剖析方法及多参数状态方程的改进方法,有助于研究者改进和提出新的状态方程模型。