二元真实气体混合物剩余焓和剩余熵的计算

混合物流体热力学性质的计算是化工热力学中的一类重要计算。但现有教材中没有给出关于混合物剩余焓和剩余熵的计算公式,缺失了流体热力学性质计算的系统性。本文通过纯气体的剩余焓和剩余熵的计算公式,采用Prausnitz混合规则或Kay混合规则,推导出R-K方程、virial方程,以及普遍化关联法计算二元真实气体混合物剩余焓和剩余熵的公式,并用于具体实例的计算。结果表明,在中、低压下,采用所推导出的三种方法计算二元真实气体混合物剩余焓和剩余熵时,能够得到比较相近的结果,这三种方法是正确可靠的;在高压下,R-K方程和普遍化关联法仍可采用,而virial方程则不再适用。每种方法计算过程繁简不一,但步骤简捷明了,利于学生更好地理解混合物热力学性质的计算过程。     

状态方程法求算气体的剩余焓与剩余熵

流体剩余焓与剩余熵计算是化工过程设计中十分重要的计算,但现有教科书中缺少P-R方程与S-R-K方程剩余焓与剩余熵的计算方法与计算公式;化工生产中,绝大多数物流都是多组分混合物,而关于维里方程法气体混合物的剩余焓与剩余熵计算也缺少详细的论述。借助于通用立方形方程剩余焓与剩余熵计算式,推导出P-R方程和S-R-K方程的剩余焓与剩余熵的计算公式;采用Prausnitz混合规则,推导出维里方程求算混合气体的剩余焓与剩余熵的计算式与方法,使流体热力学性质计算方法更加完善。     

状态方程法计算热力学剩余性质的比较

文章介绍了化工热力学剩余性质和状态方程的概念,以Mathcad软件设计了三种状态方程RK、SRK、PR方程计算剩余性质的过程。结果发现采用Mathcad软件计算可以简化计算流程,快速得到结果,令初学者产生学习的信心。     

基于Excel运用SJ方程预测纯流体的汽-液平衡性质

大多数立方型状态方程主要针对vd W引力项进行修改,如SRK、PR和PT等,计算纯流体的汽-液平衡性质有一定的提高。由于这些状态方程斥力项过于简单,在临界点附近,很难准确描述流体的热力学性质。SJ方程强化了引力项和斥力项对温度特性的描述,较好的解决了流体在临界状态的描述。在这里利用Excel提供的强大可视化计算功能,使SJ方程运算无需编程便可解决大多数纯流体的汽-液平衡性质的计算,操作简单易行。     

常用立方型状态方程系数的推导

为了更深入理解、掌握立方型状态方程,笔者将临界点特征微分式应用于多个经典立方型状态方程(vdW方程、RK方程、SRK方程、PR方程),借助微积分、迭代,分别求出方程中的常数,vdW方程中的a=(27R2TC2)/(64pC),b=(RTC)/(8pC);RK方程中的a=0.42748(R2TC2.5)/(pC),b=0.08664(RTC)/(pC);SRK方程中的aC=α(T)×0.42748(R2TC2)/(pC),b=0.08664(RTC)/(pC);PR方程中的aC=α(T)×0.45725(R2TC2)/(pC),b=0.07779(RTC)/(pC);求解出的常数与教科书中提供的数值一致。立方型方程系数的推导,学生较好地锻炼了区分变量的问题,能为其后续剩余性质、偏摩尔性质的学习打下坚实的基础。     

关于Excel在化工热力学计算中应用的探讨

摩尔体积、压缩因子、剩余熵、剩余焓与逸度等的计算是流体热力学性质计算的重要内容,在化工热力学课程中要用较多的课时讲授,而这些计算往往比较复杂,经常涉及试差计算与迭代计算,又经常要进行针对不同流体的相同内容的计算,使得计算异常繁杂,课堂内难于讲授清楚。本文介绍了微软电子表格Excel在流体热力学性质计算中的应用。该计算简单明了,且不易出错,便于课堂内知识传授,是一种值得推广的教学与实用计算方法。     

运用立方型方程预测超高压下气体的压缩因子

通过vdW方程、RK方程、SRK方程和PR方程预测氮气、二氧化碳和甲烷气体在超高压情况下的压缩因子,此外进一步运用PR方程预测空气在压强为1000~2000 MPa的压缩因子,并与文献值进行比较,发现PR方程在超高压下计算气体压缩因子时有较宽的适应范围和较好的精度。     

一个蒸发焓的估算方程——CSGC—MHW方程

一个蒸发焓的估算方程ＣＳＧＣ－ＭＨＷ方程＊李平马沛生朱晨（天津大学化学工程系，天津３０００７２）关键词基团贡献蒸发焓流体物性估算１引言蒸发焓（ΔＶＨ）是物质的重要热力学性质，是化工过程计算、分析及设计的重要基础物性数据之一。由于目前已发表的蒸发焓实测...     

Patel-Teja三参数状态方程及应用

文章介绍了三参数立方型状态方程Patel-Teja,讨论了其用法和存在问题,详细介绍了Valderrama对PT方程参数计算方法的改进。分别用vd W、RK、SRK、PR、PT和改进的PT方程计算了几种物质的PVT性质,比较了它们的效果。结果表明:低压下,原始的PT方程效果和PR方程相当;中、高压下PT方程效果很差;改进的PT方程适合中高压,预测效果最好,同时适合于非极性和极性物质,且计算比原始的PT方程更简单。     

PR方程与SRK方程在计算水露点中的比较与应用

水露点是天然气管道输送安全的一个重要指标。介绍了PR方程与SRK方程,利用两个方程的不同混合法则及相平衡计算,通过编写程序,计算出在相同条件下,不同方程之间计算出的水露点的差异,得出利用PR方程计算出的水露点较SRK方程计算的结果偏低。     

状态方程在气固相平衡计算中的应用

状态方程法是研究气固平衡的一种常用方法,但是目前仅有SRK和PR方程运用于元素硫沉积机理的研究。采用RK、SRK、PR、PT和LHSS状态方程对含硫天然气气固相平衡进行了计算,并且比较了不同状态方程对计算结果的影响。通过算例分析可知,对含硫天然气气固相平衡进行计算时每种状态方程都会存在误差,而误差主要来源于实验过程中的误差、状态方程参数设置的误差、数值计算方法的误差等。计算结果表明,采用RK和SRK方程计算误差较大,PR和PT方程两者计算误差差别不大,LHSS方程更适合描述含硫天然气的气固相平衡。     

CO2-C2H6共沸物分离的立方型状态方程选取

汽液平衡热力学模型的准确选取对CO₂-C₂H₆共沸物分离流程的设计和操作分析至关重要。在汽液平衡实验数据的基础上,依据逸度平衡原则,评估vdW、RK、SRK和PR立方型状态方程结合vdW、Margles和CVD混合规则预测CO₂纯物质、CO₂-C₂H₆共沸物和n-C₅H₁₂-CO₂-C₂H₆三元体系汽液平衡的可靠性,采用平均绝对误差的方法进行状态方程的选取。结果表明：SRK状态方程计算CO₂纯物质汽液平衡性质的精度最高;PR状态方程结合Margles混合规则可以准确计算CO₂-C₂H₆共沸体系汽液平衡特性;对于n-C₅H₁₂-CO₂-C₂H₆三元体系,SRK状态方程结合Margles混合规则计算精度明显优于vdW、RK和PR状态方程。通过试差迭代法优化CO₂-C₂H₆共沸体系和n-C₅H₁₂-CO₂-C₂H₆三元体系的二元交互作用参数,状态方程的计算精度得到明显提高。     

EVALUATION OF PENG ROBINSON EQUATION OF STATE IN CALCULATING THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF COMBUSTION GASES

A set of simple equations of the thermodynamic and transport properties of the combustion gases of a gas turbine have been derived based upon the critically evaluated data and two equations of state: The virial equation of state and Peng-Robinson (PR) equation of state.

The properties which have been considered were, density, specific heat at constant pressure, enthalpy, entropy, viscosity and thermal conductivity.

The temperature range was (200-2600 K) theoretically while the pressure range was (0.3-1.2 MPa).

A computer program, to evaluate the departure of thermophysical properties using virial and PR equations of state, was used.

The Peng Robinson (PR) equation of state gave better estimated accuracy than the virial equation of state especially in evaluating the departure of thermodynamic properties.     

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。     

Equation of state modeling of high-pressure, high-temperature hydrocarbon density data

Experimental densities are reported for n-pentane, n-octane, cyclooctane, 2,2,4-trimethylpentane, n-decane, and toluene to ∼280 MPa and ∼250 °C. These densities are in good agreement with available literature data that typically cover lower pressure and temperature ranges than those reported here. The data are modeled with the Peng-Robinson (PR) and Soave-Redlich-Kwong (SRK) cubic equations, the temperature-dependent, volume-translated SRK equation, the temperature- and density-dependent SRK equation, and the SAFT and PC-SAFT equations. Mean absolute percentage deviation (MAPD) values between densities calculated with the PR equation and literature data are 4.55 for n-pentane, 2.91 for n-octane, 3.68 for cyclooctane, 3.98 for 2,2,4-trimethylpentane, 5.58 for n-decane, and 1.99 for toluene. With the exception of 2,2,4-trimethylpentane, these MAPD values are substantially better than those obtained with the SRK and modified SRK equations. Although both SAFT-based models have MAPD values significantly lower than those with the PR equation, the PC-SAFT equation provides the lowest MAPD values.     

THE CALCULATION OF CRITICAL PROPERTIES OF MIXTURES FROM EQUATIONS OF STATE

The rigorous critical state criteria based on Helmholtz free energy is used with equations of state fordirect calculation of critical properties(T_c,P_c and V_c)of 44 binary and 5 ternary systems.Special at-tention is paid to systems containing polar component(s)and the improvement in critical volume prediction.For extending this method to polar systems,the recently developed Cubic Chain-of-Rotators equation ofstate has been applied.As compared with SRK and PR equations of state,the improvement in V_c pre-diction is most impressive.     

立方扰动硬链方程

本文通过在SPHC方程中引入拟合Carnahan-Starling硬球方程所得的斥力项,建立了立方型扰动硬链状态方程.由拟合正构烷烃的饱和蒸汽压和液相密度所确定的3个纯组分参数与碳原子数呈良好线性关系.对19种纯物质饱和蒸汽压和液相密度数据计算的平均相对误差分别为1.52%和2.97%;对混合物提出了一种新的混合规则,应用于预测含短链和长链烃类及二氧化碳、硫化氢混合物的高压汽液平衡,优于采用SPHC、SRK和PT方程所得的计算结果.