- 流體狀態(tài)方程與熱物性參數(shù)計(jì)算
- 苑偉民編著
- 1296字
- 2025-05-19 16:19:37
1.4 對比態(tài)方程
1.4.1 LK狀態(tài)方程
Pitzer和其合作者(Pitzer等人,1955年;Pitzer和Curl,1957年、1958年)發(fā)展了較好的關(guān)聯(lián)式,將壓縮因子和其他熱力學(xué)參數(shù)在給定的對比壓力和對比溫度下表示為偏心因子的函數(shù),尤其是他們提出了關(guān)于壓縮因子的表達(dá)式,見式(1-44):
(1-44)
式(1-44)中的 Z (0)是簡單流體(ω = 0)的壓縮因子,Z (1)是偏離函數(shù),兩者均僅為對比壓力和對比溫度的函數(shù)。Lee和Kesler在1975年提出了式(1-45):
(1-45)
在相同對比狀態(tài)下,式(1-45)中的Z (0)是簡單參考流體(惰性氣體,ω = 0)的壓縮因子,Z (r)是第二參考流體(正辛烷,ω(r) = 0.3978)的壓縮因子。
Lee和Kesler使用改進(jìn)的BWR狀態(tài)方程(BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式)的簡化形式來表示Z (0)和Z (1),見式(1-46):
(1-46)
式中:
(1-47)
簡單流體和參考流體的參數(shù)見表1-2,混合規(guī)則見式(1-48)。
表1-2 簡單流體和參考流體的參數(shù)

(1-48)
BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式需要求解兩次來獲得Vr,第一次求解簡單流體的熱物性(對比)參數(shù),第二次求解參考流體的熱物性(對比)參數(shù)。
Lee和Kesler將簡單流體和參考流體的prVrTr空間分為一些區(qū),并在每個(gè)區(qū)為Vr提供關(guān)于pr和Tr的函數(shù)的簡單近似的關(guān)聯(lián)。
為了將BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式用于氣液平衡,1976年,Joffe提出了增加BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式的交互系數(shù),1978年,Plocker等人、1981年Oellrich等人也修改了Tcm的混合規(guī)則,見式(1-49):
(1-49)
1982年,Yu等人通過增加修正項(xiàng)至最初的Z (0)(式中為)來擴(kuò)展BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式到pr = 100MPa,見式(1-50):
(1-50)
1985年,Wu和Stiel通過使用水作為第二參考流體并且增加其他參數(shù)而使BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式用于極性流體,見式(1-51):
(1-51)
式中:Z(ω)是水的壓縮因子;Y是組分特性參數(shù),它取決于偏心因子和極性。隨后,Wilding和Rowley在1986年、Wilding等人在1987年也將BWR-Lee-Kesler關(guān)聯(lián)式應(yīng)用于極性流體。
Teja等人在1980年通過使用第二參考流體替換簡單流體的壓縮因子而將式(1-45)普適化,見式(1-52):
(1-52)
式(1-52)中 Z 的表達(dá)式基于 Pitzer 的概念,在本質(zhì)上全部是參考流體的一階攝動(dòng)。1984 年,Chung等人使用簡單攝動(dòng)概念將壓縮因子表示為各向同性流體的線性組合,見式(1-53):
(1-53)
式中:和
代表Strobridge修改的BWR狀態(tài)方程,帶有特征能量ε和體積V*的簡化形式作為對比參數(shù)替代傳統(tǒng)的臨界溫度和臨界體積,見式(1-54)。
(1-54)
式中:y = ρV*,θ = kT/ε,α、ε和V*的值適用于51種物質(zhì)。如果將式(1-53)和式(1-54)合并,參數(shù)A1到A15可以寫成式(1-55)的形式。
(i = 1, 2, …, 15) (1-55)
式中:常數(shù)B(0)、B(p)和C的值見表1-3。
表1-3 式(1-53)和式(1-54)的參數(shù)

1.4.2 對比態(tài)立方型狀態(tài)方程
立方型狀態(tài)方程也可以表示為以下兩種形式,見式(1-56)、式(1-57),其中參數(shù)見表1-4。
(1-56)
(1-57)
式中:
(1-58)
表1-4 常用立方型狀態(tài)方程的參數(shù)

1.對比態(tài)RK狀態(tài)方程
RK狀態(tài)方程的表達(dá)式為式(1-59):
(1-59)
將各參數(shù)代入可轉(zhuǎn)化為式(1-60):
(1-60)
也可以表示為式(1-61)的形式:
(1-61)
2.對比態(tài)SRK狀態(tài)方程
SRK狀態(tài)方程的表達(dá)式為式(1-62):
(1-62)
將各參數(shù)代入可轉(zhuǎn)化為式(1-63):
(1-63)
也可以表示為式(1-64)的形式:
(1-64)
3.對比態(tài)PR狀態(tài)方程
PR狀態(tài)方程的表達(dá)式為式(1-65):
(1-65)
將各參數(shù)代入可轉(zhuǎn)化為式(1-66):
(1-66)
也可以表示為式(1-67)的形式:
(1-67)
1.4.3 對比態(tài)BWRS狀態(tài)方程
BWRS狀態(tài)方程可以表示為式(1-68):
(1-68)
轉(zhuǎn)化為對比態(tài)形式,見式(1-69):
(1-69)
式中:
(1-70)
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