前言

本書編寫主要圍繞3個方面：一是完善流體狀態(tài)方程和熱物性參數(shù)計算公式的推導過程，對常用流體熱物性參數(shù)的計算公式進行分步推導，并對不同形式的公式進行對比分析，彌補目前大多數(shù)圖書中只有公式而沒有推導過程的缺憾；二是拋磚引玉，在對流體狀態(tài)方程和熱物性參數(shù)研究的基礎上，提出新的研究方法和新的計算公式，引導讀者擴展研究思路；三是介紹計算機編程軟件在科學研究中的應用，采用計算機輔助計算來加速讀者對專業(yè)知識研究的進程。

本書分為2篇，共9章。第1篇分為6章內容，主要介紹流體狀態(tài)方程及流體熱物性參數(shù)的計算。第1章深入淺出地介紹流體狀態(tài)方程的發(fā)展歷程，讓讀者了解流體狀態(tài)方程發(fā)展的階段，如給出Starling早期提出的兩個BWRS狀態(tài)方程（這兩個狀態(tài)方程在其他文獻中很少有介紹），引導讀者對狀態(tài)方程做進一步的研究，并對常用的 RK、SRK、PR、BWRS、LKP 狀態(tài)方程進行對比態(tài)轉化，使讀者能夠使用各種形式的狀態(tài)方程進行計算。第 2 章利用量綱分析的成果，提出偽量綱分析的概念，并對5個常用的狀態(tài)方程進行偽量綱分析，給出流體熱物性參數(shù)的4 類單位組合，同時指出利用偽量綱分析的成果，既可以不用在計算過程中和計算后進行單位制轉化就得到相應單位的熱物性參數(shù)，又可以將5個常用的狀態(tài)方程中體積形式的密度轉化為質量形式的密度，如直接使用密度單位為 kg/m3形式的狀態(tài)方程進行密度求解，求解出的密度是以kg/m3為單位的。第 3 章將偏導數(shù)和微積分等數(shù)學知識與熱力學關系式相結合，介紹一階偏導數(shù)和二階偏導數(shù)的求導和應用，分別以T和V、T和p、p和V為獨立變量進行熵、焓關系式的推導；在不定積分和定積分的介紹中，以RK狀態(tài)方程為例推導RK狀態(tài)方程的偏導數(shù)。第4章對5 個常用狀態(tài)方程中的 p、V、T、Z 之間的導數(shù)進行一一推導，給出推導過程和結果，便于讀者研究和使用。第 5 章分別對剩余性質和偏離函數(shù)進行介紹，對剩余性質的熵、焓與 p、V、T 的關系式，偏離函數(shù)關系式，比熱容，比熱容比（絕熱指數(shù)），微分等熵膨脹效應系數(shù)，等溫壓縮率系數(shù)，等熵壓縮率系數(shù)，等壓體積膨脹系數(shù)，焦耳-湯姆孫系數(shù)的計算公式進行推導，并以 RK 狀態(tài)方程為例進行偏離函數(shù)的推導，為第 6 章中真實流體的熱物性參數(shù)計算奠定理論基礎。第6章首先介紹理想氣體焓、熵、比熱容的計算公式，然后分別采用5個常用的狀態(tài)方程對實際流體的壓縮因子、（比）焓、（比）熵、比熱容、焦耳-湯姆孫系數(shù)、黏度等熱物性參數(shù)求解的方程進行一一推導并給出計算實例；對以往圖書中鮮有出現(xiàn)的部分參數(shù)，如立方型狀態(tài)方程中一階和二階溫度導數(shù)的推導進行講解，給出多種推導的方法和多個推導出的公式，使讀者在學習專業(yè)知識的同時，不但知其然，而且知其所以然；此外，在 6.8 節(jié)中對行業(yè)內主流的流體計算軟件Aspen HYSYS、PipelineStudio，以及權威性較高的圖書API Technical Data Book中理想氣體比熱容、焓、熵的計算公式分別進行介紹，同時對國際標準Natural gas — Calculation of thermodynamic properties — Part 1: Gas phase properties for transmission and distribution applications（ISO 20765-1:2005）中理想氣體比熱容、焓、熵的計算公式進行介紹，并根據(jù)該標準中比熱容的計算公式，經過嚴格的數(shù)學推導，分別提出 3 個新的理想氣體焓、熵計算公式，以幫助讀者加深對比熱容、焓、熵計算公式的理解。第 2 篇分為 3 章內容，主要介紹計算機輔助編程，選取MATLAB進行講解。第7章對MATLAB編程中用到的格式輸出函數(shù)、人機交互對話、Excel表格讀取、多項式求根、非線性方程求解等主要函數(shù)進行介紹；第8章詳細介紹MATLAB中的實時編輯器，包括實時腳本的建立、編寫代碼、運行代碼、調試代碼、插入控件、格式化文件、發(fā)布代碼等內容；第9章采用M文件和實時編輯器分別對MBWRSY狀態(tài)方程和PR狀態(tài)方程進行實例編程，并對代碼進行解釋，使讀者能夠快速掌握編程的技巧，解決類似輔助計算的編程問題，避免走“編程要學習大量算法”的彎路，盡量讓讀者把時間花在對專業(yè)知識的學習上，而非計算機編程上。

本書從開始至成稿經歷了十幾年的打磨。在這十幾年中，西南石油大學賀三教授、賈文龍教授，上海交通大學顧安忠教授，中國石油大學（華東）李玉星教授、唐建峰教授，中國石油大學（北京）宮敬教授、李兆慈教授，西安石油大學王壽喜教授，中國石油規(guī)劃設計總院原院長苗承武高級工程師，白改玲教授級高級工程師，上海石油天然氣有限公司原總工程師郭揆常教授級高級工程師，安徽省充換電有限責任公司曹根苗副總經理等，曾在本書編寫的不同階段給予指導和幫助，在此一并致以崇高的謝意。

由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，歡迎廣大讀者對書中內容提出寶貴意見和建議，以便進行修改，編者郵箱：yuanvmin@hotmail.com。

苑偉民

2025年1月