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。

Matlab在“化工热力学”教学中的应用

“化工热力学”是一门重要的应用型课程,将Matlab引入教学中可以增加课程的趣味性,也可以锻炼学生的工程思维能力。采用Matlab对普遍化第二Virial系数法求解纯组分压缩因子、剩余焓(熵)、过程的焓变以及混合物的体积进行编程,结果表明,Matlab可有效解决“化工热力学”相关计算问题,提升学生的工程计算能力。

超临界水的热力学模拟:一种可用到4273K、2GPa的立方型状态方程

根据水的高精度热力学模型IAPWS-95和IAPWS-IF97产生的压力-体积-温度（PVT）数据,本文建立了超临界水的一种高精度立方型状态方程。在723.15-2273.15K和0-1.4GPa范围内,该方程的平均体积偏差只有0.26%;在此范围之外,直到4273.15K和2GPa,方程的平均体积偏差不到2%。该方程在精度和适用范围方面均明显优于以前的立方型方程。在可比的温压条件下,该方程也明显优于一些常用的多参数非立方型方程（多数是高次维里型方程）。本文根据上述立方型方程和有关的热力学原理导出了膨胀系数、压缩系数、逸度系数、剩余焓和剩余熵的解析表达式,其计算结果与IAPWS-95模型的结果均吻合得很好。在此基础上很容易计算出许多其它的热力学性质。

超临界氮的四参数立方型状态方程与分子动力学模拟

根据精确的压力–摩尔体积–温度(PVT)数据及其外延结果,本研究建立了超临界氮(N2)的四参数立方型状态方程。新方程最适宜的条件为273~4273 K、0~0.85 g·cm^(-3)。在此范围内,新方程的最大体积偏差在0.41%以内,平均体积偏差在0.1%以内;等温线的压力范围随着温度的上升而扩大,最大压力达2.9GPa。当密度增至1.03 g·cm^(-3)、温度增至5000 K时,体积偏差在0.6%~2.50%以内,最高压力达3.3~5.0 GPa。新方程也可近似地应用到密度为1.2 g·cm^(-3)。此时相应的温压可达5573 K、7.5 GPa。此外,本研究还用分子动力学方法模拟了超临界氮在1473~5073 K、0.3~6.0 GPa范围内的PVT性质。所得结果以及现有的高温或高密度实验数据、分子动力学和蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟数据(0.1~1.2 g·cm^(-3))均与新方程吻合得很好或较好。由新方程预测的逸度系数、剩余焓、剩余熵及其他热力学性质与参考模型的计算值均很吻合。这些结果表明新方程显著地优于现有的立方型、维里型和更复杂的地质流体状态方程。

干熄炉焦炭烧损率及锅炉热效率的计算

本文根据碳原子衡算方法计算了干熄焦装置的焦炭烧损率,并且依据化工热力学原理,应用普遍化三参数维里系数法、普遍化三参数压缩因子法给出了干熄焦锅炉的发汽效率和热损失的计算程序。可以为降低焦炭烧损率及干熄焦焦炭的灰分,提高锅炉热效率,降低散热损失提供计算依据。该方法还可方便的应用于其它装置的余热锅炉热效率的计算。