Модифікація рівняння стану Редліха-Квонга-Анг’є для визначення ступеня сухості в двофазній області CO2

Анотація

Ступінь сухості є найважливішим параметром, що визначає стан реального газу і термодинамічні властивості робочого тіла в двофазній області. У статті наведено модифіковане рівняння стану Редліха-Квонга- Анг’є визначення ступеня сухості в двофазній області реального газу. Як досліджуване робоче тіло обрано СО₂. Результати провалідовані за допомогою рівняння Спана-Вангера, наведеного у програмі mini-REFPROP та найбільш наближеного до експериментальних даних у двофазній області СО₂. Для запропонованого методу вхідними даними є температура і густина, критичні властивості робочого тіла, його коефіцієнт ацентричності, а також молярна маса. У процесі його розв'язання знаходяться тиск, який для двофазної області стає тиском насиченої пари, об’єми газової і рідкої фаз двофазної області, густина газової і рідкої фаз, а також ступінь сухості. Тиск насиченої пари визначено методом Лі-Кеслера і Пітцера, результати добре збігаються з експериментальними даними. Об’єм газової фази двофазної області знайдено за модифікованим рівнянням стану Редліха-Квонга- Анг’є. У статті запропоновано кореляційне рівняння для масштабної поправки, що використовується в рівнянні стану Редліха-Квонгда-Анг’є для газової фази двофазної області. Об’єм рідкої фази знайдено методом Ямади-Ганна. Об’єми обох фаз були провалідовані з базовими даними і добре збігаються. Отримані результати для ступеня сухості також показали хороший збіг з базовими значеннями, що забезпечує можливість застосування запропонованої методики у всій двофазній області, обмеженої температурним діапазоном від 220 до 300 К. Результати також відкривають можливість для розвитку методики в області потрійної точки (216,59–220 К) і в навколокритичній області (300–304,13 К) та для визначення з більшою точністю основних термодинамічних параметрів СО₂ в двофазній області, таких, як ентальпія, ентропія, в'язкість, коефіцієнт стиснення, питома теплоємність і коефіцієнт теплопровідності для газової і рідкої фаз. Завдяки простоті форми рівняння стану і невеликої кількості емпіричних коефіцієнтів отриману методику можна використовувати для практичних задач обчислювальної гідродинаміки без великої затрати часу на обчислення.