Модифікація масштабованого рівняння стану для визначення тиску в критичній області CO2

Анотація

Об’єктом дослідження є діоксид вуглецю та розподіл його тиску залежно від діапазону температури та густини в області критичної точки. Одним з найбільш проблемних місць методів знаходження термодинамічних параметрів реального газу є недостатня точність при розрахунках у місцях виникнення та стрімкого розвитку флуктуаційних явищ, які притаманні фазовим переходам першого та другого роду. Для більш детального та точного опису характеру термодинамічних параметрів у області критичної точки, були розроблені масштабні та кросоверні рівняння стану. Такі рівняння, завдяки наявності регулярної та скейлінгової частин, дозволяють описувати термодинамічні параметри реального газу не лише безпосередньо поблизу критичної точки, але й на деякому віддаленні від неї, зберігаючи незначну похибку відносно експериментальних даних. У роботі пропонується рівняння стану, яке містить скейлінгову частину, описану по правилам статистичної фізики, та регулярну частину у вигляді класичного кубічного рівняння стану. Рівняння використовується для розрахунку тиску діоксид вуглецю в області навколо критичної точки від 300 К до 305 К. Запропоновано кореляційне рівняння для масштабної поправки регулярної частини (модель Редліха-Квонга-Анг'є) кросоверного рівняння стану, яка пов'язана зі скейлінговою частиною рівняння стану кросоверною функцією. Отримані результати для тиску в критичній області показали гарний збіг з базовими значеннями. Похибка відносно експериментальних даних знизилась вдвічі в порівнянні з оригінальною моделлю рівняння Редліха-Квонга-Анг’є. Отримані результаті забезпечують застосовність запропонованого методу у діапазоні температур від 300 К до 305 К. Завдяки простоті форми регулярного рівняння стану та невеликій кількості емпіричних коефіцієнтів для масштабного рівняння стану, отриманий метод може бути використаний для практичних задач обчислювальної гідродинаміки без затрат великого обчислювального часу.