1、改进的 RKS 方程在环丙烷 1 丁烯体系中的应用高洪亮 李光玲(山东轻工业学院 , 济南 , 250100)摘要 本文研究了改进的 RKS 方程在流体化工热力学数据方面的应用 , 计算了环丙烷 - 12丁烯混合物的化工热力学数据。关键词 改进的 RKS 方程 化工热力学数据 计算程序 焓 熵 在化工生产中 , 有许多单元操作和设计过程要用到实际流体的化工热力学数据。实际流体化工热力学数据的计算方法很多 , 其中 , EO S 法在近年来取得了很大进展。此法直接用状态方程计算 , 所需实验数据少 , 简单方便。本文根据 1979年 Soave 在 1972 年发表的 R KS 方程的改进式 ,
2、采用此方程计算实际流体的气液相平衡数据 4 ,得到了较好的计算结果。证明该方程具有较高的准确性。本文采用该方程对环丙烷 - 12丁烯体系在不同压力下的化工热力学数据进行了计算 , 该混合体系是一种尚待开发的制冷工质 , 其热力学数据尚未见报道。1 改进的 RKS 方程改进的 R KS 方程的形式为 :P = R TV - b- aV (V + b) (1)式中 : a= ac A (T T C)ac= 0142748075R 2T C 2 P CA (T T C) = 1+ (1- T T C) (m + n T C T )b= 0108664R T C P C式中的 m、 n 可由 P、 V
3、、 T 实验数据通过最小二乘法拟合求得。当缺少实验数据时 , 可用下述方法求取。T R , 10= T 10 T C T R, 760= T 760 T CP R , 10= 10 P C P R , 760= 760 P CW 760= - 1+37 T R, 760T R , 760- 1logP R, 760W 10= - 1+37 T R, 10T R , 10- 1logP R , 10A10= 23i= 1 W i2110 24j= 1(T j21R , 10C ij)A760= 23i= 1 W i21760 24i= 1D ijn= ( A10- 11- TR , 10- A7
4、60- 11- TR , 760) ( 1TR , 10- 1TR , 760)m = A760- 11- TR , 760- nTR , 760收稿日期 : 1997- 01- 28; 修改稿收到日期 : 1997- 03- 18。作者简介 : 高洪亮 , 男 , 硕士研究生 , 1995 年毕业于哈尔滨工程大学。现从事化学工程教学工作 , 讲师。上述各式中 , T C、 P C 分别是临界状态的温度和压力 , R 是气体常数 , P、 V 、 T 分别是流体的压力、比容和温度。 T 10、 T 760 分别是 1133kPa(10mm H g) 和 0110M Pa (760mm H g)
5、 压力下流体的沸点。 C ij和 D ij可由文献 1 查得 , 另外 m 和 n的值也可直接从文献 2和 3查取。对于混合物 , 采用如下的混合法则 :a= 2i 2j x ix jaij a12= (1- k12) (a1a2)12b= 2i 2j x ix jb ij b12= (b1+ b2) 2式中 k12是二元交互作用参数 , 由气液相平衡数据拟合求得。2 流体化工热力学数据的计算本文主要计算流体的焓、熵、 三种数据。根工业生产与技术进步 齐 鲁石油化工 , 1 9 9 7 , 2 5 ( 2 ) : 1 2 5 1 2 7Q ILU PETROCH EM ICAL T ECHNO
6、LO GY 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.据热力学微分方程理论 , 求焓和熵的一般表达式如下 5 :dh= C PdT + V - T ( V T ) P d P (2)ds= C PdTT - (VT ) PdP (3)以改进的 R K S 方程为基础 , 利用余函数的方法 5 来推算焓和熵的计算公式最后得 :h= h00+T , PT 0, P 0 C0PdTQ -a- a Tb lnV + bV +R T ln VV0- PV 0+ PV (4)s= s00+T , PT 0,
7、 P 0 C0PQdTT - R lnPP 0 - R lnV - PV -ab lnV + bV - R T lnVV 0 (5)式中 : a = ac (1- TTC) (- nT CT 2 ) + (- mTC- nT )C 0P 为流体在理想气体状态的定压比热 , 对混合流体 C 0P = 2i x iC0p i, C 0p i= A i+ B iT + C iT 2+ D iT 3。式中系数见文献 6 。h00、 s00 为相应基准态的焓和熵。当以 P 0 =0110M Pa, T 0= 300K 为计算基准时 , h00= s00= 0。对稳定流动系统 , 的计算式为 7 :e=
8、h- h00- T 0 (s- s00) (6)以 P 0= 0110M Pa, T 0= 300K 下的 s00= h00= 0代入 (6) 则得 :e= h- T 0S (7)3 计算程序框图及计算结果根据公式 (1) (7) , 笔者设计了如附图所示的计算框图 , 据此计算框图编制了流体化工热表 1 环丙烷 - 1-丁烯等压体系化工热力参数的计算结果 (P = 11014 105Pa)组 成液相成分 K 气相成分 K熵 焓 温度 熵 焓 温度0100 - 92113 - 24816172 2822191 267111 - 10100 - 2913108 98121 2671110110
9、- 93136 - 24908163 3098188 262149 - 10121 - 2949122 114169 2651070120 - 94115 - 24880140 3364196 258171 - 10134 - 2973161 129148 2631150130 - 94169 - 24781152 3624134 255142 - 10155 - 3016185 148126 2601770140 - 95104 - 24632190 3878102 252150 - 10164 - 3028131 163169 2581640145 - 95115 - 24543118 4
10、002177 251117 - 10164 - 3020182 169173 2571700150 - 95124 - 24446148 4126148 249191 - 10169 - 3028132 178154 2561470160 - 95138 - 24241177 4372156 247159 - 10178 - 3037129 196139 2531900170 - 95155 - 24043186 4621192 245148 - 10188 - 3047129 216131 2511000180 - 95194 - 23895125 4888122 243150 - 1110
11、0 - 3061134 239143 2471620190 - 94119 - 23243190 5031156 241190 - 11127 - 3081105 273123 2431021100 - 93172 - 22898132 5217118 240181 - 11100 - 3022116 278199 240181表 2 环丙烷 - 1-丁烯等压体系化工热力参数的计算结果 (P = 6104 105Pa)组成液相成分 K 气相成分 K熵 焓 温度 熵 焓 温度0100 - 10110 1112173 4144104 323168 - 67193 - 17625101 275217
12、3 3231680110 - 10182 900151 4146110 319154 - 69154 - 17938139 2924163 3211660120 - 11164 655139 4146193 315137 - 71110 - 18225166 3104141 3191140130 - 12145 414174 4149137 311154 - 72145 - 18442154 3293125 3161480140 - 13125 178139 4153152 308102 - 73162 - 18597161 3488183 3131660145 - 13164 63134 4
13、156134 306136 - 74114 - 18654166 3588152 3121200150 - 14104 - 51154 4159160 304177 - 74163 - 18699125 3689120 3101680160 - 14181 - 276171 4167169 301178 - 75149 - 18754191 3892181 3071490170 - 15158 - 496171 4178102 299101 - 76123 - 18771164 4098132 3041070180 - 16133 - 708121 4190181 296145 - 76187
14、 - 18756107 4304159 3001430190 - 17109 - 921120 4206139 294106 - 77142 - 18714195 4510166 2961361100 - 17189 - 1141121 4225160 291167 - 77195 - 18667193 4716109 291167621 齐 鲁 石 油 化 工 第 25 卷 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.力学数据的计算程序 , 用该程序计算了环丙烷 -12丁烯混合物在不同压力下的化
15、工热力学数据 ,计算结果列入表 1 和表 2 中。4 结果讨论本文的计算结果对环丙烷 - 12丁烯混合物的分离与提纯 , 对以环丙烷 - 12丁烯混合物作为制冷工质的制冷循环 , 对以环丙烷 - 12丁烯混合物作为传热介质的低品位热能发电系统具有重要的附图 : 焓、熵、 计算程序框图参考价值。本文所述的计算方法对流体及其混合物尤其是对正在研究阶段的物质及其混合物在不同压力下的化工热力学数据的预测具有较大的应用价值。参 考 文 献1 Soave G1R igo rous and Simp lified P rocedures fo r D e2term ining the pure2Compon
16、ent Param eters in theR edlich2Kw ong2Soave Equation of State1Chem icalEngineering Science11980, 35: 1725 17292 Campo rese R , B igo laro G and R ebellato L 1Calculationof T hermodynam ics P roperties of R efrigerants by theR edlich2Kw ong2Soave Equation of State. Int. J. of R e2frig. 1985, 80: 147
17、1513 Campo rese R 1M ixing R ules and Interaction Param e2ters, Int1J 1of R efrig11985, 8: 275 2764 高洪亮 1 改进的 R KS 方程在气液相平衡中的应用 1山东轻工业学院学报 , 1996, (2): 51 555 苏长荪 1 高等工程热力学 1 北京 : 高等教育出版社 ,19871330 3336 R eid R C, P rausnits J M and Sherw oad T K1T heP roperties of Gases and L iquids1srd1ed, N ew Yo rk,19771630 6807 朱明善 1 能量系统的 分析 1 北京 : 清华大学出版社 ,19881275 301(上接第 153 页 )图 1 苯乙烯装置雨水切换剖面、平面示意图721第 2 期 高洪亮等 1 改进的 R KS 方程在环丙烷 212丁烯体系中的应用 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
