关键词:
饱和流体
碳氢化合物
对应态原理
表面张力
黏度
摘要:
表面张力和黏度是流体的两个重要物理性质,二者均与温度密切相关,并随着温度的升高而降低。实际的工农业生产中,需要知道流体在具体温度下的表面张力与黏度数值,但已有的实验数据往往不够全面。因此,建立用于估计和预测流体表面张力与温度、黏度与温度的相关性模型,具有重要的理论和应用价值。目前,相关的研究方法有很多,包括密度梯度理论、密度泛函理论、神经网络模拟以及对应态原理模型等。本文基于对应态原理,提出了一个饱和碳氢化合物流体表面张力与温度的对应态模型,并提出了一个饱和流体黏度与温度的四参数模型。主要的研究内容和结果如下:
1.利用对应态原理,定义约化表面张力和约化温度,提出了一个新的可用于计算19种饱和碳氢化合物流体表面张力与温度的对应态模型。该模型要求考虑NIST数据库中物质的临界温度、最低温度以及最低温度下的表面张力值。模型还包含两个可调系数,这些系数由NIST数据库中3种碳氢化合物的表面张力数据拟合得到。为了验证新模型的适用性,将其用于预测其他16种碳氢化合物的表面张力。结果表明,在全部19种碳氢化合物中,16种碳氢化合物的平均绝对误差(average absolute deviation,AAD)小于5%,10种碳氢化合物的AAD小于1%。将新模型与文献中已知的三种对应态模型相比较,发现新模型很好的改善了三相点温度附近的预测效果,整体的预测能力也更好。
2.通过回顾表面张力与黏度的相关性模型,结合本文提出的表面张力与温度的对应态模型,提出了一种新的四参数模型来计算饱和流体黏度与温度的关系。工作考虑了 NIST数据库中的52种饱和流体,包括19种碳氢化合物,25种制冷剂和8种其他流体。计算结果表明,从三相点温度Ttr到接近临界温度TC的温度范围内,新模型能够非常准确的预测52种饱和流体的黏度数据,所有52种流体的AAD低于3%,其中,41种流体的AAD小于1%。将新的四参数模型与两个众所周知的参数模型(ARR方程和VFT方程)进行了比较,发现新模型对流体黏度表现出更为优异的预测性,特别是在高温范围内。
以上工作丰富了饱和流体表面张力和黏度的温度相关性研究。得到的新相关性模型形式简洁且预测准确度较高,具有一定的科学意义和应用价值。