基于分形理論的硬球狀態(tài)方程研究二元汽液相平衡.pdf

1、中文提要分形理論作為研究和處理自然和工程中不規(guī)則圖形強(qiáng)有力的理論工具，已經(jīng)普遍地應(yīng)用在非線性現(xiàn)象研究中，本課題組在研究流體分子空問分布規(guī)律性的基礎(chǔ)上，提出了流體分子分布的分形結(jié)構(gòu)模型，同時提出了一個基于分形理論的硬球三參數(shù)狀態(tài)方程(HSFT)。／(本文首先綜述了分形理論，狀態(tài)方程以及混合規(guī)則方面的研究，簡要介紹、了本課題組的前期工作(HSFT方程)，并在該方程的基礎(chǔ)上提出了方程參數(shù)b與∈’的壓力修正式(式中含參數(shù)M～M。)，目的是為了得

2、到具有一定預(yù)測能力的研究汽液平衡的方法。為將修正后的狀態(tài)方程用于混合體系的汽液相平衡的計算，本文在分子參數(shù)的指導(dǎo)下得出了混合物的狀態(tài)方程參數(shù)b‘與∈的混合規(guī)則，對混合物的分形指數(shù)C采用線性加和規(guī)則，并在線性加和后乘以一個修正系數(shù)(1C)。在C取不同值情況下，確定了33種包括烴、氯代烴、芳香烴和酮的壓力修正式系數(shù)；研究了63個包括烴一烴、芳香烴一烴、烴氯代烴、烴酮和氯代烴一酮的混合物系的汽液平衡。計算結(jié)果表明：HSFT的參數(shù)經(jīng)壓力修正后，

3、對中低壓下的烴類混合物系的汽液相平衡有較好的預(yù)測能力，對烴一酮體系汽液平衡也有一定的預(yù)測能力。卜—刁7關(guān)鍵詞：分形理論狀態(tài)方程混合規(guī)則汽液相平衡緒言化工過程的開發(fā)設(shè)計，化工新產(chǎn)品、新材料的_丌發(fā)和研究，都需要提供在各種條件下系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)、傳遞性質(zhì)以及反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì)。從根本上說，這些性質(zhì)都是分子的特性，主要決定于分子間相互作用力，因而從分子水平研究這些體系的性質(zhì)顯得非常迫切。但由于多元體系的熱力學(xué)行為表現(xiàn)為極為復(fù)雜的非線性現(xiàn)象，使得從

4、分子水平上研究多元體系的熱力學(xué)性質(zhì)極為困難。分形理論作為一門新興非線性科學(xué)，在描述自然界中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和復(fù)雜現(xiàn)象，揭示自相似結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的物理機(jī)制以及分形結(jié)構(gòu)上的新的物理規(guī)律等方面顯示出無限的生命力，成為國內(nèi)外一個新的科學(xué)研究熱點。它將為多元體系非線性熱力學(xué)行為的研究提供可行的途徑。多元體系汽液相平衡行為是多元體系非線性熱力學(xué)行為的一種。目前，研究汽液相平衡的方法主要有K值法、狀態(tài)方程法和活度系數(shù)法。其中狀態(tài)方程法的優(yōu)勢在于該法不必計算活度，

5、可以避免由于計算活度所必須的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的確定。但這種方法的主要困難是對狀態(tài)方程、混合規(guī)則要求高，即狀態(tài)方程要同時用于汽相和液相。從分子水平建立狀態(tài)方程應(yīng)該能較客觀地反映汽液平衡時汽相、液相的性質(zhì)。本課題組已從統(tǒng)計力學(xué)出發(fā)，應(yīng)用分形理論研究了簡單流體分子的復(fù)雜空間分布，推導(dǎo)出了基于分形理論的分子熱力學(xué)模型，該方程推導(dǎo)中加入了一些簡化假設(shè)，它實際上只適于硬球分子?？紤]到實際流體分子是柔軟的，壓力對方程參數(shù)必將產(chǎn)生影響，本文欲對HSFT方程參數(shù)