Реальные газы

Модель также имеет следующие ограничения и допущения:

• Реальный газ может использоваться в проекте CADFLO в качестве чистой текучей среды или в виде смеси с Газами (но не с другими Реальными газами);

• давление и температура Реального газа должны находиться в установленных пределах (эти значения задаются отдельно для каждого из предопределенных реальных газов);

• копирование предопределенных Реальных газов в папку с реальными газами, заданными пользователем, невозможно, т. к. модели, применяемые для предопределенных и созданных пользователем реальных газов, не идентичны.

Если анализируемый газ может приблизиться к состоянию фазового перехода газа в жидкость или оказаться выше критической точки (т. е. стать сверхкритической жидкостью) и из-за увеличения межмолекулярных сил уравнение состояния идеального газа больше не сможет правильно описывать поведение газа (например, с помощью эффекта Джоуля-Томсона), следует включить параметр Реальный газ, чтобы вместо уравнения состояния идеального газа использовались уравнения состояния реального газа.

• В модели реального газа, реализованной в CADFLO, для предопределенных текучих сред используется модифицированное уравнение состояния Редлиха-Квонга:

  	(1)

  где Pr = P/Pc, Tr = T/T c, Φr = V·Pc/(R·Tc) – уменьшенное давление, температура и удельный объем соответственно, V – молярный объем, Pc и Tc – критические давление и температура соответственно и R – газовая постоянная. Уравнение состояния Редлиха-Квонга (Redlich-Kwong) изменяется путем указания a, b и c в качестве функций пониженной температуры Tr. Свойства предопределенных Реальных газов, доступных в Инженерной базе данных, задаются пользователем или рассчитываются автоматически. Используемое уравнение позволяет с хорошей точностью рассчитывать свойства предопределенных Реальных газов в указанном диапазоне параметров, включая под- и сверхкритические области (при давлении до 2Pc).

  Также для предопределенных Реальных газов NIST доступны точные теплофизические свойства, предоставленные Национальным институтом стандартов и технологий (NIST).

• Для текучих сред, заданных пользователями, могут использоваться оригинальное уравнение состояния Редлиха-Квонга и три его модификации.

  Оригинальное уравнение состояния Редлиха-Квонга имеет следующий вид:

  	(2)

  где Pr = P/Pc, Tr = T/Tc, Φr = Vr·Zc, Vr = V/Vc, Pc, Tc и Vc – задаваемые пользователем критические параметры газа,  – эффективное условие, Zc – коэффициент сжимаемости газа, который также определяет константы a, b и c. Частный случай этого уравнения, когда Zc = 1/3 (что в свою очередь означает, что b = c), представляет собой оригинальное уравнение Редлиха-Квонга. Кроме того, может использоваться одна из трех его модификаций, в которых учитывается зависимость F от температуры и фактор ацентричности Питцера (ω):

  • модификация Вильсона (Wilson):

  • модификация Барне-Кинга (Barnes-King):

  • модификация Соаве (Soave):

  Эти уравнения позволяют с хорошей точностью рассчитывать свойства задаваемых пользователями Реальных газов в указанном диапазоне параметров, включая под- и сверхкритические области (при давлении до 1.1Pc).

Чтобы использовать модель Реального газа, из Предопределенных текучих сред выберите ту, которую необходимо исследовать, или создайте Заданную пользователем текучую среду и укажите ее свойства.

Предопределенные Реальные газы рассчитываются с использованием немного другой модели, которая обычно включает в себя то же уравнение состояния, но с дополнительными параметрами. Поэтому скопировать Предопределенные Реальные газы в папку реальных газов, Заданных пользователем, невозможно.

Сейчас в проекте CADFLO невозможно использовать смесь из нескольких Реальных газов. Поэтому в качестве текучей среды по умолчанию можно выбрать только один Реальный газ или смесь этого реального газа с несколькими идеальными газами. Если Реальный газ смешивается с идеальными газами, свойства смеси определяются как линейные функции состава смеси.

Ниже представлена диаграмма фазовых состояний реального газа.

Области 10, 11 и 12 – рабочие области используемой модели. Выход из этой области создает предупреждение. Возможные предупреждения по зонам следующие:

• Область 1: «Параметры реального газа (давление и/или температура) выходят за пределы области их определения», комментарий: P > Pmax.

• Область 2: то же самое предупреждение, комментарий: P > Pmax, T < Tmin.

• Область 3: то же самое предупреждение, комментарий: P > Pmax, T > Tmax.

• Область 4: то же самое предупреждение, комментарий: T < Tmin.

• Область 5: то же самое предупреждение, комментарий: T > Tmax.

• Область 6: то же самое предупреждение, комментарий: P < Pmin.

• Область 7: то же самое предупреждение, комментарий: P < Pmin, T < Tmin.

• Область 8: то же самое предупреждение, комментарий: P < Pmin, T > Tmax.

• Область 9: «Есть вероятность фазового перехода». Необходимо учитывать, что хотя используемая модель реального газа позволяет предсказать возможность фазового перехода, она не предназначена для описания свойств вещества в жидкой фазе.