Применение модифицированной модели Ван-дер-Ваальса для расчета фазовых диаграмм бинарных смесей гелия, неона, водорода и дейтерия

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

На основе разработанной ранее модифицированной модели Ван-дер-Ваальса для индивидуальных веществ построены обновленные термические уравнения состояния гелия, неона, водорода и дейтерия до давлений ~200 МПа и температур ~1000 К, согласующиеся с экспериментальными данными по изотермическому сжатию с точностью ~1% по плотности (за исключением области вблизи критической точки). Их достоинством является сравнительно небольшое (пять) число свободных параметров. С применением этих уравнений на основе модифицированной модели Ван-дер-Ваальса для смесей выполнено описание фазовых диаграмм бинарных смесей гелия, неона, водорода и дейтерия друг с другом и некоторыми другими веществами (аргон, метан, двуокись водорода и др.). При использовании одного дополнительного параметра достигнуто удовлетворительное согласие с экспериментом по фазовому равновесию жидкость–газ для большинства названных смесей до давлений ~200 МПа. Разработанный подход может быть использован для описания фазовых диаграмм, отличных от рассмотренных бинарных смесей.

Sobre autores

А. Медведев

РФЯЦ-ВНИИ экспериментальной физики

Autor responsável pela correspondência
Email: postmaster@ifv.vniief.ru
Rússia, г. Саров

Bibliografia

  1. Фортов В.Е. Экстремальные состояния вещества. M.: Физматлит, 2009. С. 303.
  2. Фортов В.Е. Уравнения состояния вещества. От идеального газа до кварк-глюонной плазмы. M.: Физматлит, 2013. C. 492.
  3. Iosilevski I., Hyland G., Yakub E., Ronchi C. The Equation of State of UO 2 // Int. J. Thermophys. 2004. V. 22. P. 1253.
  4. Iosilevskiy I., Gryaznov V., Yakub E., Ronchi C., Fortov V. Non-congruent Phase Coexistence in Strongly Coupled Chemically Reactive Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 2003. V. 43. № 5–6. P. 316.
  5. Ronchi C., Iosilevskiy I., Yakub E. Equation of State of Uranium Dioxide. Berlin: Springer, 2004. P. 366.
  6. Иосилевский И.Л., Грязнов В.К., Семенов А.М., Якуб Е.C., Горохов Л.Н., Юнгман В.С., Башарин А.Ю., Брыкин М.В., Шейндлин М.А., Фортов В.E., Ronchi C., Hyland G.J., Pflieger R. Исследования неконгруэнтного испарения в продуктах высокотемпературного нагрева диоксида урана // Изв. РАН. Сер. Энергетика. 2011. № 5. С. 115.
  7. Маевский К.К., Кинеловский С.А. Термодинамические параметры смесей с нитридом кремния при ударно-волновом воздействии в представлениях равновесной модели // ТВТ. 2018. T. 56. № 6. С. 876.
  8. Богданова Ю.А., Губин С.А. Исследование версий термодинамической теории возмущений для моделирования свойств бинарных смесей флюидов в широкой области давлений и температур // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 682.
  9. Беляков М.Ю. Уравнение состояния околокритической бинарной смеси на основе гипотезы перемешивания // ТВТ. 2024. Т. 62. № 1. С. 50.
  10. Беляков М.Ю. Критические аномалии и фазовые диаграммы бинарной смеси // ТВТ. 2023. Т. 61. № 2. С. 198.
  11. Rowland D., Hughes T.J., May E.F. Effective Critical Constants for Helium for Use in Equations of State for Natural Gas Mixtures // J. Chem. Eng. Data. 2017. V. 62. P. 2799.
  12. Aasen A., Hammer M., Lasala S., Jaubert J.-N., Wilhelmsen O. Accurate Quantum-corrected Cubic Equations of State for Helium, Neon, Hydrogen, Deuterium and Their Mixtures // Fluid Phase Equilibria. 2020. V. 524. P. 112790.
  13. Aasen A., Hammer M., M ü ller E.A., Wilhelmsen O. Equation of State and Force Fields for Feynman–Hibbs-corrected Mie Fluids. II. Application to Mixtures of Helium, Neon, Hydrogen, and Deuterium // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. 074507.
  14. Peng D.Y., Robinson D.B. A New Two-constant Equation of State // Ind. Eng. Chem. Fundam. 1976. V. 15. № 1. P. 59.
  15. Soave G. Equilibrium Constants from a Modified Redlich–Kwong Equation of State // Chem. Eng. Sci. 1972. V. 27. № 6. P. 1197.
  16. Уэйлес C. Фазовые равновесия в химической технологии. М.: Мир, 1989.
  17. Wilhelmsen O., Berstad D., Aasen A., Neksa P., Skaugen G. Reducing the Exergy Destruction in the Cryogenic Heat Exchangers of Hydrogen Liquefaction Processes // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 10. P. 5033.
  18. Salim P.H., Trebble M.A. A Modified Trebble–Bishnoi Equation of State: Thermodynamic Consistency Revisited // Fluid Phase Equilib. 1991. V. 65. P. 59.
  19. Kalikhman V., Kost D., Polishuk I. About the Physical Validity of Attaching the Repulsive Terms of Analytical EOS Models by Temperature Dependencies // Fluid Phase Equilib. 2010. V. 293. № 2. P. 164.
  20. Aasen A., Hammer M., Ervik A., M ü ller E.A., Wilhelmsen O. Equation of State and Force Fields for Feynman–Hibbs-corrected Mie Fluids. I. Application to Pure Helium, Neon, Hydrogen, and Deuterium // J. Chem. Phys. 2019. V. 151. № 6. 064508.
  21. Медведев А.Б. Модель уравнения состояния с учетом испарения, ионизации и плавления // ВАНТ. Сер. Теоретическая и прикладная физика. 1992. Вып. 1. С. 12.
  22. Медведев А.Б. Уравнение состояния и коэффициенты переноса аргона на основе модифицированной модели Ван-дер-Ваальса до давлений 100 ГПа // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46. № 4. С. 116.
  23. Медведев А.Б. Уравнение состояния диоксида кремния с учетом испарения, диссоциации и ионизации // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. № 4. С. 101.
  24. Копышев В.П., Медведев А.Б., Хрусталев В.В. Уравнение состояния продуктов взрыва на основе модифицированной модели Ван-дер-Ваальса // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 1. C. 87.
  25. Медведев А.Б. Определение фазовой диаграммы смеси H 2 +O 2 на основе модифицированной модели Ван-дер-Ваальса // Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58. № 1. С. 3.
  26. Больцман Л. Лекции по теории газов. М.: ГИТТЛ, 1956. 554 с.
  27. Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, Сибирское отд., 1966.
  28. Ландау Л.Д., Лифшиц И.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1964. 568 с.
  29. Медведев А.Б. Оценка коэффициентов самодиффузии и взаимной диффузии бинарной смеси на основе модифицированной модели Ван-дер-Ваальса // Физика горения и взрыва. 2017. Т. 53. № 4. С. 58.
  30. Thermophysical Properties of Fluid Systems, NIST Webbook. http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid
  31. Leachman J.W., Jacobsen R.T., Penoncello S.G., Lemmon E.W. Fundamental Equations of State for Parahydrogen, Normal Hydrogen, and Orthohydrogen // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2009. V. 38. № 3. P. 721.
  32. Richardson I.A., Leachman J.W., Lemmon E.W. Fundamental Equations of State for Deuterium // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2014. V.43. № 1. P. 013103-13.
  33. Tsang C.Y., Street W.B. Phase Equilibria in the H 2 /CO 2 System at Temperatures from 220 to 290 K and Pressures to 172 MPa // Chem. Eng. Sci. 1981. V. 36. P. 993.
  34. MacKendrick R.F., Heck C.K., Barrick P.L. Liquid–Vapor Equilibria of the Helium–Carbon Dioxide System // J. Chem. Eng. Data. 1968. V. 13. № 3. P. 352.
  35. Street W.B., Erickson A.L. Phase Equilibria in Gas Mixtures at High Pressures: Implication for Planetary Structures // Phys. Earth Planet. Interiors. 1972. V. 5. P. 357.
  36. Street W.B., Erickson A.L., Hill J.L.E. Phase Equilibria in Fluid Mixtures at High Pressures: the He–CH 4 System // Phys. Earth Planet. Interiors. 1972. V. 6. P. 69.
  37. Mills R.L., Liebenberg D.H., Bronson J.C. Equation of State and Melting Properties of 4 He from Measurements to 20 kbar // Phys. Rev. B. 1980. V. 21. № 11. P. 5137.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024