Программа для оптимизации значений параметров бинарного взаимодействия для уравнений состояния

Полный текст

Проведение расчетов различных процессов и аппаратов нефтегазовой и химической промышленности зачастую связано с использованием различных кубических уравнений состояния вещества [1-5]. Они позволяют проводить расчет фазовых равновесий и определять объемы и составы паровой и жидкой фаз. Для повышения точности прогнозирования составов фаз в многокомпонентных системах используются параметры бинарного взаимодействия kij, которые участвуют в усреднении свойств. Так, например, для уравнения Пенга - Робинсона параметры перекрестного взаимодействия (aa)ij определяются по формуле [1] , где (aa)i, (aa)j - константы уравнения для чистых веществ. Значения параметров бинарного взаимодействия kij определяются эмпирическим путем. В настоящее время существует большое количество справочных данных по значениям указанных параметров [1-3]. Однако зачастую специалисту целесообразно иметь в своем распоряжении программный продукт, который бы позволял провести сравнение результатов моделирования фазового равновесия с экспериментальными данными и при необходимости подобрать оптимальные значения kij, обеспечивающие их наилучшее согласование. Ранее был описан программный продукт для проверки адекватности расчетных моделей, используемых для прогнозирования свойств газов и жидкостей [6]. В рамках настоящей статьи представлено расширение возможностей указанной программы, позволяющее проводить сравнение теоретических и экспериментальных составов фаз и оптимизировать значения параметров бинарного взаимодействия kij. Сравнение экспериментальных данных [1] и результатов моделирования для системы «метан - пентан» xЭ, % мол. yЭ, % мол. tЭ, °С pЭ, атм tР, °С xР, % мол. 0,15 20,9 37,8 1,36 38,0 0,15 0,84 58,9 37,8 2,72 38,3 0,82 1,54 71,6 37,8 4,08 38,6 1,49 2,20 78,0 37,8 5,44 38,9 2,15 2,90 81,8 37,8 6,80 39,2 2,81 4,58 87,0 37,8 10,2 39,8 4,44 6,26 89,4 37,8 13,6 40,8 6,03 9,58 91,9 37,8 20,4 41,8 9,16 12,8 93,2 37,8 27,1 42,0 12,2 19,1 94,3 37,8 40,8 42,8 18,2 25,1 94,6 37,8 54,3 43,7 23,8 31,4 94,7 37,8 68,0 43,4 29,4 37,5 94,6 37,8 85,0 42,2 36,2 43,9 94,1 37,8 102,0 41,8 42,7 50,4 93,3 37,8 119,0 41,5 49,0 у, % мол. x, % мол. Фазовая диаграмма парожидкостного равновесия в системе «метан - пентан» (точки - экспериментальные данные [7], линии - результаты моделирования) В качестве примера работы программы представлены результаты моделирования с помощью уравнения состояния Пенга - Робинсона газожидкостного равновесия для системы «метан - пентан», экспериментальные данные для которой имеются в справочной литературе [7] (см. таблицу и рисунок). Моделирование проводилось в следующем порядке: - для каждой точки в качестве исходных данных задавались состав пара и давление в системе, соответствующие результатам эксперимента [7]; - производилось определение расчетного значения температуры начала конденсации пара; - для указанных значений температуры и давления определялся состав жидкой фазы. Результаты сравнения приведены в таблице и на рисунке. Здесь через x и y обозначены мольные доли метана в жидкой и паровой фазах соответственно. Линия соответствует результатам расчетов с помощью уравнения состояния Пенга - Робинсона, точки - экспериментальным данным [7]. Анализируя расхождения между расчетом и экспериментом данных таблицы, пользователь программы может оптимизировать значение параметров бинарного взаимодействия.

Об авторах

Сергей Борисович Коныгин

Самарский государственный технический университет

(д.т.н., доц.), заведующий кафедрой «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы