天然氣液化中氣液相平衡計算研究

1、天然氣液化中氣液相平衡計算研究指導老師：論文主要內(nèi)容 1.文獻綜述（天然氣液化，相平衡研究） 2.相平衡模型建立與方程選擇(立方型模型，SRK方程） 3.算法建立（SRK方程，逸度方程） 4.計算機編程（C+編程） 5.工程實例分析（簡單，復雜對比） 6.結(jié)論論文研究思路和步驟 1.文獻綜述：對天然氣液化總述（意義，優(yōu)勢）天然氣液化方式（三種：階式制冷工藝、混合制冷工藝和膨脹制冷工藝。使用最多：丙烷預冷混合制冷劑液化流程。）我國研究現(xiàn)狀相平衡研究發(fā)展 1.相平衡定義與判定（定義，逸度判定法） 特征： 2.相平衡研究進程（三大階段）123.P P P123.TTT123.fff范德華狀態(tài)方程RK

2、等方程，對狀態(tài)方程一些列修正和改進具有統(tǒng)計力學基礎的狀態(tài)方程相平衡發(fā)展三大階段123相平衡分類2RTapbiiiiixrfpy 一些常見相平衡方程： 范德華方程 活度系數(shù)方程 二階維里型方程 RK方程 11pVBzBRTV buuTabuRT5 . 0p 相平衡分類相平衡計算狀態(tài)方程法活度系數(shù)法立方型范德華維里型SRKRK活度系數(shù)模型VanLaar模型PT相平衡比較 雖然對各狀態(tài)方程的評價都有實驗數(shù)據(jù)支撐，但是做出絕對公正的判斷是很困難的。一方面，狀態(tài)方程的準確性很大程度上依賴于狀態(tài)方程參數(shù)的優(yōu)選；另一方面狀態(tài)方程計算混合物性質(zhì)時，受到混合物規(guī)則的影響，這增加了比較的不確定性；最后，工程上傾向

3、于使用一些更為簡單，計算方便的狀態(tài)方程，這對于追求精度的理論公式并不公平?；旌匣旌戏▌t法則231維里型范德華型與組成相關的交互作用參數(shù)的混合法則混合法則范德華單流體混合法則mijijijbx x b mijijijax x a ()2ijijbbb(1)mijijaaak綜合選擇 狀態(tài)方程選擇： SRK方程：形式簡單，改善了氣液相逸度計算效果，能解析求根，所需基礎數(shù)據(jù)少 混合法則選擇： 范德華單流體混合法則：烴類適用，形式簡單，經(jīng)驗豐富算法建立 重要公式： 1.SRK方程 2.壓縮因子方程 3.逸度方程形式 4.相平衡常數(shù)方程：bVVabVRTpmmm3220ZZABBZAB0.5,12ln(

4、 -1)ln(Z B)() (1)ln 1niiijiji jjbbABZz aakbBabZViLiiiixyK偏心因子臨界壓力，溫度交互作用參數(shù)氣體常數(shù)各組分摩爾分數(shù)液化溫度，壓強液化分率 氣相摩爾分數(shù)氣相摩爾分數(shù)液相摩爾分數(shù)液相摩爾分數(shù)平衡常數(shù)平衡常數(shù)算法步驟與思路SRK算法框圖編程思路與方法 1.方程簡化： 2.內(nèi)嵌算法：壓縮因子方程（試算法） 3.循環(huán)節(jié)控制：迭代精度，初值選取 double Sm_size,X1m_size,AAm_size; for (int i=0;im_size;+i) double XK=0.0; Si=(bii/b)*(m_Zl-1)-log(m_Zl-B

5、); for(int j=0;jm_size;+j) XK+=pow(aii*aij,0.5)*Zij; X1i=(A/B*(2/a*XK-bii/b)*log(1+B/m_Zl); AAi=Si-X1i;1.方程簡化0.5,12ln( -1)ln(Z B)()(1)ln 1niiijiji jjbbABZz aakbBabZ2.內(nèi)嵌算法double a1=1,b1=-1,c1,d1,x=0,v; a1=1; b1=-1; c1=A-B-pow(B,2); d1=-(A*B);double Zm_size;double m_Zl=0,m_Zv=0;int X,f=0; for (X=0;X-0

6、.000001 & v0.000001) Zf=(double)x;/printf(%fn,x);+f;3220ZZABBZAB工程實例分析 方法：對比研究，誤差分析 1.簡單組分 2.復雜組分 誤差分析：最大，最小，平均誤差簡單組分實驗數(shù)據(jù)簡單成分計算結(jié)果復雜成分基本數(shù)據(jù)復雜成分計算結(jié)果誤差分析1.簡單成分2.復雜成分結(jié)論 （1）通過緒論和各種方程，模型的對比研究，我們可以看出，SRK方程在不失立方型方程形式簡單的情況下，大大的改善了計算氣液相平衡的效果，并且對方程所需的基礎數(shù)據(jù)少，能夠很好的獲得純組分及混合物的氣液相組成摩爾分數(shù)，氣化率等。 （2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)與計算值的對比，我們可以看出，SRK方程對簡單成分的計算精度較高，實驗一中，各數(shù)據(jù)平均誤差控制在7.00%以內(nèi)，對復雜成分計算精度略為下降，實驗二中，最高平均誤差上升至9.83%。結(jié)論 （3）SRK計算液相組分摩爾分數(shù)誤差小于氣相組成摩爾分數(shù)。由數(shù)據(jù)可以看出，兩個實驗中，氣相組分摩爾分數(shù)誤差分別為：5.58%，9.84%，4.67%，液相組分摩爾分數(shù)誤差分別為：2.52%，3.74%，4.12%。（4）SRK方程對輕烴的預測相對重烴要準確。在較輕組分的計算中呈現(xiàn)負偏差，而在較重烴中出現(xiàn)正偏差居多。這意味著運用在工程實際現(xiàn)場，會導致輕質(zhì)烴成分偏