IG541混合氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和基本計(jì)算方法

1、IG-541混合氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和基本計(jì)算方法一概述IG-541混合氣體滅火系統(tǒng)作為一種新型潔凈氣體滅火系統(tǒng)，由于它兼?zhèn)溆行缁?、綠色環(huán)保以及對人體無傷害等特性，目前已在國內(nèi)外消防領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，人們在大量應(yīng)用它的同時(shí)，對系統(tǒng)性質(zhì)、性能、原理等方面的量化研究卻是十分不足的。國內(nèi)至今尚無完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，尤其缺乏完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算理論和方法，甚至于連基本的單元計(jì)算方法也不齊全，現(xiàn)有的一些計(jì)算公式基本上照搬了國外的書本，并且缺乏完整性和系統(tǒng)性。這種理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際應(yīng)用的反?，F(xiàn)象是消防工程界特有的，也是消防系統(tǒng)建設(shè)與使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)相脫節(jié)這一客觀情況所造成的。國外公司雖有系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件可以

2、代客計(jì)算，但并不提供計(jì)算方法，我們只能是知其然而不知其所以然。為了解決我國已有IG-541滅火系統(tǒng)的設(shè)備和大量實(shí)際應(yīng)用，卻還沒有設(shè)計(jì)計(jì)算方法的突出矛盾，確保IG-541滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)先進(jìn)性、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，我們在努力學(xué)習(xí)和吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，還必須建立自己的理論研究體系和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。本文探討了IG-541氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的理論依據(jù)，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了和建立了IG-541滅火系統(tǒng)的基本計(jì)算方法，為科學(xué)地建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IG-541滅火系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件奠定了基礎(chǔ)。 二   系統(tǒng)特征IG-541滅火系統(tǒng)和其他固定氣體滅火系

3、統(tǒng)比較既有共性又具有鮮明的個(gè)性。IG-541在儲存條件下呈氣態(tài)，比其他滅火系統(tǒng)需要更大的儲存容積;在高壓下儲存和運(yùn)行，管道的承壓能力要求亦較高，設(shè)備投資費(fèi)用大，精確計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)可以帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。IG-541滅火的有效濃度為 >37.5% 而對人體安全的濃度為<42.8%，同時(shí)滿足以上條件必須嚴(yán)格控制儲存量，并且對于防護(hù)區(qū)域有相應(yīng)要求。IG-541滅火系統(tǒng)的使用條件要求，系統(tǒng)開啟后，90%藥劑噴放時(shí)間應(yīng) >23秒及<40秒，并且又要求60秒鐘內(nèi)達(dá)到滅火濃度。這也是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)格的的設(shè)計(jì)約束條件。IG-541滅火系統(tǒng)和其他滅火系統(tǒng)相比,滅火劑設(shè)計(jì)濃度以及噴射速率的容差

4、范圍小得多，且與平常容易發(fā)生的誤解不同,寬裕的設(shè)計(jì)不僅浪費(fèi)投資，設(shè)計(jì)結(jié)果也未必安全。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用精確的、全過程動(dòng)態(tài)模擬的分時(shí)計(jì)算方法。IG-541設(shè)計(jì)計(jì)算的有利條件是：物系臨界溫度低，整個(gè)過程在單一氣相下發(fā)生，可以通過嚴(yán)格的方法，借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確的計(jì)算。IG-541滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是要保證在裝置啟動(dòng)后的指定時(shí)間內(nèi)，防護(hù)區(qū)中的滅火劑達(dá)到設(shè)計(jì)濃度，其中計(jì)算IG-541氣體在系統(tǒng)各單元中的流動(dòng)推動(dòng)力和阻力是關(guān)鍵，二者又取決于系統(tǒng)的物性和單元的設(shè)備特征，茲在下文逐一討論。 三   純組份性質(zhì) 物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)甚多,這里只討論和IG-541系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)

5、的P-V-T性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)和遷移性質(zhì)。1基礎(chǔ)物性氮?dú)?、氬氣和二氧化碳皆為常見氣體，其有關(guān)性質(zhì)可以從手冊中查到。茲參照Chemical Properties Handbook（1999）一書，將相關(guān)數(shù)據(jù)羅列如下。其他資料上除分子量以外的數(shù)據(jù)并不完全相同，但對本過程的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果影響甚微。 表一. 基礎(chǔ)物性和熱力學(xué)性質(zhì)名 稱符 號單 位ArCO2N2英文名  ArgonCarbon dioxideNitrogen分子量Mg/mol 39.948 44.010 28.013常冰點(diǎn)TfK 83.80216.58 63.15常沸點(diǎn)TbK 87.28194.70 77.35臨界溫度T

6、cK150.86 304.19126.10臨界壓力PcBar 48.98 73.82 33.94臨界比容Vccm3/mol 74.6 94.0 90.1臨界密度cG/cm3 0.5356 0.4682 0.3109臨界壓縮因子Zc無因次 0.291 0.274 0.292偏心因子無因次 0.000 0.228 0.040偶極距 Debye 0 0 02熱性質(zhì) 流體在理想氣體狀態(tài)下的熱性質(zhì)是計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)。通常表達(dá)為熱容或焓的多項(xiàng)式。如: hi0 = C0, i + C1, iT + C2, iT 2 + C3, iT3 + （式1）這些多項(xiàng)式系數(shù)通常是用于相當(dāng)寬的溫度范圍，而I

7、G541的工作溫度范圍較窄，約在200至320K之間，可以專門回歸較為簡短和精確的多項(xiàng)式。茲將API Project44Selected Volume of Properties of Chemical Compounds所列CO2、N2的恒壓熱容CP0文獻(xiàn)值列于表二。Ar的CP0受溫度影響極小，用The Properties of Gases and Liquids3rd Ed一書附錄中的多項(xiàng)式求得。 表二. 理想氣體狀態(tài)下的恒壓熱容 Cal/mol/K溫度，K150200273.15298.15300400Ar4.96814.96804.96784.96784.96784.9679CO2

8、7.228 7.733 8.594 8.874 8.894 9.876N2 6.956 6.957 6.959 6.961 6.961 6.991 3低壓下的氣相粘度在低壓下氣體的粘度和壓力關(guān)系不大，可以視為僅僅是溫度的函數(shù)。經(jīng)與Handbook of Chemistry and Physics, 80th Ed（1999-2000），Chemical Properties Handbook（1999）的資料上的數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)用多項(xiàng)式擬合低壓氣體的粘度的精確度不高。而用Lennard-Jones 12-6分子勢能位計(jì)算，25 C下的誤差降至0.1%左右。下表中Ar的數(shù)據(jù)取自美國石油學(xué)

9、會(huì)API手冊,其余數(shù)據(jù)取自The Properties of Gases and Liquids,后者Ar的參數(shù)計(jì)算結(jié)果誤差較大。 表三.遷移性質(zhì)-氣相粘度L-J分子勢能位ArCO2N2勢能參數(shù) e/k，K124.9195.271.4碰撞半徑，Å3.42337.1329.124 Lennard-Jones 12-6分子勢能位計(jì)算低壓氣體的粘度的公式用: gas = 26.69(MT)1/2/2/V （式2） 式中: gas 氣體粘度,P V = 1.16145/ T* 0.14874+0.52487/ exp (0.7732T*)+2.16178/ exp (2.43787

10、T*) T* = T/(e/k)四混合物性質(zhì) IG-541混合氣體的配方是公開的，即52%（mol）的氮?dú)狻?0%（mol）的氬氣和8%（mol）的二氧化碳?xì)怏w?；旌衔镂镄缘脑敱M實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很少。混合物的性質(zhì)主要通過“混合規(guī)則”計(jì)算求得，而這些規(guī)則則是經(jīng)過若干離散的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)來驗(yàn)證的。 令混合物中i組份的含量為Xi分子分率。下標(biāo)i,j,k為組份序號，下標(biāo)m表示混合物。則有：1 1     分子量 Mm = XiMi （式3）2 2     混合物臨界參數(shù) 混合物的臨界參數(shù)并不是混合物的真臨界性質(zhì)，而是用于計(jì)算混合物P-V-

11、T性質(zhì)和熱力學(xué)函數(shù)用的參數(shù)。 采用Lee-Kesler狀態(tài)方程的混合規(guī)則：Vci =ZciRTci/Pci （式4）Zci =0.2905 0.085i （式5） Vcm = 0.125XjXk(Vcj1/3 + Vck1/3) （式6） Tcm = 0.125XjXk(Vcj1/3+Vck1/3)3(Tcj+Tck)2/Vcm（式7） m = xii（式8） Pcm = (0.2905 0.085m)RTcm/Vcm（式9）3 3     IG-541在理想氣體狀態(tài)下的熱性質(zhì)系數(shù) 理想氣體狀態(tài)下的熱性質(zhì)系數(shù)符合加和性，從表二的數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算和單位換算得到

12、IG541在理想氣體狀態(tài)下焓的熱性質(zhì)系數(shù)為：C0 = 8.8 (此項(xiàng)系數(shù)用來校準(zhǔn)150400K的焓值,計(jì)算偏差<0.03%)C1 = 25.648C2 = 0.0005042C3 = 1.715E-6C4 = 81.04 (此項(xiàng)系數(shù)取,1psia壓力下的理想氣體單質(zhì)為零熵)用以上熱性質(zhì)系數(shù)計(jì)算 IG541在理想氣體狀態(tài)下的熱容、焓和熵的公式是： Cp0 = C1 +2C2T + 3C3T2 （式10） h0 = C0 + C1T + C2T 2 + C3T3 （式11） s0 = C1 lnT + 2C2T + 3C3T2/2 + C4 - R lnP （式12）上述公式中的單位是:mo

13、l, K, J, Pa,上角標(biāo)0表示理想氣體狀態(tài)。4 4     氣體混合物的粘度氣體混合物的粘度用美國石油學(xué)會(huì)API project 44推薦的方法計(jì)算： （式13） 其中ij為充間參數(shù) （式14）將以上公式求得的IG-541粘度再回歸成溫度的多項(xiàng)式：m0 = 178.86 + 0.5123- 0.00039（式15）（式15）中m0 是IG-541在低壓下的粘度， 攝氏溫度。在-10至50范圍內(nèi)回歸誤差小于0.1%。5 5     低壓下的氣相導(dǎo)熱系數(shù) 純組分的導(dǎo)熱系數(shù)由Langs Chemical Handb

14、ook15th Ed（1999）查得,如下表所示:表四.氣相導(dǎo)熱系數(shù)J/s/m/K溫度,02040Ar0.01660.01760.0186CO20.01440.01600.0176N20.02410.02560.0270IG-5410.02020.02160.0228氣體混合物的氣相導(dǎo)熱系數(shù)按Wassiljewa 方程計(jì)算: lm = (yili /yjAij) （式16）式中: l m 氣相混合物的導(dǎo)熱系數(shù) lI 組分i的氣相導(dǎo)熱系數(shù) Aij組分之間的充間作用參數(shù),用Lindsay and Bromley方法 Aij = 0.251+(i/j)(Mj/Mi) 0.75 (T+Si)/ (T+

15、Sj)0.52(T+SiJ)/ (T+Si) （式16-1）其中: Sutherland常數(shù)Si = 1.5Tbi ; Sij = Cs(SiSj)0.5非極性氣體Cs =1 用Mason and Saxena方法以及忽略充間作用參數(shù)取得的結(jié)果和上述方法偏差不大于1%。按以上方法求得IG-541在0、20、40低壓下的氣相導(dǎo)熱系數(shù)，回歸成多項(xiàng)式： l0 = 0.020238 + 6.759´10-5t 6.468´10-8t2 （式17）式中: l0 IG-541在低壓下的氣相導(dǎo)熱系數(shù), J/s/m/K t攝氏溫度為便于比較和利用現(xiàn)將IG541混合氣體物理性質(zhì)及相關(guān)計(jì)算公式

16、匯總?cè)缦拢篒G541混合氣體的物理性質(zhì)The PROPERTIES of IG541 MIXTRUE名 稱符號單位氬氣二氧化碳氮?dú)釯G541英文名SymbolunitARGONCarbonDioxideNitrogenInergen分子式  ArCO2N2 分子量MWg/mol39.94844.01028.01334.067常沸點(diǎn)TbK87.28194.777.35 臨界溫度TcK150.86304.19126.1147.7臨界壓力PcBar48.9873.8233.9442.39臨界比容Vccc/mol74.694.090.183.2臨界壓縮因子Zc&

17、#160;0.2910.2740.2920.287偏心因子OM 0.0000.2230.0400.039碰撞半徑A°3.4233.9413.798 勢能參數(shù)e/KK124.9195.271.4 恒壓熱容Cp, 25 J/mol/K20.78537.12929.12526.429恒容熱容Cv, 25 J/mol/K12.47028.81420.81018.115絕熱指數(shù), 25  1.66671.2891.4001.459低壓下氣體粘度, 25 P224.42150.5175.52191.42偶極距 Debye0000IG541分子分率

18、YMol%40852100 注:正體數(shù)值是文獻(xiàn)值,斜體數(shù)值是計(jì)算值。計(jì)算方法和依據(jù)另詳。 IG541的密度: 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) (0,1 atm) 1.521kg/m3, 對空氣比重 1.176存儲狀態(tài)(20,15Mpa) 233.6kg/m3IG541在低壓下的粘度多項(xiàng)式: = 178.86 + 0.5123×t - 0.00039×t2 為絕對粘度,P; t為攝氏溫度。上式適用于 -10至50。IG541在低壓下的導(dǎo)熱系數(shù)多項(xiàng)式: l = 202.38 + 0.6759t 6.468×10-4t2 l 為導(dǎo)熱系數(shù),W/cm/K; t為攝氏溫度。IG541在理

19、想氣體狀態(tài)下的焓多項(xiàng)式: H0= 25.648T + 5.042×10-4T2 + 1.715×10-6T3 上式中: H0為焓,J/mol; T為絕對溫度,T = t + 273.15 五壓力下的性質(zhì)1P-V-T關(guān)系表征流體壓力、比容和溫度（P-V-T）關(guān)系的方程叫著狀態(tài)方程。最簡單,也是最古老的狀態(tài)方程是理想氣體狀態(tài)方程:PV=RT 式中：P-壓力PaV-比容m3/molR-氣體通用常數(shù) = 8.31441T-溫度K理想氣體狀態(tài)方程對常壓常溫或高溫的“永久氣體”可以使用，但是用來計(jì)算低溫高壓氣體，或是非永久氣體誤差就比較大，對于液體則完全不適用，于是，近百年來

20、許多科學(xué)家提出了對理想氣體定律的修正，這類方程式稱為真實(shí)氣體狀態(tài)方程。真實(shí)氣體狀態(tài)方程的通式是：PV=zRT式中z的叫做壓縮因子，表示真實(shí)氣體和理想氣體的差異。文獻(xiàn)上發(fā)表的真實(shí)氣體狀態(tài)方程有二百多個(gè)。其中最準(zhǔn)確的是Lee-Kesler方程，它的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在： 1.在很寬的溫度壓力范圍內(nèi)有良好的準(zhǔn)確度；2.既能用于氣相也能用于液相；3.對于任何非極性流體，只需要臨界溫度、臨界壓力和偏心因子三個(gè)參數(shù)便可以求解，而這三參數(shù)都是宏觀可測量的物性；4. 對于混合物利用混合規(guī)則，可以像純物質(zhì)一樣，用同樣的方程式求解；5. 對于混合物，不僅能求解總性質(zhì)，還能解得偏性質(zhì)，即混合物中各個(gè)組份的性質(zhì)。在Lee-Ke

21、sler方程發(fā)表前后，還有一些優(yōu)秀的狀態(tài)方程。這些方程求解比較簡單，在一定的場合可以滿足工程計(jì)算需要，但就準(zhǔn)確度而言，還是及不上Lee-Kesler方程。狀態(tài)方程不僅可以用來求解流體的密度，還可以和物質(zhì)的熱性質(zhì)系數(shù)結(jié)合起來，求得在真實(shí)流體（液體和壓力下的氣體）狀態(tài)下的熱力學(xué)性質(zhì)，傳熱性質(zhì)等等，用于流體力學(xué)、化工熱力學(xué)、工程熱力學(xué)的計(jì)算。對于滅火系統(tǒng)而言，不僅管道輸送，而且孔板節(jié)流、噴嘴噴射、氣體膨脹和壓縮的精確計(jì)算度需要用到狀態(tài)方程，因此我們選用了Lee-Kesler方程設(shè)計(jì)計(jì)算IG541混合氣體滅火系統(tǒng)。 Lee-Kesler狀態(tài)方程為多參數(shù)方程，其形式是： z = Pr/Vr/Tr = 1

22、 + B/Vr + C/Vr2 + D/Vr5 + c4（+/Vr2）exp（-/Vr2）/ Tr5 /Vr2 （式18）其中： B = b1 b2/Tr b3/ Tr2 b4/ Tr3（式18-1） C = c1 c2/Tr + c3/ Tr2（式18-2） D = d1 + d2/Tr（式18-3）Vr理想對比比容 = Pc* V/n/R/Tc，其中V/n稱為比容 Pr對比壓力 = P/Pc Tr對比溫度 = T/Tr Lee-Kesler狀態(tài)方程是三參數(shù)普遍化方程，只要知道物質(zhì)的臨界壓力、臨界溫度和偏心因子就能求解。但是方程中的壓縮因子z是隱函數(shù)，要用試差法求解。 表四. Lee-Kes

23、ler狀態(tài)方程系數(shù)系數(shù)簡單流體參比流體系數(shù)簡單流體參比流體b10.11811930.2026579c30.00.016901b20.2657280.331511c40.0427240.041577b30.1547900.027655d1×1040.1554880.48736b40.0303230.203488d2×1040.6236890.0740336c10.02367440.03133850.653921.226c20.01869840.05036180.0601670.03754 Lee-Kesler狀態(tài)方程有多達(dá)七個(gè)實(shí)根，其中只有一個(gè)或兩個(gè)實(shí)根有物理意義，要用試差法

24、求解。本文作者曾對此作過研究，具體方法可參考烴類物理化學(xué)手冊一書。 IG541氣相壓縮因子 Compressibility factor of IG541 (Z)溫度-100 1020304050壓力MPaPrTr1.7821.8491.9171.9852.0522.1202.18810.2360.98960.99120.99260.99380.99490.99580.996620.4720.97960.98280.98570.98810.99020.99200.993630.7080.97010.97500.97920.98280.98590.98870.991040.9440.9

25、6110.96760.97320.97800.98210.98570.988951.1790.95270.96080.96780.97370.97880.98320.987161.4150.94500.95470.96290.96990.97600.98120.985771.6510.93800.94920.95860.96670.97360.97960.984881.8870.93180.94430.95490.96400.97180.97850.984392.1230.92640.94020.95190.96190.97050.97790.9843102.3590.92190.93690.

26、94960.96040.96970.97770.9847112.5950.91830.93430.94790.95950.96950.97810.9855122.8310.91560.93260.94700.95920.96980.97890.9868133.0670.91390.93160.94670.95960.97060.98020.9884143.3020.91310.93150.94710.96050.97200.98190.9905153.5380.91330.93210.94820.96200.97390.98410.9930163.7740.91440.93360.95000.

27、96410.97630.98680.9959 Lee-Kesler狀態(tài)方程要對三個(gè)流體求解：一個(gè)是需要計(jì)算的流體，即IG541，公式中用上角標(biāo)（i）表示；一個(gè)是偏心因子為0的“簡單流體”，上角標(biāo)用（0）表示；還有一個(gè)是偏心因子為0.3978的正辛烷，叫做“參比流體”，上角標(biāo)（r）。先在對象流體的操作條件求得對比壓力Pr和對比溫度Tr Pr = P / Pcm（式19） Tr = T / Tcm（式20）從（式18）分別求得簡單流體和參比流體的Z（0）和Z（r），然后用以下公式計(jì)算對象流體的壓縮因子Z（i） = Z（0）+ Z（r）- Z（0） （i）/（r） （式21） （式20）中

28、（i）為對象流體即IG541偏心因子m，（r）為參比流體的偏心因子 = 0.3978。（式21）的物理意義是：流體的壓縮因子等于同對比溫度壓力下簡單流體的壓縮因子，加上和偏心因子相關(guān)的修正值。偏心因子在微觀上反映物質(zhì)分子的大小和形狀，小的球形分子如氬氣，偏心因子等于0；宏觀上偏心因子通過物質(zhì)的對比飽和蒸汽壓來計(jì)算： = - lg (PSTr=0.7/Pc) 1 （式21-1）（式21-1）中l(wèi)g是十進(jìn)對數(shù)，PSTr=0.7是對比溫度為0.7時(shí)的飽和蒸汽壓。據(jù)此，作者曾在70年代進(jìn)行過驗(yàn)算，由表四的系數(shù)，通過Lee-Kesler方程計(jì)算出“簡單流體”和“參比流體”氣液相逸度，求得對比溫度0.7下

29、的相平衡和飽和蒸汽壓, 按照（式21-1）定義計(jì)算簡單流體和參比流體的偏心因子，分別為：簡單流體 （0）= 0.00529（式21-2）參比流體 （r）= 0.39547（式21-3）因此，作者將（式21）改成：Z（i） = Z（0）+ （i）-（0） /（r）-（0） Z（r）- Z（0） （式21-4）以下是采用上述方法進(jìn)行的氬氣、二氧化碳和氮?dú)獾膲嚎s因子驗(yàn)算。此項(xiàng)工作的目的一是驗(yàn)算Lee-Kesler方程對于IG541組份的準(zhǔn)確性；二是比較（式21）、（式21-4）何者更符合實(shí)際情況。一般在近臨界區(qū)或高壓下P-V-T計(jì)算誤差大，為此本文選擇IG-541實(shí)際運(yùn)行范圍內(nèi)的溫度和較高的壓力。驗(yàn)

30、算結(jié)果列于下列表格。 表五. 氬氣壓縮因子驗(yàn)算操作條件文獻(xiàn)值 （式21）（式21）（式21-4）（式21-4）壓力溫度比容壓縮因子比容誤差比容誤差BarKcc/g無因次cc/g%cc/g%1002002.96250.71172.9616-0.03072.9571-061920.88774.63450.33144.62970.22691003005.96330.95515.98150.34095.97640.21971003507.19630.98797.20910.17757.20380.10411502001.81660.65461.82510.

31、46971.82190.28981502502.98340.96012.99790.48702.99350.33831503003.94630.94803.96730.53193.96260.41181503504.81430.91134.82380.38484.82790.2820平均誤差%   0.3397 0.2569 表六. 二氧化碳壓縮因子驗(yàn)算操作條件文獻(xiàn)值 （式21）（式21）（式21-4）（式21-4）溫度壓力比容壓縮因子比容誤差比容誤差KBarcc/mol無因次cc/mol%cc/mol%2205.9962744.80

32、.89972772.71.01522772.91.02362308.9351882.80.87971883.30.02881883.50.003924012.8301318.80.84791315.8-0.22981315.9-0.216825017.856941.950.8092938.71-0.3437938.86-0.327926024.194682.560.7639679.37-0.4668679.50-0.447927032.034498.020.7107495.05-0.5973495.16-0.574728041.595361.840.6465359.10-0.7564359.2

33、0-0.729429053.152256.250.5649253.37-1.1223253.46-1.089530067.095164.000.4411158.60-3.2955158.67-3.2500平均誤差%   0.8729 0.8555 表七. 氮?dú)鈮嚎s因子驗(yàn)算操作條件文獻(xiàn)值（式21）（式21）（式21-4）（式21-4）壓力溫度壓縮因子壓縮因子誤差壓縮因子誤差BarK無因次無因次%無因次%1002000.844990.845010.00190.84392-0.12721002500.958560.960200.17130.95925

34、0.07241003001.00511.006210.11001.005380.02751003501.02691.027120.02191.02639-0.05001502000.849860.850190.03920.84897-0.10471502500.971340.973880.26170.97265002561.028240.25751.02712005111.052990.17961.051980.0835平均誤差%  0.1304 0.0936表五、六、七的第列,是國際純和應(yīng)用化學(xué)學(xué)會(huì)(IUPAC

35、)資料上提供的數(shù)據(jù); 表五、六的第列數(shù)值，由第列換算而來。這些數(shù)據(jù)表明：除了二氧化碳外，Lee-Kesler方程的計(jì)算結(jié)果皆與文獻(xiàn)值十分符合；而本文作者建議的偏心因子校正式（式21-4），比原作者提出的（式21）更準(zhǔn)確。表六所列的溫度范圍，在二氧化碳的常冰點(diǎn)和臨界點(diǎn)之間，壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓，無論對實(shí)驗(yàn)還是計(jì)算都是高誤差區(qū)。二氧化碳還有一個(gè)特殊情況：在對比溫度0.7時(shí)已經(jīng)是固相，（式21-1）的引用發(fā)生了問題，因而不同文獻(xiàn)上的偏心因子值有差異。盡管物質(zhì)固相升華壓和液相的蒸汽壓函數(shù)連續(xù)，導(dǎo)數(shù)卻不連續(xù)。相比較之下用液相的蒸汽壓外推計(jì)算偏心因子要合理一點(diǎn)。經(jīng)驗(yàn)證，The Properties

36、 of Gases and Liquids3rd Ed一書上的Harlacher 蒸汽壓方程,從二氧化碳的冰點(diǎn)到臨界點(diǎn)度很準(zhǔn)確，由此算得的偏心因子為0.223。2熱力學(xué)差值函數(shù) 熱力學(xué)差值函數(shù)的定義是：真實(shí)流體的熱力學(xué)性質(zhì)和同溫度下理想氣體的熱力學(xué)函數(shù)之差。熱力學(xué)差值函數(shù)用無因次數(shù)的形式表示，通式為：g（i）= g（0） + g（r） - g（0） （i）/（r） （式22）和g相應(yīng)的恒壓熱容、熵、焓的差值函數(shù)為：（Cp-Cp0）/R，（s s0）/R，（h h0）/RTc。由（式18）求得壓縮因子代入Lee-Kesler狀態(tài)方程的差值函數(shù)表達(dá)式，求得 g（r）、g（0），經(jīng)（式21）求得g（

37、i），然后結(jié)合（式10）至（式12）即可求得真實(shí)流體在指定溫度壓力下的熱力學(xué)函數(shù)。例如 h = RTc（h h0）/RTc +h0 = RTc（h h0）/RTc + C1T + C2T 2 + C3T3 + C4T4 （式23）  IG541在不同壓力下的焓 Enthalpy at pressure of IG541(J/mol)理想氣體: 溫度-100 1020304050ARGONi.g.5472.05679.95887.76095.66303.46511.36719.1CO2i.g.8093.68451.18813.09179.39550.19925.410305.4N2i.

38、g.7651.17942.08233.08524.28815.49106.89398.3IG541*i.g.6815.47078.37341.67605.27869.38133.88398.7 壓力下氣體：溫度-100 1020304050壓力MPaPrTr1.7821.8491.9171.9852.0522.1202.18810.2366714.66984.77254.47524.07793.58062.98332.320.4726613.36890.97167.47443.17718.17992.68266.630.7086511.76797.27080.77362.77643.

39、47922.98201.740.9446410.26703.86994.57282.97569.37854.28137.651.1796308.96610.96909.07203.97496.27786.38074.561.4156208.16518.76824.37125.97424.17719.58012.571.6516108.26427.56740.77049.07353.17653.87951.681.8876009.56337.66658.46973.47283.47589.47892.092.1235912.56249.36577.76899.27215.27526.47833.

40、7102.3595817.46162.86498.66826.87148.57464.97776.8112.5955724.76078.46421.66756.17083.57404.97721.4122.8315634.75996.56346.76687.47020.37346.77667.6133.0675547.85917.26274.16620.86959.07290.27615.4143.3025464.25840.86204.06556.46899.77235.57564.8153.5385384.25767.36136.66494.36842.57182.67516.0163.7

41、745307.95697.16071.96434.66787.47131.77468.9 注： * = 25.648 * T + 0.0005042 * T2 + 1.175e-6 * T3  IG541在不同壓力下的內(nèi)能 Internal Energy pressure of IG541J/mol理想氣體: 溫度-100 1020304050ARGONi.g.3284.13408.83533.53658.23782.93907.64032.3CO2i.g.5905.66180.16458.86742.07029.67321.87618.6N2i.g.5463.15670.95878

42、.86086.86294.96503.16711.5IG541i.g.4627.54807.24987.45167.95348.85530.15711.9 壓力下氣體：溫度-100 1020304050壓力MPaPrTr1.7821.8491.9171.9852.0522.1202.18810.2364549.44733.64917.65101.75285.85470.15654.620.4724470.04658.84847.05034.85222.35409.75596.930.7084389.34583.04775.64967.35158.35348.85538.940.944

43、4307.34506.24703.44899.25093.95287.75480.751.1794224.34428.74630.74830.75029.15226.35422.461.4154140.44350.54557.54761.94964.25164.85364.071.6514055.84271.94484.04692.84899.15103.25305.681.8873970.84192.94410.34623.74834.05041.75247.292.1233885.54113.94336.64554.74769.04980.35189.1102.3593800.44035.

44、04263.14485.84704.34919.25131.1112.5953715.63956.54190.04417.44639.94858.45073.6122.8313631.53878.64117.34349.44575.94798.05016.4133.0673548.33801.54045.44282.04512.54738.14959.6143.3023466.43725.43974.44215.34449.84678.94903.5153.5383386.03650.43904.34149.64387.84620.34847.9163.7743307.23576.93835.

45、44084.84326.74562.44793.0   IG541在不同壓力下的熵 Entropy at pressure of IG541(J/mol/K)溫度-100 1020304050壓力MPaPrTr1.7821.8491.9171.9852.0522.1202.1881psia.00158150.93151.91152.85153.77154.65155.51156.340.10.024128.69129.67130.62131.53132.42133.28134.110.20.047122.93123.91124.85125.77126.65127.51128

46、.350.30.071119.56120.54121.48122.40123.28124.14124.970.40.094117.16118.14119.09120.01120.89121.75122.580.50.118115.31116.29117.24118.15119.04119.89120.730.60.142113.50114.50115.47116.41117.31118.19119.030.70.165112.21113.22114.19115.13116.03116.91117.750.80.189111.10112.11113.08114.02114.92115.80116

47、.640.90.212110.13111.13112.10113.04113.94114.82115.6610.236109.25110.26111.23112.16113.07113.94114.7920.472103.19104.22105.22106.17107.10107.99108.8530.70899.51100.58101.60102.58103.52104.43105.3040.94496.8297.9198.9699.96100.92101.84102.7451.17994.6695.7896.8697.8898.8699.80100.7161.41592.8493.9995.0996.1497.1498.1099.027