一种基于线性梯度理论和制造技术

本发明专利技术提供了一种基于线性梯度理论和

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性梯度理论和PR状态方程的(H2+N2)/H2O体系表面张力的预测方法


[0001]本专利技术涉及气液混合模型预测领域，特别涉及一种基于线性梯度理论和
PR
状态方程的
(H2+N2)/H2O
体系表面张力的预测方法
。

技术介绍

[0002]对于微观界面的气液两相流行为是目前的研究热点，但在目前的研究中，往往忽略了表面张力在微观结构中的作用
。
表面张力是一种基本的热物理性质但是很容易在应用过程中被忽略
。
在微观环境中，表面张力对气液混合物的作用是不能忽略的
。
目前涉及水和各种气体的表面张力实验测量已被广泛研究，但针对不同组分三元体系依然缺乏对应的表面张力数据
。
因此，开发一些预测模型来计算不同组分三元体系的表面张力是很有必要的
。
[0003]关于气液体系的表面张力的预测模型虽有报道，但通常是对于二元体系纯气体的情况，针对该情况，通常采用梯度理论模型
(GT)
和
>CPA
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于线性梯度理论和
PR
状态方程的
(H2+N2)/H2O
体系表面张力的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：根据
PR
状态方程确定纯气体的能量参数和共体积参数，采用
Waals
单流体混合规则和组合规则确定混合气体的物质参数和共体积参数；利用
Wertheim
分子缔合理论确定纯气体的亥姆霍兹自由能密度和平衡密度；采用密度混合规则确定不同组分的
(H2+N2)
混合气体的亥姆霍兹自由能
f
mixture
(
ρ
)
和平衡密度
ρ
b,mixture
；通过梯度理论确定纯气体影响参数
κ
；由纯气体影响参数和相互作用系
l
mixture
确定混合气体的影响参数；对梯度理论模型进行简化处理，得到简化后的梯度理论模型
LGT
；通过联立
LGT
模型和
PR
‑
EoS
，得出
(H2+N2)/H2O
体系在不同温度下的表面张力
。2.
根据权利要求1所述的基于线性梯度理论和
PR
状态方程的
(H2+N2)/H2O
体系表面张力的预测方法，其特征在于，根据
PR
状态方程确定纯气体的能量参数和共体积参数，采用
Waals
单流体混合规则和组合规则确定混合气体的物质参数和共体积参数，包括如下步骤：根据纯气体的热物性参数确定纯气体的能量参数
a
和共体积参数
b
，具体如下：，具体如下：，具体如下：式中：
T
c
为纯气体的临界温度；
p
c
为纯气体的临界压力；
R
为气体常数；
T
为环境温度；
m
为与纯气体的偏心因子有关的系数；由上式得到纯氮气的热物性参数确定纯氮气的能量参数和共体积参数纯氢气的热物性参数确定纯氢气的能量参数和共体积参数采用
Waals
单流体混合规则确定不同组分气体混合物的物质参数
a
mixture
和共体积参数
b
mixture
，其中混合规则为：其中：
l
mixture
为混合气体的相互作用系数，采用
NRTL
方程计算不同组分混合气体的相互作用系数
lmixture
；为混合气体中氢气的体积分数；为混合气体中氮气的体积分数；
k
mixture
为二元相互作用参数，
(H2+N2)
混合气体的二元相互作用参数
k
mixture
定义如下：
3.
根据权利要求2所述的基于线性梯度理论和
PR
状态方程的
(H2+N2)/H2O
体系表面张力的预测方法，其特征在于，采用
NRTL
方程计算不同组分混合气体的相互作用系数
l
mixture
，具
体如下：实验数据拟合得到纯氢气的二元相互作用系数和纯氮气的二元相互作用系数采用
NRTL
方程计算不同组分混合气体在不同温度下的相互作用系数
l
mixture
，计算公式如下：其中，
G1、G2和
G3为经验关联式的计算参数
。4.
根据权利要求1所述的基于线性梯度理论和
PR
状态方程的
(H2+N2)/H2O
体系表面张力的预测方法，其特征在于，利用
Wertheim
分子缔合理论确定纯气体的亥姆霍兹自由能密度和平衡密度，包括如下步骤：确定压力因子
P
，具体如下：其中：
ρ
为摩尔密度；
g(
ρ
)
为
HDS
径向分布函数，
g(
ρ
)
的简化形式为：
X
A
为混合物中缔合项的重要参数，具体为：式中：自缔合分子
Δ
为气体分子之间的缔合强度
(
自缔合
)
，由下式给出：其中
ε
表示纯气体的缔合能；
β
表示纯气体的缔合体积，
b
为纯气体的共体积参数，当计算纯氢气时，
b
为当计算纯氮气时，

【专利技术属性】
技术研发人员：董非，周靖鹏，尹必峰，倪捷，贾和坤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：