Асимметричное единое уравнение состояния аргона и хладагента R134a

• Автор: Кудрявцева, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 201 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ЖИДКОСТИ И ГАЗА

1.1. Аналитические уравнения состояния

1.2. Локальные неаналитические уравнения состояния

1.2.1. Масштабные уравнения состояния в параметрической форме

1.2.2. Масштабные уравнения состояния в физических переменных

1.3. Широкодиапазонные и единые неаналитические уравнения состояния,

разработанные в рамках метода псевдокритических точек

1.3.1. Уравнения состояния, разработанные на основе

изохорной теплоемкости

1.3.2. Уравнения состояния, разработанные на основе внутренней энергии

1.3.3. Уравнения состояния, разработанные на основе свободной энергии
1.4. Выводы
Глава 2. ВЫБОР СТРУКТУРЫ ЕДИНОГО УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ
2.1. Выбор структуры асимметричной составляющей свободной энергии
2.2. Выбор структуры единого уравнения состояния, учитывающего асимметрию жидкости и пара относительно критической изохоры
2.2.1. Критические условия
2.2.2. Область малых плотностей и давлений
2.2.3. Область метастабильных состояний
2.3. Выводы
Глава 3. АСИММЕТРИЧНОЕ ЕДИНОЕ УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
АРГОНА
3.1. Краткий обзор работ, посвященных исследованию равновесных свойств аргона
3.2. Линия упругости аргона
3.3. Линия насыщения аргона
3.4. Единое уравнение состояния аргона, учитывающее асимметрию
жидкости и пара относительно критической изохоры
3.5. Равенство химических потенциалов
3.6. Второй вириальный коэффициент
3.7. Метастабильная область
3.8. Выводы
Глава 4. АСИММЕТРИЧНОЕ ЕДИНОЕ УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ХЛАДАГЕНТА R134a
4.1. Краткий обзор работ, посвященных исследованию равновесных
свойств хладагента R134а
4.2. Линия фазового равновесия хладагента R134a
4.3. Единое уравнение состояния R134a, учитывающее асимметрию
жидкости и пара относительно критической изохоры
4.4. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертация посвящена расчетно-теоретическому исследованию поведения индивидуальных веществ в широкой окрестности критической точки системы жидкость-пар. Разработано единое уравнение состояния жидкости и газа, передающее поведение термодинамических функций в соответствии с требованиями современной теории критических явлений. Предложенное асимметричное единое уравнение состояния, апробировано на примере описания равновесных свойств аргона и хладагента Ш34а.
Актуальность темы.
Обеспечение науки и техники достоверными справочными данными является важной народнохозяйственной задачей. Один из путей решения этой задачи - разработка уравнений состояния, которые с одной стороны в соответствии с требованиями современной науки, т.е. качественно верно воспроизводят термодинамическую поверхность, а с другой позволяют рассчитывать теплофизические свойства практически с экспериментальной погрешностью.
В настоящее время твердо установлено, что аналитические уравнения состояния даже качественно не передают поведение термодинамической поверхности в широкой окрестности критической точки.
Поэтому значительные усилия исследователей направлены на разработку так называемых неаналитических единых уравнений состояния в физических переменных. Эти уравнения должны качественно верно, то есть в соответствии с требованиями масштабной теории критических явлений, воспроизводить око-локритическую область термодинамической поверхности. Однако до сих пор не удалось разработать единого уравнения состояния, которое учитывало бы асимметрию реальной жидкости относительно критической изохоры в соответствии требованиями современной теории критических явлений. О важности данной проблемы свидетельствует, например, то обстоятельство, что Российский фонд фундаментальных исследований выделил гранд.

В работе [52] с целью повысить точность расчетов рассмотрен вариант перехода в уравнении (1.58) от обобщенной масштабной переменной х к переменной х. В этом случае в расчетные формулы для давления и других термодинамических величин уже не входят производные от функции Ти(р). Однако
это не помогло улучшить описание линии фазового равновесия в широкой окрестности критической точки.
Среднеквадратические отклонения рассчитанных по единому неаналитическому уравнению состояния [52] от экспериментальных данных [8,9,21,43,94, 99,100,105,113,111,127-129,144,156,159] составили: для плотности в однофазной области - 8р = 0,21% ; давления в однофазной области - 8/7=0,39%; изо-хорной теплоемкости - Ьсу=2,1% скорости звука - 1,7%; изобарной теплоемкости - Ьср = 0,9%. Максимальное отклонение 5срах значений ср для единого уравнения [52] отданных [89] равно Ьсрах =2,8%. А значение Ьсрах,
рассчитанное по единому аналитическому уравнению состояния [143], равно 3,2% (эти расчеты выполнены авторами [89]).
Таким образом, несмотря на значительные успехи в решении проблемы построения единого уравнения состояния, удовлетворяющего требованиям масштабной теории критических явлений, остается нерешенной задача описания в окрестности критической точки поведения жидкости и газа как реальной системы, а не на основе модели решеточного газа.
1.4. Выводы
1. На основе анализа единого аналитического уравнения состояния в вириаль-ной форме уточнены размеры области термодинамической поверхности, в которой наблюдается так называемая “критическая катастрофа”. Эта область составила: по плотности 0.55 рс < р < 1.52 рс и по температуре
Тн < Т <1.1 Тс, что в целом согласуется с результатами работ других исследователей.