Термодинамические свойства влажных газов

• Автор: Бекетов, Вячеслав Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 290 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
На основе фундаментальных законов термодинамики растворов и молекулярно-кинетической теории газов и жидкостей разработана оригинальная методика построения уравнений состояния влажных газов и расчета по ним растворимости льда и воды в сжатых газах и термодинамических свойств этих влажных газов в практически важной области параметров состояния.
Для трех групп веществ - растворителей льда и воды: воздуха и его основных компонентов, водорода и одноатомных газов, а также основных углеводородных газов метана и этана, - проанализированы экспериментальные данные об их термодинамических свойствах и данные о растворимости льда и воды в этих газах. Разработаны программа и алгоритм расчета таблиц термодинамических свойств влажных газов с одновременной оценкой погрешности расчетных значений.
С помощью полученных уравнений для двенадцати влажных газов рассчитаны значения равновесной концентрации водяного пара и термодинамические свойства этих влажных газов: объем, энтальпия, энтропия, изобарная теплоемкость, парциальное давление водяного пара, массовое влагосодержа-ние и абсолютная влажность, - в области температур от 200 до 400 К и давлений до 10 МПа при изменении относительной влажности от нуля до единицы.
Впервые на основе полученных уравнений проанализирован эффект Пойнтинга во влажных газах. Получено качественное подтверждение проявления этого эффекта. Показана невозможность количественной его оценки при традиционном определении парциального давления водяного пара во влажном газе. Обнаружена также принципиальная ошибка в традиционной формулировке относительной влажности, влекущая за собой незначительную погрешность ее значений при давлениях, близких к атмосферному, но приводящую к существенным погрешностям с ростом давления во влажном газе
работе приводится, по-видимому, единственно правильная формулировка относительной влажности.
Получена формула для практических расчетов растворимости льда и воды в газах, позволившая описать весь массив экспериментальных данных во всей указанной выше области параметров с погрешностью, не превышающей экспериментальную. Эту формулу можно использовать при расчете растворимости водяного пара при заданных давлении и температуре в тех газах, для которых известны температурные зависимости вторых индивидуального и смешанного вириальных коэффициентов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Список обозначений величин, часто встречающихся в тексте
Г лава 1. Разработка основ методики расчета термодинамических
свойств влажных газов
1.1. Фазовые равновесия во влажных газах. Выбор исследуемой области параметров состояния
1.2. Построение аналитической модели влажного газа
1.3. Вывод уравнения фазового равновесия между водяным паром во влажном газе и конденсированной водной фазой
I 4 Анализ экспериментальных данных о растворимости льда и
воды в сжатых газах
1.5. Некоторые общие замечания
Глава 2. Описание методики расчета растворимости водяного пара во влажных газах и их термодинамических свойств в области температур от 200 до 400 К при давлениях до 10 МПа
2.1. Методическая часть
2.1.1. Уравнение состояния влажного газа и его ком понентов
2.1.2. Уравнение растворимости водяного пара во влажном газе
2.1.3. Вычисление мольного объема влажного газа и равновесной концентрации хр

тех практических задач их использования, о которых шла речь вЪ введении. Ограничение по давлению сверху величиной в 10 МПа вполне оправдано тем, что растворимость водяного пара в газах, как показывают экспериментальные данные, при более высоких давлениях чрезвычайно мала, и присутствие водяного пара в газе практически не повлияет на его уравнение состояния. Кроме того, в указанной области температур и давлений при объемах, больших двух критических, весь массив справочных данных о термических свойствах чистых газов-растворителей, как это будет показано дальше, удается без потери точности описать вириальным уравнением со вторым и третьим вириальными коэффициентами. Последнее обстоятельство очень облегчит решение задачи построения уравнения состояния влажного газа.