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《成都理工大学》 2002年
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维里型和立方型地质流体状态方程的理论研究

胡家文  
【摘要】: 为了促进流体状态方程的改进和发展,同时也为了满足人们在地质流体热力学计算方面的多种要求,作者对立方型方程的理论基础进行了较系统的研究,同时发展了一系列能够适用于小分子地质流体的维里方程,并改进了文献中的几种立方型方程。本文的研究内容主要包括: 1 以维里方程为基础,对文献中的一些立方型状态方程分别进行了近似的和严格的推导,对一些半经验立方型方程的参数进行了分析与解释。这些结果为维里型和立方型方程在特定条件下的相互转换提供了理论依据。作者还用同样方法得到了一些新的三次方程,其中有些可能具有较好的应用前景。 2 将第二维里系数的理论值较精确地拟合为几种简单的表达式,并据此导出了立方型状态方程中二次项温度函数的新形式 该式简单、通用,不含偏心因子,具有真正的预测功能和坚实的理论基础,原则上适用于所有Van der Waals型方程。用该式改进的RKS、PR和PT方程在精度与适用范围方面均与原方程十分相近。 3 采用一种特殊的临界参数法导出了第二至第六维里系数在临界温度下的近似表达式。结合前面得到的第二维里系数拟合式,作者提出了几种多参数维里方程,并用其中的五次方程预测了一些强极性流体的汽液平衡,结果显著地优于常见的立方型方程。 4 建立了一些可用于精确计算超临界纯流体PVT关系的新的维里方程,同时改进两种立方型方程。 1)通用四次和五次维里方程: 它们对包括强极性、弱极性、非极性及量子流体在内的小分子地质流体(H_2O-CO_2-CH_4-CO-H_2-O_2-N_2)具有良好的通用性;在临界温度以上到4000~5000K、零压到90~200GPa范围内,计算体积的平均偏差分别为1.0%~3,5%和0.7%~3.0%。用上述两方程对一些二、三元超临界流体混合物pVT性质和汽液平衡的计算偏差小于实验误差,或与之很接近。 2)高次维里方程。对上述地质流体,在临界温度以上到4000~5000K、零压到90~600GPa范围内,计算体积的平均偏差为0.3%~0.8%。 3)改进的Holloway方程和van der Waals方程。其所适用的温压范围比Holloway方程 成都理工大学博士学位论文 更宽,计算体积的平均偏差为 0.9W2.10。 5 用上述通用五次维里方程预测了纯流体在低温高压下的逸度系数、剩余恰和剩余嫡。
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