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摘 要

描述流体性质变化的一个重要工具是状态方程，由于立方型状态方程多种优势,并且研究前景广阔，得到学术界的广泛关注。但是，由于立方型状态方程本身结构的先天缺陷以及本身的形式太过简化，使得其不能同时准确描述流体各种性质。实际流体的实验数据更倾向于遵循四次方程。云志等^[2]提出的四次状态方程（以下简称YSL 四次状态方程）。本文的主要工作是考察了YSL四次状态方程和混合规则在四个二元物系中的相平衡计算精度。并运用单纯形法求出相应模型中的二元作用参数，进而计算出二元体系相平衡中的其他热力学参数。本文在不同温度下对二氧化碳与辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、的二元体系进行了研究计算；并与P-R状态方程的计算精度和稳定性对比。通过比较分析，可知YSL四次方程的计算结果的误差要明显低于P-R方程的计算结果误差，更适用于高温高压下CO₂-烷烃类组成的二元体系溶解度的数据预测，并为学者和工作人员在临界点附近状态方程的选择提供参考。

关键词: 四次状态方程 二元物系 热力学性质 混合规则

Calculation of Binary System Equilibrium by YSL Quadratic Equation of State

ABSTRACT

One of the most important tools used to describe the change of fluid properties is the equation of state (EOS). The cubic EOS has been paid attention by researchers in various fields because of its simple form, less parameters and easy to obtain analytical solutions. However, due to the inherent defects of the cubic EOS itself and its own form is too simplistic, it cannot accurately describe the various properties of the fluid at the same time. The actual fluid experimental data is more likely to follow the quadratic equation. Yun et al ^[2] proposed the four EOS (YSL quartic EOS). The main work of this paper is to study the phase equilibrium calculation accuracy of YSL quartic EOS and mixed rule in four binary systems. And the binary parameters of the corresponding model are obtained by using the simple method, and calculate the other parameters of the dual thermodynamic equilibrium in the system. The binary system of carbon dioxide with octane, nonane, decane and undecane was studied and calculated, and compared with the calculation accuracy and stability of PR. By comparison and analysis, it can be seen that the error of the calculation result of YSL quartic EOS is obviously lower than that of PR equation. It is more suitable for the prediction of the solubility of binary system of CO₂-alkane composition under high temperature and high pressure. Personnel in the critical point near the choice of state equation to provide a reference..

KEYWORDS：Quartic Equation of State；Binary Mixture；Thermodynamic Properties；Mixed Rules

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2立方型状态方程 1

1.2.1 vdW型状态方程 1

1.2.2 Redlich-Kwong 2

1.2.3 Soave- Redlich-Kwong状态方程 3

1.2.4 Peng-Robinson状态方程 3

1.2.5 Patel-Teja状态方程 4

1.2.6 CCOR状态方程 5

1.3对立方型状态方程的改进 6

1.3.1 对温度函数α(T)的修正 6

1.3.2 对引力项函数的改进 6

1.3.3 对斥力项函数的改进 7

1.4本论文的主要工作 7

1.4.1 YSL四次状态方程 7

1.4.2本论文的工作安排 9

第二章 CO₂与烷烃二元体系高压相平衡数据的测定 10

2.1 CO2与四种烷烃类二元体系高压相平衡组成的测定 10

2.1.1 实验试剂 10

2.1.2 实验设备 10

2.1.3不确定度的计算 11

2.1.4实验装置的可靠性验证 12

2.1.5气液平衡数据测定 12

2.2本章小结 17

第三章 CO₂二元体系高压相平衡的计算 18

3.1二元作用参数的计算 18

3.2计算结果分析 19

3.3 本章小结 21

第四章 结论 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 文献综述

1.1 引言

第一个实用的立方状态方程是由荷兰物理学家van der Waals于1873年提出的van der Waals状态方程，简称vdW方程，从而实际气体状态方程的研究走向了新的方向。最初，状态方程主要用于纯物质的计算。然而在随后的时间里，状态方程的研究以及修正迅速发展。状态方程在最近的一段时间里有了很大的进展，不仅可以应用于纯物质的计算，并且在计算气液相平衡体系的过程中也有了重要进展。同时，随着混合规则的不断深入，状态方程与相应的混合规则相结合，可以直接应用于高压蒸汽和高压液液平衡，并扩展为含极性分子、氢键分子的高度非理想体系的相平衡计算。尤其是在运用状态方程法进行混合物的相平衡计算时，需要选取相应的标准状态。由于其比活度系数法更简单明了，所以状态方程在众多领域受到广泛的重视和研究。

相平衡^[1]是多相平衡的简称，物系内各项组成和数量在给定的温度和压力下不随时间变化且各相势能相等。状态方程在相平衡计算中可以发挥很多优点，例如状态方程可以应用于多种物质的混合物，包括轻气体到大分子量的液体。状态方程不仅能计算常见的相平衡，还可以应用于超临界流体相平衡点计算。本文在讨论比较常见的气-液平衡的计算同时，重点考察YSL四次状态方程在两个物质共同存在的体系中相平衡计算精度。

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