Авторы

Линия фазового равновесия этана

DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-98-104
УДК 536.71

Линия фазового равновесия этана

Рыков С. В., Кудрявцева И. В., Рыков В.А., Нурышева М. ., Курбанов Б. Х.

Ссылка для цитирования: Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А., Нурышева М., Курбанов Б.Х. Линия фазового равновесия этана// Вестник Международной академии холода. 2021. № 2. С. 98-104. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-98-104

Аннотация
На основе модифицированного уравнения Клапейрона–Клаузиуса, уравнения линии упругости Рыкова и масштабной теории рассчитана линия фазового этана от T = T_t = 90,368 К до T_c= 305,322 К, где T_t и T_c – температуры тройной и критической точек, соответственно. В рамках предложенного подхода все уравнения, p_s = p_s(T) и ρ± = ρ±(T), описывающие линию фазового равновесия этана, имеют общие критические индексы и критические параметры, а средний диаметр f_d линии насыщения в окрестности критической точки описывается моделью [2β, 1 – α] (модифицированная модель Янга-Янга). Показано, что предложеннаясистема уравнений передает опытные данные о p_s, ρ–, ρ+ этана в пределах неопределенности этих данных с среднеквадратичной погрешностью (RMS): =0,08%; = 0,67%; = 0,02%. В интервале [T_t, T_c] рассчитаны таблицы, включающие значения , ρ–, ρ+ и «кажущейся» теплоты парообразования.

Ключевые слова: этан, линия насыщения, критические индексы, линия упругости, средний диаметр

Список литературы

1. Funke M., Kleinrahm R., Wagner W. Measurement and correlation of the (p, r, T) relation of ethane II. Saturated-liquid and saturated-vapour densities and vapour pressures along the entire coexistence curve // J. Chem. Thermodynamics. 2002. V. 34. P. 2017-2039.

2. Ma Sh.Modern Theory of Critical Phenomena. New York, NY: Roudedge, 2018.

3. Bezverkhii P.P., Martynets V.G., Kaplun A.B., Meshalkin A.B. The Thermodynamic Properties of CO₂ up to 200 MPa Including the Critical Region, Calculated by a New Combined Equation of State with Few Parameters // International Journal of Thermophysics. 2020. V. 41, No 2. P. 2-20.

4. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А. Методика расчета линии фазового равновесия хладагентов от тройной до критической точки // Холодильная техника. 2017. № 3. С. 26–30.

5. Ustyuzhanin E.E., Ochkov V.F., Rykov S.V., Rykov V.A., Znamensky B.E., Tun A.T.Y. Comparative study of scaling models related to thermodynamic properties of H₂O in the critical region// J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1385. P. 012006.

6. Vorob’yev V.S., Rykov V.A., Ustjuzhanin E.E., Shishakov V.V., Popov P.V., Rykov S.V. Comparison of the scaling models for substance densities along saturation line // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 774. P. 012017.

7. Ustyuzhanin E.E., Ochkov V.F., Rykov V.A., Rykov S.V. Investigation of the gas density, the liquid density andthe gravitational effect in the critical region of C₆F₆ // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1556. P. 012057.

8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука. 1976. 296 с.

9. Rykov S.V., Kudryavtseva I.V., Rykov V.A., Ustyuzhanin E.E., Ochkov V.F. Analysis of the saturation line on the basis of Clapeyron-Clausius and Gibbs-Duhem equations // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1147. P. 012017.

10. Kozlov A.D., Lysenkov V.F., Popov P.V., Rykov V.A. Unique nonanalytic equation of state of the refrigerant R218// Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 1992. V. 62. No 6. P. 611-617.

11. Kudryavtseva I.V., Rykov V.A., Rykov S.V., Ustyuzhanin E.E. A model system of the liquid density, the gas density and the pressure on the saturation line of SF₆ // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1385. P. 012010.

12. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А., Свердлов А.В., Нурышева М. Анализ различных моделей среднего диаметра линии фазового равновесия R236ea // Вестник Международной академии холода. 2019. № 3. С. 87-93.

13. Fisher M. E., Orkoulas G. The Yang-Yang Anomaly in Fluid Criticality: Experiment and Scaling Theory // Physical Review Letters. 2000. V. 85, No 24. P. 696-699.

14. Orkoulas G., Fisher M.E., PanagiotopoulosA.Z.Precise simulation of criticality in asymmetric fluids // Physical Review E. 2001. V. 63. P. 051507.

15. Козлов А.Д., Мамонов Ю.В., Роговин М.Д., Рыбаков С.И., Степанов С.А., Сычев В.В. Таблицы стандартных справочных данных. Этан жидкий и газообразный. Термодинамические свойства, коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 91...625 К и давлениях 0,1...70 МПа. ГСССД196-01. Москва: Стандартинформ, 2008. 36 с.

16. Bücker D., Wagner W. A Reference Equation of State for the Thermodynamic Properties of Ethane for Temperaturesfrom the Melting Line to 675 K and Pressures up to 900 MPa // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2006. V. 35, No 1. P. 205-266.

17. Brown T.S., Kidnay A.J., Sloan E.D. Vapor-liquid equilibria in the carbon dioxide-ethane system // Fluid Phase Equilibria. 1988. V. 40. P. 169-184.

18. Goodwin R.D., Roder H.M., StratyG.C.Thermodynamic properties of ethane, from 90 to 600 K at pressures to 700 bar. Nat. Bur. Stand. (U.S.) Tech. Note, 1976. No 684. p. 774.

19. Barciay D.A., Flebbe J.L., Manley D.B. Relative Volatilities of the Ethane-Ethylene System from Total Pressure Measurements // J. Chem. Eng. Data. 1982. V. 27. P. 135–142.

20. Luo C.C., Miller R.C. Densities and dielectric constants for some LPG components and mixtures at cryogenic and standard temperatures // Cryogenics. 1981. V. 21. P. 85-93.

21. Mares R., Profous O., Sifner O. New Equation for Vapor Pressures of Difluoromethane (HFC-32) // InternationalJournal of Thermophysics. 1999. V. 20, No 3. P. 933-942.

22. Воробьев В.С., Устюжанин Е.Е., Очков В.Ф., Шишаков В.В., Тун А.Т.Р., Рыков В.А., Рыков С.В. Исследование границы фазового перехода для C₆F₆ и SF₆ в условиях микрогравитации // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58, № 3. С. 355-364.

23. Garrabos Y.,Lecoutre C.,Marre S.,Beysens D., Hahn I.Liquid-vapor rectilinear diameter revisited // Physical Review E. 201. V. 97. Pp. 020101(R).

24. Wang L., Zhao W., Wu L., Li L., Caia J. Improved renormalization group theory for critical asymmetry of fluids // Journal of Chemical Physics. 2013. V. 139. P. 124103.

25. Cerdeirina C., AnisimovM., Sengers J. The nature of singular coexistence-curve diameters of liquid-liquid phase equilibria // Chem. Phys. Lett. 2006. V. 424. Р. 414–419.

26. Polikhronidi N.G., Abdulagatov I.M., Batyrova R.G., Stepanov G.V., Ustuzhanin E.E., Wu J.T. Experimentalstudy of the thermodynamic properties of diethyl ether (DEE) at saturation // Int. J. Thermophys. 2011. V. 32. P. 559-595.

27. Rykov S.V., Kudriavtseva I.V., Sverdlov A.V., Rykov V.A.Calculation method of R1234yf phase equilibrium curve within temperature range from 122.6 K to 367.85K // AIP Conference Proceedings. 2020, V. 2285. P. 030070.

28. Anisimov M.A. Universality versus nonuniversality in asymmetric fluid criticality // Condensed Matter Physics. 2013. V. 16, No 2. P. 23603.

29. Anisimov M.A., Wang J.T. Nature of asymmetry in fluid criticality // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. P. 25703.

30. Bertrand C.E., Nicoll J.F., Anisimov M.A. Comparison of complete scaling and a field-theoretic treatment of asymmetric fluid criticality // Phys. Rev. E. 2012. V. 85. P. 031131.

31. Rykov S.V., Rykov V.A., Kudryavtseva I.V., Ustyuzhanin E.E., Sverdlov A.V.Fundamental equation of state of argon, satisfying the scaling hypothesis and working in the region of high temperaturesand pressures // Mathematica Montisnigri. 2020. V. 47. P. 124–136.

32.Kudryavtseva I.V., Rykov V.A., Rykov S.V. The method for constructing the fundamental equation of state for SF6// J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V.1385. P. 012009.

33. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А., Свердлов А.В. Непараметрическое уравнение состояния, разработанное на основе феноменологической теории критической точки с использованием теории подобия // Вестник Международной академии холода. 2020. № 2(75). С. 79-85.

34. Рыков С.В., Свердлов А.В., Рыков В.А., Кудрявцева И.В., Устюжанин Е.Е. Метод построения уравнения состояния жидкости и газа, основанный на феноменологической теории Мигдала и гипотезе Бенедека // Вестник Международной академии холода. 2020. № 3(76). С. 83-90.

35. Мигдал А.А.Уравнение состояния вблизи критической точки // ЖЭТФ. 1972. Т. 62. № 4. С. 1559-1573.

Читать статью полностью