Фундаментальное уравнение состояния н-октадекана
DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-90-97
УДК 536.71
Александров И. С., Герасимов А. А., Крейза Ю. А., Григорьев Б. А.
Ключевые слова: н-октадекан, фундаментальное уравнение состояния, термодинамические свойства, плотность, теплоемкость.
УДК 536.71
Фундаментальное уравнение состояния н-октадекана
Ссылка для цитирования: Александров И.С., Герасимов А.А., Крейза Ю.А., Григорьев Б.А. Фундаментальное уравнение состояния н-октадекана. // Вестник Международной академии холода. 2025. № 3. С. 90-97. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-90-97. [Aleksandrov I.S., Gerasimov А.А., Kreiza I.A., Grigoriev B.А. Fundamental equation of state for n-octadecane. Journal of International Academy of Refrigeration. 2025. No 3. p. 90-97. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-90-97]
Аннотация
Выполнен обзор и оценка полноты экспериментального исследования термодинамических свойств (ТДС) н-октадекана в различных областях параметров состояния. Анализировались данные о термодинамических свойствах отечественных и зарубежных авторов, полученные как в прошлом веке, так и в последние годы. В результате критического анализа из них отобраны наиболее представительные и надежные. Проведенный анализ показал проблему, связанную с недостаточной экспериментальной исследованностью поверхности состояния н-октадекана, в частности, в сверхкритической и критической областях. С целью повышения численной устойчивости и повышения прогнозных возможностей разрабатываемого уравнения состояния авторами принято решение о включении расчетных значений ТДС в массив обрабатываемых экспериментальных данных. Расчетные данные были получены различными апробированными методиками в рамках теории термодинамического подобия и восполняли дефицит данных в неисследованных областях параметров состояния. Полученный гибридный массив данных составил основу для разработки фундаментального уравнения состояния (ФУС) н-октадекана. Для разработки ФУС применялся современный эвристический алгоритм, реализующий метод случайного поиска. Полученное уравнение надежно описывает все ТДС н-октадекана в диапазоне температур от тройной точки до 700 К при давлениях до 100 МПа. Уравнение состояния выражено в терминах одного из термодинамических потенциалов - свободной энергии Гельмгольца. Конфигурационная часть, описывающая свойства реального флюида, содержит 15 членов, из которых пять полиномиальных, пять экспоненциальных и пять термов Гаусса для описания свойств в широкой окрестности критической точки. Новое уравнение состояния удовлетворяет классическим условиям критической точки и физически верно описывает поведение производных термодинамического потенциала. Средние относительные отклонения расчетных значений ТДС по ФУС от экспериментальных данных имеют следующие значения: давление насыщенных паров – ±0,5%, плотность насыщенной жидкости – ±0,3%, изобарная теплоемкость – ±1,5%, скорость звука в жидкой фазе – ±0,4%, плотности жидкой фазы – ±0,4%, плотность газовой фазы – ±0,9%.
Аннотация
Выполнен обзор и оценка полноты экспериментального исследования термодинамических свойств (ТДС) н-октадекана в различных областях параметров состояния. Анализировались данные о термодинамических свойствах отечественных и зарубежных авторов, полученные как в прошлом веке, так и в последние годы. В результате критического анализа из них отобраны наиболее представительные и надежные. Проведенный анализ показал проблему, связанную с недостаточной экспериментальной исследованностью поверхности состояния н-октадекана, в частности, в сверхкритической и критической областях. С целью повышения численной устойчивости и повышения прогнозных возможностей разрабатываемого уравнения состояния авторами принято решение о включении расчетных значений ТДС в массив обрабатываемых экспериментальных данных. Расчетные данные были получены различными апробированными методиками в рамках теории термодинамического подобия и восполняли дефицит данных в неисследованных областях параметров состояния. Полученный гибридный массив данных составил основу для разработки фундаментального уравнения состояния (ФУС) н-октадекана. Для разработки ФУС применялся современный эвристический алгоритм, реализующий метод случайного поиска. Полученное уравнение надежно описывает все ТДС н-октадекана в диапазоне температур от тройной точки до 700 К при давлениях до 100 МПа. Уравнение состояния выражено в терминах одного из термодинамических потенциалов - свободной энергии Гельмгольца. Конфигурационная часть, описывающая свойства реального флюида, содержит 15 членов, из которых пять полиномиальных, пять экспоненциальных и пять термов Гаусса для описания свойств в широкой окрестности критической точки. Новое уравнение состояния удовлетворяет классическим условиям критической точки и физически верно описывает поведение производных термодинамического потенциала. Средние относительные отклонения расчетных значений ТДС по ФУС от экспериментальных данных имеют следующие значения: давление насыщенных паров – ±0,5%, плотность насыщенной жидкости – ±0,3%, изобарная теплоемкость – ±1,5%, скорость звука в жидкой фазе – ±0,4%, плотности жидкой фазы – ±0,4%, плотность газовой фазы – ±0,9%.
Ключевые слова: н-октадекан, фундаментальное уравнение состояния, термодинамические свойства, плотность, теплоемкость.
English
Русский
