Расчёт P-ρ-T свойств водяного пара в диапазоне температур от 773 K до 1673 K
Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов
филиал ФГБУН «Объединённый институт высоких температур Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.298
Оригинальная статья
Аннотация: В работе представлен расчёт изотерм уравнения состояния водяного пара в диапазоне температур от T = 773 K до T = 1673 K. Расчёт произведён с помощью специально разработанного программного модуля «Fract EOS». Предложен подход повышающий точность расчётов ранее описной методики. Если имеются табличные данные соотношения P-V-T (P-ρ-T) для нескольких температур и полученные по ним зависимости показателя производной дробного порядка α(ρ) (который является подгоночным), то можно с помощью интерполяции по температуре для нескольких значений плотности получить зависимость α(ρ) для температуры внутри диапазона. После чего, возможно с высокой точностью рассчитать уравнение состояния при данной температуре, для которой в литературе нет экспериментальных значений. Полученные результаты показывают хорошее согласие с экспериментальными данными. Показано, что методика подходит для расчёта изотерм в областях температур, которые не представлены в табличных справочных данных.
Ключевые слова: уравнение состояния, интегро-дифференцирование дробного порядка, соотношения Максвелла, потенциал Гельмгольца, статистическая сумма, водяной пар, изотерма, теплофизические свойства
- Магомедов Рамазан Абдуллаевич – старший научный сотрудник Института проблем геотермии и возобновляемой энергетики, филиал ФГБУН «Объединённый институт высоких температур Российской академии наук»
- Ахмедов Энвер Нариманович – младший научный сотрудник Института проблем геотермии и возобновляемой энергетики, филиал ФГБУН «Объединённый институт высоких температур Российской академии наук»
Ссылка на статью:
Магомедов, Р.А. Расчёт P-ρ-T свойств водяного пара в диапазоне температур от 773 K до 1673 K / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 298-306. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.298.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Russo, J. Water-like anomalies as a function of tetrahedrality / J. Russo, K. Akahane, H. Tanaka // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2018. – V. 115. – I. 15. – P. E3333-E3341. DOI: 10.1073/pnas.1722339115.
2. Галкин, А.А. Вода в суб- и сверхкритическом состояниях - универсальная среда для осуществления химических реакций / А.А. Галкин, В.В. Лунин // Успехи химии. – 2005. – Т. 74. – Вып. 1. – С. 24-40.
3. Бушман, А.В. Модели уравнения состояния вещества / А.В. Бушман, В.Е. Фортов // Успехи физических наук. – 1983. – Т. 140. – Вып. 6. – С. 177-232. DOI: 10.3367/UFNr.0140.198306a.0177.
4. Reid, R.C. The properties of gases and liquids / R.C. Reid, J.M. Prausnitz, T.K. Sherwood, – 3rd ed. – New York: McGraw-Hill, 1977. – 669 p.
5. Каплун, А.Б. Малопараметрическое уравнение состояния для расчета термодинамических свойств веществ в жидком и газообразном состоянии / А.Б. Каплун, А.Б. Мешалкин // Журнал физической химии. – 2013. – Т. 87. – Вып. 8. – С. 1294-1300. DOI: 10.7868/S0044453713080165.
6. Петрик, Г.Г. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса и его модификации в модели взаимодействующих точечных центров / Г.Г. Петрик // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2012. – Вып. 4. – С. 235-247.
7. Meilanov, R.P. Thermodynamics in fractional calculus / R.P. Meilanov, R.A. Magomedov // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2014. – V. 87. – I. 6. – P. 1521-1531. DOI: 10.1007/s10891-014-1158-2.
8. Magomedov, R.A. Generalization of thermodynamics in of fractional-order derivatives and calculation of heat-transfer properties of noble gases / R.A. Magomedov, R.R. Meilanov, R.P. Meilanov et al. // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2018. – V. 133. – I. 2. – P. 1189-1194. DOI: 10.1007/s10973-018-7024-2.
9. Свидетельство № 2021661219 Российская Федерация. Fract EOS / Э.Н. Ахмедов, Р.А. Магомедов, А.А. Аливердиев; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук. – № 2021617802; заявл. 24.05.2021; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 07.07.2021. – 1 с.
10. Самко, С.Г. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения / С.Г. Самко, А.А. Килбас, О.И. Маричев. – Минск: Наука и техника, 1987, 688 с.
11. Kilbas, A.A. Theory and applications of fractional differential equations / A.A. Kilbas, H.M. Srivastava, J.J. Trujillo. – North-Holland, Amsterdam: Elsevier, 2006. – 540 p.
12. Ландау Л.Д. Теоретическая физика в 10 т. Т. 5, Ч. 1: Статистическая физика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – М.: Физматлит, 2002, 616 с.
13. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5 т. Т. 2: Термодинамика и молекулярная физика / Д.В. Сивухин. – М.: Физматлит, 2005, 544 с.
14. Магомедов, Р.А. К расчету теплофизических характеристик ксенона / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов, Р.Р. Мейланов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 446-452. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.446.
15. Dobbins, R. A. Pressure and density series equations of state for steam as derived from the Haar–Gallagher–Kell formulation / R.A. Dobbins, K. Mohammed, D.A. Sullivan // Journal of Physical and Chemical Reference data. – 1988. – V. 17. – I. 1. – P. 1-8. DOI: 10.1063/1.555819.
16. Глушко, В.П. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: справочное издание в 4 ч. Ч. 1. Книга 1. Элементы O, H(D,T), F, Cl, Br, I, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, S, N, P и их соединения / В.П. Глушко, Л.В. Гурвич. – М.: Наука, 1978. – 496 с.
17. Физические величины: Справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 1232с.
18. Frolov, S.M. Real-gas properties of n-alkanes, O2, N2, H2O, CO, CO2, and H2 for diesel engine operation conditions / S.M. Frolov, N.M. Kuznetsov, C. Krueger // Russian Journal of Physical Chemistry B. – 2009. – V. 3. – I. 8. – P. 1191-1252. DOI: 10.1134/S1990793109080090.
19. Александров, А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. / А.А. Александров, Б.А. Григорьев. – М.: Издательство МЭИ, 1999. – 168 c.