Расчёт изобар уравнения состояния диоксида углерода и метана в интервале давлений от 2 до 20 МПа
Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов
Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал ФГБУН Объединенного института высоких температур Российской академии наук
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.373
Оригинальная статья
Аннотация: В работе представлен расчёт изобар уравнения состояния диоксида углерода и метана в диапазоне давлений от 2 до 20 МПа при помощи фрактального уравнения состояния и программного модуля Fract EOS. Ранее было показано, что для диоксида углерода температурная зависимость подгоночного параметра α отсутствует. Для метана выяснено, что температурная зависимость не значительна и ослабевает при приближении к 1000 K. Это позволило для данных веществ аппроксимироватьзависимость α от плотности полиномом и использовать его в расчётах при любых температурах. Далее, для того чтобы применить предлагаемую модель для расчёта изобар данных веществ, было рассчитано множество изотерм с небольшим шагом температуры. Затем, на каждой изотерме выбрана точка с необходимым давлением. Полученные результаты показывают хорошее согласие с экспериментальнымиданными. Предложенное уравнение состояния подходит для исследования важных для промышленности веществ, таких как диоксид углерода и метан.
Ключевые слова: уравнение состояния, интегро-дифференцирование дробного порядка, соотношения Максвелла, потенциал Гельмгольца, статистическая сумма, диоксид углерода, метан, изобара, теплофизические свойства
- Магомедов Рамазан Абдуллаевич – старший научный сотрудник, Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал ФГБУН Объединенного института высоких температур Российской академии наук
- Ахмедов Энвер Нариманович – научный сотрудник, Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики – филиал ФГБУН Объединенного института высоких температур Российской академии наук
Ссылка на статью:
Магомедов, Р.А. Расчёт изобар уравнения состояния диоксида углерода и метана в интервале давлений от 2 до 20 МПа / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 373-380. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.373.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Каплун, А.Б. Метод расчета термодинамических свойств диоксида углерода в области давлений до 200 МПа / А.Б. Каплун, А.Б. Мешалкин // Журнал физической химии. – 2019. – Т. 93. – Вып. 9. – С. 1289-1296. DOI: 10.1134/S0044453719090085.
2. Lees, E.W. Gas diffusion electrodes and membranes for CO2 reduction electrolysers / E.W. Lees, B.A.W. Mowbray, F.G.L. Parlane, C.P. Berlinguette // Nature Reviews Materials. – 2022. – V. 7. – I. 1. – P. 55-64. DOI: 10.1038/s41578-021-00356-2.
3. Al Rowaihi, I. A two-stage biological gas to liquid transfer process to convert carbon dioxide into bioplastic / I. Al Rowaihi, B. Kick, S.W. Grötzinger et al. // Bioresource Technology Reports. – 2018. – V. 1. – P. 61-68. DOI: 10.1016/j.biteb.2018.02.007.
4. Баянов, И.М. Моделирование процесса горения гидрата метана с учетом неполного испарения выделившейся воды при его диссоциации / И.М. Баянов, И.К. Гималтдинов, М.В. Столповский // Теплофизика высоких температур. – 2023. – Т. 61. – Вып. 2. – С. 251-257. DOI: 10.31857/S0040364423020011.
5. Yang, H. Methane concentration measurement method in rain and fog coexisting weather based on TDLAS / H. Yang, X. Bu, Y. Song, Y. Shen // Measurement. – 2022. – V. 204. – Art. № 112091. DOI: 10.1016/j.measurement.2022.112091.
6. Sussmann, R. Strategy for high-accuracy-and-precision retrieval of atmospheric methane from the mid-infrared FTIR network / R. Sussmann, F. Forster, M. Rettinger, N. Jones // Atmospheric Measurement Techniques. – 2011. – V. 4. – I. 9. – P. 1943-1964. DOI: 10.5194/amt-4-1943-2011.
7. Брагинский, О.Б. Альтернативные моторные топлива. Мировые тенденции и выбор для России / О.Б. Брагинский // Российский химический журнал. – 2008. – T. LII. – № 6. – С. 137-146.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5 т. Т. 2: Термодинамика и молекулярная физика / Д.В. Сивухин. – М.: Физматлит, 2005. – 544 с.
12. 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.
13. Янке, Е. Специальные функции и формулы, графики, таблицы / Е. Янке, Ф. Эдме, Ф. Лёш; пер. с 6-го перераб. нем. изд. под ред. Л.И. Седова. – М.: Наука, 1964. – 344 с.
14. 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.
15. Магомедов, Р.А. Зависимость изотермы водяного пара от точности определения подгоночного параметра / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Инженерно-физический журнал. – 2023. – Т. 96. – № 4. – С. 1062-1067.
16. 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.
17. Магомедов, Р.А. Расчёт P-ρ-T Свойств CO2 в диапазоне температур от T = 400 K до T = 1700 K / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 274-281. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.274.
18. Алтунин, В.В. Таблицы стандартных справочных данных. Диоксид углерода жидкий и газообразный: ГСССД 96-86 / В.В. Алтунин. – М.: Издательство стандартов, 1986, 25 с.
19. Сычев, В.В. Термодинамические свойства метана: ГСССД. Серия монографии / В.В. Сычев, А.А. Вассерман, В.А. Загорученко и др. – М.: Издательство стандартов, 1979, 348 с.
20. 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.
21. Физические величины. Справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергия. 1991. – 1232 c.
22. 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.