1.理想气体状态方程
由于低温工质的临界温度很低,因而在常温常压下,其p、v、T参数仍可用理想气体状态方程式 (8-2 )
式中,R为气体常数,其值随气体种类而变。当压力及比容的单位分别用kPa及时,R的单位为kJ/(kg·K)。
2.实际气体状态方程
在高压低温时,为了较准确地描述实际气体的特性,应用实际气体状态方程式。
(1)范德瓦尔方程
( 8-3 )
式中,a及b为范德瓦尔常数,对于一些常见气态,其值列于表8-7中。表8-7的数值是对1kmol而言,在使用时应予以注意。
表7-7 范德瓦尔常数值
(2)比迪-布里吉曼方程
(8-4)
式中,A0、B0、a、b、c为由试验确定的常数,随工质种类而异。在表7-8中给出了几种气体的这些常数值,其中气体量是以kmol为单位。在表中指明的范围内,方程的计算结果同试验数值的偏差平均不大于0.18%。
表7-8 比迪-布里吉曼方程的常数值
(3)比奈狄特-韦勃-鲁宾方程简称BwR方程
(8-5)
式中,为密度,A0、B0、C0、a、b、c、、为试验常数。BwR方程特别适于计算轻烃及其混合物的液体和蒸汽的物性数据。各种轻烃的BwR方程的常数可查阅相关文献。
(4)雷德里奇-匡方程
(8-6)
式中,a及b为试验常数。雷德里奇-匡方程比较简单,只有两个常数;在所有的二常数状态方程中它的精确度最高,是最成功的一个方程。雷德里奇-匡方程的形式同范德瓦尔方程很相似,可求得a、b同临界参数之间的关系
(8-7)
(8-8)
在已知某种工质的临界参数时即可计算出该工质的雷德里奇-匡方程的常数。
(5)维里方程 根据统计物理的理论,可以推导出用维里系数表示的实际气体的状态方程
(8-9)
其中,B、C、D、E...等都是温度的函数,且分别称为第一、第二、第三、第四......维里系数。维里方程也可表示成如下的形式
(8-10)
式(8-9)同式(8-10)是等效的,但它们的系数是不相同的。
(6)引入压缩性系数的状态方程
应用压缩性系数是进行实际气体物性计算的另一种方法。按照这种方法,实际气体的状态方程可表示为
(8-11)
式中,z为压缩性系数。压缩性系数随压力及温度变化的关系可用试验方法来确定,或用准确度高的状态方程去计算。
低温工质的P,V,T参数计算在常温常压下,可以应用理想气体状态方程,而在高温低压时,为了准确的描述气体的特性,应该使用实际状态方程。实际状态方程常用的有范德瓦尔方程和引入压缩系数的方程。
理想气体状态方程
由于低温工质的临界温度很低,因而在常温常压下,其p、v、T参数仍可用理想气体状态方程式
式中,R为气体常数,其值随气体种类而变。当压力及比容的单位分别用kPa及m3/kg时,R的单位为kJ/(kg·K)。
范德瓦尔方程
式中,a及b为范德瓦尔常数。
引入压缩性系数的状态方程
应用压缩性系数是进行实际气体物性计算的另一种方法。按照这种方法,实际气体的状态方程可表示为:
式中,z为压缩性系数。
压缩性系数随压力及温度变化的关系可用试验方法来确定,或用准确度高的状态方程去计算。