ارائه یک معادله حالت جدید saft جهت بررسی رفتار فازی سیالات خالص و مخلوط ها
چکیده
برای تعیین تعادل های فازی میان هیدروکربن های سبک و سنگین دو راه وجود دارد، یکی انجام آزمایش های تجربی و دیگری استفاده از معادلات حالت است. اما اندازه گیری های تجربی مستلزم وقت و هزینه زیادی است و داشتن معادله ای که بتواند رفتار فازی سیستم ها را در دامنه وسیعی از شرایط عملیاتی پیشگویی کند نیازمند پایه تئوری قوی است .در تمامی معادلات حالت مکعبی ارائه شده نظیر پنگ- رابینسون، وندروالس و ... به خواص بحرانی نیازمندیم که این خواص برای تمامی مواد سنگین در دسترس نیست. همچنین اندازه گیری های تجربی آن نیز به علت شرایط عملیاتی، دشوار است و در غالب موارد مستلزم استفاده از روابط تخمینی است، که خود باعث بالا رفتن درصد خطای محاسبات می گردد. با گسترش مکانیک آماری و پیشرفت رایانه ها تمایل به استفاده از معادلات حالت آماری بیشتر از گذشته نمایان شده است. از مزایای این نوع معادلات، دقت بالای آن ها در تعیین دقیق تعادلات فازی حتی در محدوده نزدیک بحرانی است. در این تحقیق یک معادله حالت اصلاح شده بر اساس نظریه آماری سیال تجمع یافته ساده شده (ssaft)، به منظور پیش بینی رفتار تعادل فازی ترکیبات تجمعی و غیر تجمعی، و همچنین مخلوط های دوتایی آن ها ارائه شده است که ماهیت معادله ارائه شده به صورت همان معادله ای است که توسط فو و سندلر ارائه شد، با این تفاوت که ترم کره سخت به منظور افزایش دقت و کاهش خطای پیش بینی رفتار فازی با رابطه جدیدی جایگزین شده است. معادله حالت جدید، با همان تعداد پارامترهای قابل تنظیم که در معادله حالت saft اصلی به کار رفته است مطابقت دارد، با این تفاوت که ساده تر است. به منظور مطالعه سیستم های چند جزیی، ابتدا معادله برای سیالات خالص به کار می رود، تا هر یک از اجزا خالص به صورت جداگانه بررسی شوند و سپس مخلوط آن ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت. به منظور بررسی و اندازه گیری خواص ترمودینامیکی سیال خالص، سه پارامتر مولکولی با نام های تعداد سگمنت (m)، حجم مولی سگمنت ها در آرایش بسیار فشرده که مستقل از دما است (v^?) و عمق پتانسیل چاه مربعی (u) مورد نیاز است. دو پارامتر دیگر نیز برای شرح مولکول های تجمعی با نام های انرژی و حجم تجمع (?^ab/k,?^ab) به کار رفته است. مقادیر تجربی دانسیته مایع و فشار بخار برای سیالات خالص مطالعه شده در این کار، به منظور اندازه گیری بهترین مقادیر برای پارامترهای نسخه جدید معادله ssaft با استفاده از مراجع به کار رفته است. نتایج به دست آمده از معادله جدید ارائه شده، برای فشار بخار و دانسیته مایع سیالات خالص تجمعی و غیر تجمعی، با نتایج معادله اصلی ssaft مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که دقت معادله حالت جدید از معادله حالت ssaft بالاتر بوده، طوری که درصد خطای نسبی حاصل از معادله حالت جدید نسبت به مقادیر تجربی در محاسبات فشار بخار و دانسیته مایع مواد خالص مورد بررسی به ترتیب با 30 و 25 درصد بهبود نسبت به معادله حالت ssaft، به ترتیب 782/1 و 583/1 گزارش شده است.