CO 2 （CH 4 ）-H 2 O体系在近临界区的气液相平衡和PVTX性质的精确计算及应用
发布时间：2022-02-13 11:24
流体参与了大多数地质作用过程,除了氯盐,富水地质流体最主要的组分就是H2O、CO2和CH4,PVTx性质、活度、化学势、热焓、相平衡等热力学性质是流体最基本的物理化学参数,所以精确计算CO2（CH4）-H2O体系在广阔的温度压力范围（包括远临界区和近临界区）内的PVTx和气液相平衡,是研究流体地质作用的基础,对于解释流体包裹体分析测试数据有着重要价值,有助于确定各种成岩成矿过程的物理化学条件。流体在临界点附近存在强烈的密度涨落,导致其热力学性质在临界点附近具有奇异性。研究临界区的奇异性,不仅对于正确理解和模拟地球和其它行星内部的许多地质过程有积极意义,而且对开发相关工业、推动环境工程、研究高温高压物理有实际价值。作者所属课题组以前通过改进SAFT-LJ状态方程建立了能够精确计算H2O-CO2、H2O-CH4和CO2-CH4体系在较宽广温压范围的气液相平衡和PVTx性质的模型,但该模型的适用区域不包括近临界区。本研究依据Wilson提出,后经White等改进的重整化群理论,将SAFT-LJ方程与重整化群理论结合,建立SAFT-LJ+RG跨接模型,计算CO2（CH4）-H2O体系在近临界区...
【文章来源】：西北大学陕西省211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ising格子的重整化过程（李以圭和陆九芳，2005）
第二章模型的基本原理13图2.2SAFT-LJ状态方程的分子模型（Sun和Dubessy，2010）Sun和Dubessy（2010，2012）、Sun等（2014）不仅考虑了偶极作用，还增加考虑四极-四极相互作用和偶极-四极相互作用对自由能的贡献的贡献，简化了缔合自由能的计算方程，改进和扩展了SAFT-LJ方程，方程形式以剩余Helmholtz自由能表达：polarassocchainsegidealresAAAAAAA（2.7）公式（2.7）等号右边四项分别代表Lennard-Jones势能模型描述的短程力作用、成链作用、缔合作用和多极作用贡献的Helmholtz自由能。将公式（2.7）改写为无量纲的摩尔Helmholtz自由能形式：nRTAaresres（2.8）polarassocchainsegidealresaaaaaaa（2.9）a是无量纲的摩尔Helmholtz自由能，上角标res代表剩余Helmholtz自由能，上角标ideal代表理想气体贡献的自由能，上角标seg代表Lennard-Jones链节间排斥力和色散吸引力对自由能的贡献，上角标chain代表属于同一分子的球形链节间的成链共价键的贡献，上角标assoc代表分子间的缔合作用，也就是氢键力对自由能的贡献，对于非缔合分子，assoca的值为零，上角标polar代表多极作用，包括偶极-偶极相互作用、偶极-四极相互作用和四极-四极相互作用对Helmholtz自由能的贡献，多极力是一个分子的偶极或四极矩与另一个分子的偶极或四极矩之间的长程作用，不同于短程的缔合力。本研究考虑了H2O分子之间的偶极力作用、CO2分子之间的四极力作用、和H2O-CO2之间的偶极-四极作用。对于纯CH4体系，考虑短程力作用sega和成链作用chaina，由于CH4分子的八极矩极小可以忽略，将CH4看做最简单的链分子。对于纯CO2体系，偶极矩为零，分子间仍有静电相互作用，存在四极矩，考虑短程力作用sega、成链作用chaina和多极作用polara。对
西北大学硕士学位论文38图3.6纯H2O体系的气液共存曲线表3.4纯H2O体系的气液相平衡T(K)Pressure(bar)Density(l,mol/l)Density(v,mol/l)CalNISTDev.(%)CalNISTDev.(%)CalNISTDev.(%)600.00122.51123.45-0.76135.55536.048-1.373.91594.0434-3.15603.15127.91128.58-0.52135.18335.568-1.084.17854.2770-2.30605.00130.44131.67-0.93434.86535.277-1.174.24424.4223-4.03610.00139.11140.33-0.86934.12134.451-0.9584.62724.8497-4.59615.00148.11149.43-0.88333.33333.558-0.6705.07595.3371-4.89620.00157.74159.01-0.79932.46932.577-0.3325.57935.9009-5.45623.15164.18165.29-0.67231.88931.901-0.0385.92956.3061-5.97625.00167.76169.08-0.78131.48431.4780.0196.17036.5661-6.03626.00169.85171.16-0.76531.27531.2410.1096.32016.7145-5.87627.00171.95173.26-0.75631.06830.9950.2366.43306.8689-6.35628.00174.07175.38-0.74730.87130.7430.4166.63007.0299-5.69629.00176.23177.52-0.72730.65230.4810.5616.73947.1979-6.37630.00178.40179.69-0.71830.40030.2100.6296.94737.3737-5.79631.00180.58181.88-0.71530.14829.9290.7327.16627.5581-5.19632.00182.80184.09-0.70129.87529.6370.8037.37427.7518-4.87633.00185.08186.32-0.66629.60129.3330.9147.54927.9560-5.11633.15186.02186.66-0.34329.66729.2861.307.57117.9876-5.21634.00187.35188.58-0.65229.33929.0151.127.75728.1719-5.08635.00189.65190.86-0.63429.06528.6821.348.01988.4010-4.54636.00191.99193.17-0.61128.73728.3331.438.16218.6453-5.59637.00194.37195.50-0.57828.46327.9651.788.44668.9070-5.17
【参考文献】：
期刊论文
[1]跨接比容平移立方型状态方程及其高阶跨接函数[J]. 杨富方,刘强,段远源,杨震. 科学通报. 2019(26)
[2]Fortran与Tcl混合编程以及VTk图形可视化的研究[J]. 王江超,赵宏权. 造船技术. 2016(05)
[3]不同类型热液金矿系统的流体包裹体特征[J]. 陈衍景,倪培,范宏瑞,F Pirajno,赖勇,苏文超,张辉. 岩石学报. 2007(09)
[4]固体地球观向流体地球观的概念更新[J]. 杜乐天. 地球物理学进展. 2007(04)
[5]用Yukawa状态方程和重整化群理论计算链状流体的汽液相平衡[J]. 付东,李以圭,陆九芳. 化学学报. 2004(11)
[6]当前流体包裹体研究和应用概况(英文)[J]. 池国祥,周义明,卢焕章. 岩石学报. 2003(02)
[7]应用重整化群理论计算超临界水的性质[J]. 段黎萍,陆九芳,陈健,李以圭. 化工学报. 2003(01)
[8]金矿成矿流体特点及深-浅部流体相互作用成矿机制[J]. 胡文宣,孙睿,张文兰,孙国曦. 地学前缘. 2001(04)
[9]临界包裹体及其在金矿地质研究中的应用[J]. 施立达,李存有. 地质与资源. 2001(01)
[10]地壳中的成矿地质流体体系[J]. 刘建明,储雪蕾,刘伟,孙世华,覃功炯,常旭. 地球物理学进展. 1997(01)
硕士论文
[1]CO2-卤水体系黏度计算模型研究[D]. 牛志刚.西北大学 2019
[2]混合气体—卤水体系的密度和气体溶解度计算模型[D]. 张路.西北大学 2016
本文编号：3623101
【文章来源】：西北大学陕西省211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ising格子的重整化过程（李以圭和陆九芳，2005）
第二章模型的基本原理13图2.2SAFT-LJ状态方程的分子模型（Sun和Dubessy，2010）Sun和Dubessy（2010，2012）、Sun等（2014）不仅考虑了偶极作用，还增加考虑四极-四极相互作用和偶极-四极相互作用对自由能的贡献的贡献，简化了缔合自由能的计算方程，改进和扩展了SAFT-LJ方程，方程形式以剩余Helmholtz自由能表达：polarassocchainsegidealresAAAAAAA（2.7）公式（2.7）等号右边四项分别代表Lennard-Jones势能模型描述的短程力作用、成链作用、缔合作用和多极作用贡献的Helmholtz自由能。将公式（2.7）改写为无量纲的摩尔Helmholtz自由能形式：nRTAaresres（2.8）polarassocchainsegidealresaaaaaaa（2.9）a是无量纲的摩尔Helmholtz自由能，上角标res代表剩余Helmholtz自由能，上角标ideal代表理想气体贡献的自由能，上角标seg代表Lennard-Jones链节间排斥力和色散吸引力对自由能的贡献，上角标chain代表属于同一分子的球形链节间的成链共价键的贡献，上角标assoc代表分子间的缔合作用，也就是氢键力对自由能的贡献，对于非缔合分子，assoca的值为零，上角标polar代表多极作用，包括偶极-偶极相互作用、偶极-四极相互作用和四极-四极相互作用对Helmholtz自由能的贡献，多极力是一个分子的偶极或四极矩与另一个分子的偶极或四极矩之间的长程作用，不同于短程的缔合力。本研究考虑了H2O分子之间的偶极力作用、CO2分子之间的四极力作用、和H2O-CO2之间的偶极-四极作用。对于纯CH4体系，考虑短程力作用sega和成链作用chaina，由于CH4分子的八极矩极小可以忽略，将CH4看做最简单的链分子。对于纯CO2体系，偶极矩为零，分子间仍有静电相互作用，存在四极矩，考虑短程力作用sega、成链作用chaina和多极作用polara。对
西北大学硕士学位论文38图3.6纯H2O体系的气液共存曲线表3.4纯H2O体系的气液相平衡T(K)Pressure(bar)Density(l,mol/l)Density(v,mol/l)CalNISTDev.(%)CalNISTDev.(%)CalNISTDev.(%)600.00122.51123.45-0.76135.55536.048-1.373.91594.0434-3.15603.15127.91128.58-0.52135.18335.568-1.084.17854.2770-2.30605.00130.44131.67-0.93434.86535.277-1.174.24424.4223-4.03610.00139.11140.33-0.86934.12134.451-0.9584.62724.8497-4.59615.00148.11149.43-0.88333.33333.558-0.6705.07595.3371-4.89620.00157.74159.01-0.79932.46932.577-0.3325.57935.9009-5.45623.15164.18165.29-0.67231.88931.901-0.0385.92956.3061-5.97625.00167.76169.08-0.78131.48431.4780.0196.17036.5661-6.03626.00169.85171.16-0.76531.27531.2410.1096.32016.7145-5.87627.00171.95173.26-0.75631.06830.9950.2366.43306.8689-6.35628.00174.07175.38-0.74730.87130.7430.4166.63007.0299-5.69629.00176.23177.52-0.72730.65230.4810.5616.73947.1979-6.37630.00178.40179.69-0.71830.40030.2100.6296.94737.3737-5.79631.00180.58181.88-0.71530.14829.9290.7327.16627.5581-5.19632.00182.80184.09-0.70129.87529.6370.8037.37427.7518-4.87633.00185.08186.32-0.66629.60129.3330.9147.54927.9560-5.11633.15186.02186.66-0.34329.66729.2861.307.57117.9876-5.21634.00187.35188.58-0.65229.33929.0151.127.75728.1719-5.08635.00189.65190.86-0.63429.06528.6821.348.01988.4010-4.54636.00191.99193.17-0.61128.73728.3331.438.16218.6453-5.59637.00194.37195.50-0.57828.46327.9651.788.44668.9070-5.17
【参考文献】：
期刊论文
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[8]金矿成矿流体特点及深-浅部流体相互作用成矿机制[J]. 胡文宣,孙睿,张文兰,孙国曦. 地学前缘. 2001(04)
[9]临界包裹体及其在金矿地质研究中的应用[J]. 施立达,李存有. 地质与资源. 2001(01)
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硕士论文
[1]CO2-卤水体系黏度计算模型研究[D]. 牛志刚.西北大学 2019
[2]混合气体—卤水体系的密度和气体溶解度计算模型[D]. 张路.西北大学 2016
本文编号：3623101
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