基于RKS状态方程的天然气热物性计算软件设计开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

由于天然气输送中的压力高达几个甚至几十个兆帕,因此,计算天然气的热物性时不能按理想气体处理。在很多种天然气热物性的计算方法中,采用rks方程求解天然气热物性是一种很精确而且很方便的方法。rks方程式是由 sove 在 rk 方程基础上进一步修正, 于1972年提出的。 rks方程特别适合于计算烃类气体混合物,尤其计算纯烃和烃类混合物体系的汽液平衡具有较高的精度,在计算中,需要知道工质在某个温度或压力下的热物性参数。传统方法是査询表格,其优点是能够提供精确的数据,但同时也存在两个问题: 一是不方便,因为需要査找专门的计算图表,并且查找效率不高、费时 ; 二是图表中的数据是离散的,当采用估算的方法得 到需要的数据时存在一定的误差。 当然我们也可以用手工计算的方法得到需要的数据,但是对于工程中的实际计算均是不可取的方法。虽然国外已有很多商业软件可以计算其物性,但大多价格昂贵且应用复杂。本次毕业设计将在理论基础和实际应用出发,以VB为平台开发,基于rks状态方程及热力学普遍关系,研制一种热物性计算软件,使其满足实际工程的计算范围和精度要求,界面友好操作方便。

在国内,有一些学者在期刊上发表或出版了关于液化天然气热物性的计算以及rks方程的一些研究.游立新等[1]系统的介绍了液化天然气密度、汽液相平衡常数、内能、熵、焓等热力学物性,粘度、导热系数等热物性的计算方法。由于以采用精确的“对应态”方法计算lng密度作为基础,其它物性的计算精度也得以提高。各种参数的计算结果表明,各物性计算精度较高,可以满足工程应用的实际要求等。倪明龙等[2]基于 rks方程以及热力学普遍关系式,采用热力学偏移函数积分的 方法,实现了纯工质 r12、r22、r32、r134a 的热力学性质计算并在此基础上,采用 visual basic6.0 计算机语言编制了计算程序,界面友好,可按照需要以 excel 表格的 形式输出计算结果。对采用状态方程计算带来的误差,进行了修正,使得包括液相比容在内的参数的 计算误差均在工程设计要求的误差范围内。庄友明[4]提出了确定 rks状态方程中修正系数的新方法 , 用此新法计算 方程中的一对重要特性系数 m、 n值 , 无须象 soav e提出的 “精确法” 那样需繁琐复 杂地反复迭代 ,分别用两种方法对若干种制冷剂的计算结果表明 ,两种方法具有相同 的准确度 , 但新法的计算简捷快速 , 可节省大量的计算机运行时间。王东宇等[5]探讨了用 rks 方程求解压缩因子的方法和适用范围, 对比了 rks 方程两种形式的特点, 对计算精度进行了详细讨论.杨玉娇[6]从液化天然气热物性计算分析入手,详细阐述了液化天然气热物性计算软件使用说明,验证了计算软件在计算液化天然气热物性的简便性和准确性,点出了在液化天然气热物性计算中使用计算软件的必要性。田士章等[7],以 BWRS方程为理 论基础,在forcecontrolv7.0平台上设计出一款应用简单,且能够满足lng 接收站需求的物性计算软件。通过将大连LNG接收站实际运行数据及aspenplus计算数据与此软件计算数据进行对比,得到一些典型物性的相对误差;同时,通过实例计算以验证其可靠性。郝敏等[8]采用 rks 方程求解天然气热物性,并探讨了其求解方法和技巧。计算结果表明, 应用 rks 方程计算天然气的热物性参数能较好地满足工程需要。高洪亮等[9]研究了改进的 rks方程在流体化工热力学数据方面的应用, 计算了环丙烷 - 1-丁烯混合物的化工热 力学数据。刘晖等[12]用RKS状态方程计算气体压缩因子的方法并且给出了用fortan77语言编写的计算机程序。

国外也有许多学者在这方面做出了自己的许多研究。naif a.darwish等[13]

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2. 研究的基本内容与方案

利用校内图书馆和网络资源,通过查阅相关文献,在老师的指导下,学习使用rks方程求解天然气热物性的求解方法和技巧,并学习vb,在实际应用的基础上,设计一个简单的天然气热物性计算软件。主要内容如下:

1、进行国内外天然气热物性参数计算研究发展现状的调研,文献翻译及综述;

2、利用工程热力学等相关学科知识及参考文献,基于rks状态方程,建立天然气热物性参数计算流程图;

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3. 研究计划与安排

(1)毕业实习周
(2019.1.6~ 1.18) 赴校外实习、搜集设计资料,并提交实习日记、实习报告。


(2)毕业设计预备周
(2019.1.3-2019.1.18) 确定指导教师人选,对未选好导师的学生进行调剂分配。

确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 游立新,顾安忠 液化天然气热物性的计算[J]石油与天然气化工1991

[2] 倪明龙,黄艺,陈亚平,孙海涛,刘芬,陈世玉,基于修正的 RKS 方程的制冷工质物性计算软件编制[R]中国会议 2011

[3] 郑海春 Visual Basic编程及实例分析教程[M]. 清华大学出版社 , 2007

[4] 庄友明. RKS状态方程中修正系数新确定法[J] 化学工程. 1990(04)

[5]王东宇,李岳,王淑兰R-K-S方程在压缩因子计算中的应用[J].化学工业与工程技术. 2001(05)

[6] 赵玉娇 液化天然气热物性的计算研究[D] 江苏科技大学 2015

[7] 田士章,陈帅,杨波 液化天然气及天然气物性计算软件设计[J]石油与天然气化工 2014

[8] 郝 敏,陈保东RKS方程在天然气热物性计算中的应用[J]油气储运 2003

[9] 高洪亮 李光玲 改进的RKS方程在环丙烷-1-丁烯体系中的应用[J]齐鲁石油化工 1997

[10] 张军 工业气体流量计工况标况下精确计量研究[D]宁波大学 2016

[11] 游立新,顾安忠 液化天然气汽液相平衡参数的一种改进算法[J]低温与特气 1992

[12] 刘晖,肖红,郁永章用RKS状态方程计算气体压缩因子的计算机程序[J]压缩机技术 1993

[13] NaifA.Darwish,et al Computersimulation of BTEX emission in natural gas dehydrationusing PR and RKSequations of state with different predictive mixing rules[J] Environmental Modellingamp;Software . 2004

[14] Van P.Carey The properties ofgasesamp;liquids[M] Experimental Thermal and Fluid Science, 1988

[15] R.Hernández-Gómez Integration ofbiogas in the natural gas grid: Thermodynamic characterization of a biogas-likemixture[J] ScienceDirect 2014

[16] R.Camporese,G.Bigolaro Calculationof thermodynamic properties of refrigerants by the Redlich-Kwong-Soave equationof stateCalcul des propriétés thermodynamiques des frigorigènes à l'aide del'équation d'état de Redlich-Kwong-Soave[J] International Journal ofRefrigeration, 1985

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