多元混合工质粘度计算精密过滤器

多元混合工质粘度计算

多元混合工质粘度计算 2011年12月09日 来源： Prediction of Viscosities for Multicomponent MixturesZhu Gang et al　　Unified visconsity model based on corresponding states principle was used to predict viscosities of nitrogen and hydrocarbon mixtures.By introducing mixing rule,only limited thermodynamic data of each components were required as input and the calculation procedure was simplified.Comparisons between calculation and experimental data of binary light hydrocarbon mixtures and multicomponent hydrocarbon mixtures were presented,average absoulte deviations were 4.13% and 2.13% respectively.Significant improvement in accuracy was observed as compared with other viscosity model.　　Keywords:viscosity,corresponding states principle,multicomponent refrigerant　　1　前言　　混合工质具有制冷效率高、降温速度快、制冷量大的特点，在制冷低温领域正逐渐为人们所重视。采用混合工质作为制冷剂是一项解决CFCs替代问题并有良好节能潜力的方案。在低温领域，采用合理配比的混合工质作制冷剂，可以降低J-T节流制冷机的运行压力，使得采用低价格、长寿命的油润滑单级压缩机驱动成为可能，朝着实用化方向迈出了一大步。而混合工质用于液化天然气也取得了显著效果，配比良好的混合制冷剂可以保证换热器的冷流体与热流体之间维持较少的温差(2～3℃)，减少热力学不可逆性，增大换热效率。为适应上述研究工作的需要，有必要深入开展混合工质基础物性的研究。　　混合工质的粘度是传热和流动阻力计算必须的基础物性数据，在压缩机、换热器、泵的设计计算中十分重要。由于混合工质种类千变万化，不仅其组成可以变化，而且组成相同的混合工质的各组分的配比也可以不同，完全依赖实验方法确定混合工质的粘度难以满足实际工程设计的需要。实际上，混合工质的粘度数据也是非常缺乏的。因此，研究开发应用范围广、准确、简洁的混合工质粘度计算模型是十分必要的。　　文献［1］ 给出了大量关于混合物粘度计算的经验关联式，如Chung法、Lucas法、Jamieson经验关联式和Teja-Rice法。上述算法的适用范围较窄，理论性不强，而且没有同时适用于气相和液相粘度预测的关联式。即使专门针对液相粘度预测的关联式，误差也在10%～30%。为解决上述问题，本文采用基本对应态原理的统一粘度模型对氮烃类多元混合工质的气相和液相粘度进行了预测，并对计算结果与实验值进行了比较。　　2　基于对应态原理的混合工质粘度模型　　2.1　对应态原理　　以临界点参数为基准，物质的粘度可通过对比参数表示。对比参数的定义为实际条件下的 参数除以临界点参数。根据对应态原理，如果一 组物质中所有物质的对比粘度与对比密度和对比压力的函数关系均相同，则仅需要组内一个组 分的详细粘度数据，其它组分的粘度以此为参照可很容易求出。由于甲烷拥有大量的粘度实验数据和精确的粘度关联式，因此 选取甲烷作 为参照物质，可以充分利用混合工质与甲烷性质的相似性预测混合工质粘度。　　为校正简单对应态原理与实际混合物粘度计算的偏差，Ely和Hanley提出了形状因子的概念，将对比粘度ηr表示为对比密度ρr和对比温度Tr的函数。由于形状因子的表达式复杂，需要通过密度的迭代求解确定，致使该算法较繁琐，并在高密度区域会产生较大的计算误差。为此，Pedersen引入转动耦合系数α的概念，提出了新的粘度计算对应态模型，将ηr表示为对比压力Pr和对比温度Tr的函数［2］：ηr=ηζ=f(Pr,Tr)　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)式中ζ是由气体运动理论导出的粘度对比化参数，由下式确定：ζ=Tc1/6MW-1/2Pc-2/3　　　　　　　　　　　　　　　　　(2)式中　MW——分子量　　则压力P、温度T状态下混合工质的粘度可由下式计算：　　　　　　　　　　　　　　　(3)P0=PPc0α0/(Pcmαm)　　　　　　　　　　　　　　　　　(4)T0=TTc0α0/(Tcmαm)　　　　　　　　　　　　　　　　　(5)式中　ζ0、ζm——参照物质甲烷、混合工质的粘度对比化参数　　　αm、α0——混合物、甲烷的转动耦合系数　　　η0——甲烷在压力P0、温度T0状态下的粘度　　2.2　混合规则　　根据对应态原理，混合物可看作具有一套按一定规则求出的假临界参数、性质均一的虚拟的纯物质。具体的混合规则如下：

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