基于分子模擬的高溫高壓水溶液熱力學研究.pdf

1、本文的主要內容包括兩個方面,高溫高壓N<,2>-O<,2>-H<,2>O體系氣液平衡的研究與高溫高壓MgCl<,2>、CaCl<,2>溶液活度系數(shù)模型的建立.本文將從這兩個具體體系出發(fā),探討如何以分子模擬為基礎進行氣液平衡以及液相活度系數(shù)模型的熱力學研究.本文首先對N<,2>-H<,2>O、O<,2>-H<,2>O體系的氣液平衡進行了GEMC模擬.平衡性質模擬結果的絕對數(shù)值與實驗值以及已有模型的結果相比有超過10﹪的偏差.這一偏差是水的

2、模型與模擬的規(guī)模共同作用的結果.雖然在數(shù)值上存在較大偏差,但模擬的結果準確地給出了氣體在溶液中的溶解度以及氣相中的水含量隨溫度升高而大幅度上升的規(guī)律.平衡時兩相的徑向分布函數(shù)解釋了體系平衡性質的變化規(guī)律,也說明建立熱力學模型時忽略體系非理想性是可行的.在GEMC模擬的基礎上,本文提出通過Helgeson模型計算空氣組分與水的液相標準態(tài)逸度,并忽略氣液相非理想性的熱力學方法.在此基礎上建立了濕空氣的飽和焓與飽和濕度模型.計算結果與實驗數(shù)據(jù)

3、以及文獻結果吻合相當好.利用該模型,本文預測了473~573K,5~15MPa濕空氣的飽和濕度與飽和焓,同時也給出了9、10、12.5、15MPa下濕空氣不同相對濕度下的溫焓圖.本文對濕空氣透平循環(huán)中的飽和塔的操作進行了模擬計算,并探討了不同操作條件對飽和效果的影響.計算結果表明,低工作壓力與高進口水流量、高進口水溫度對產生高焓值的濕空氣有利,而其中最敏感的影響因素是進口水的溫度.本文還與工業(yè)生產上應用的理想氣體模型進行了比較.比較結果

4、表明,當T<473K且P<5MPa時,可以用工業(yè)上應用的理想氣體模型以簡化計算.但是超出該范圍后,應該采用本文模型進行計算.MgCl<,2>、CaCl<,2>溶液廣泛存在于自然界中,并在許多過程如海水淡化、氣體水合物的生成中起著重要的作用.已有的研究表明,溶液的性質隨溫度升高有著特殊的變化規(guī)律,高溫高壓條件下MgCl<,2>、CaCl<,2>溶液的熱力學研究對建立高溫高壓條件下不同電解質溶液的熱力學模型有著重要的指導作用.本文將在溶液水