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Berechnung thermodynamischer Eigenschaften fluider Gemische mit einer thermischen Zustandsgleichung unter Verwendung neuer Mischungs- und Kombinationsregeln

Ergebnisse des Berechnungsverfahrens

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Zusammenfassung

Eine thermische Zustandsgleichung mit neuen Mischungs- und Kombinationsregeln wird für fluide Gemische einfacher, nichtpolarer Komponenten angegeben. Außer den Konstanten der Zustandsgleichung der reinen Stoffe, den kritischen Temperaturen und den kritischen Volumina der reinen Stoffe erfordert sie für jedes binäre Gemisch zwei gemischspezifische binäre Wechselwirkungsparameter, die vielfach übereinstimmende Werte aufweisen. Die Ermittlung der Wechselwirkungsparameter wird erläutert. Für das Gemisch Methan-Stickstoff wird exemplarisch die gute Genauigkeit der neuen thermischen Zustandsgleichung durch den Vergleich mit zuverlässigen Meßwerten des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichts, der Dichte und der Exzeßenthalpie nachgewiesen. Die Rechenergebnisse werden mit denen anderer Zustandsgleichungen verglichen. Die neue thermische Zustandsgleichung eignet sich zur Berechnung der thermodynamischen Eigenschaften von Gemischen, auch mit mehr als zwei Komponenten, im gesamten fluiden Zustandsgebiet bis zu Drücken von 500 bar und etwa bis zur 2,8fachen kritischen Dichte.

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Literatur

  1. Sievers, U., u.S. Schulz: Berechnung thermodynamischer Eigenschaften fluider Gemische mit einer thermischen Zustandsgleichung unter Verwendung neuer Mischungs-und Kombinationsregeln. Herleitung der Mischungs-und Kombinationsregeln. In: Beiträge zur Thermodynamik. VDI-Forsch.-Heft 609. Düsseldorf: VDI-Verlag 1982; S. 45/52.

    Google Scholar 

  2. Bender, E.: Die Berechnung von Phasengleichgewichten mit der thermischen Zustandsgleichung—dargestellt an den reinen Fluiden Argon, Stickstoff, Sauerstoff und an ihren Gemischen. Habilitationsschrift Ruhr-Universität Bochum 1971.

  3. Sievers, U.: Eine thermische Zustandsgleichung für fluide binäre Gemische mit den Komponenten Methan, Argon, Stickstoff und Wasserstoff zur Berechnung thermodynamischer Stoffeigenschaften bis zu Drücken von 500 bar. Diss. Universität Dortmund 1980.

  4. Sievers, U., u.S. Schulz: Korrelation thermodynamicscher Eigenschaften der idealen Gase Ar, CO, H2, N2, O2, CO2, H2O, CH4 und C2H4. Chem.-Ing.-Tech. Bd. 53 (1981) S. 459/61.

    Article  Google Scholar 

  5. Sievers, U., u.S. Schulz: An equation of state for methane in the form of Bender's equation for temperatures between 91K and 625K and pressures up to 500 bar. Fluid Phase Equilibria Bd. 5 (1980) S. 35/54.

    Article  Google Scholar 

  6. Bender, E.: Calculation of phase equilibria and thermodynamic properties of cryogenic mixtures with a new equation of state. V. Int. Congr. of Chemical Engineering, chemical Equipment Design and Automation. CHISA 75. Prag 1975, F 2.25.

  7. Prausnitz, J.M.: Molecular thermodynamics of fluid-phase equilibria. Englewood Cliffs: Prentice-Hall 1969.

    Google Scholar 

  8. Chueh, P.L., u.J.M. Prausnitz: Vapor-liquid equilibria at high pressures. Vapor-phase fugacity coefficients of nonpolar and quantum-gas mixtures. Ind. Engng. Chem., Fundam. Bd. 6 (1967) S. 492/98.

    Article  Google Scholar 

  9. Hiza, M.J., u.A.G. Duncan: A correlation for the prediction of interacting energy parameters for mixtures. AIChE J. Bd. 16 (1970) S. 733/38.

    Article  Google Scholar 

  10. Starling, K.E.: Fluid thermodynamic properties for light petroleum systems. Houston: Gulf Publ. Comp. 1973.

    Google Scholar 

  11. Plöcker, U.: Berechnung von Hochdruck-Phasengleichgewichten mit einer Korrespondenzmethode unter besonderer Berücksichtigung asymmetrischer Gemische. Diss. TU Berlin 1977.

  12. Tsonopoulos, C.: Second virial cross-coefficients: correlation and prediction ofk ij . In: Equations of state in engineering and research. Editors:Chao, K.C., u.R.L. Robinson. Advances in Chemistry Series 182. Washington, D.C.: American Chem. Soc. 1979, S. 143/62.

    Google Scholar 

  13. Wormald, C.J., K.L. Lewis u.D.J. Hutchings: Excess enthalpies of gaseous mixtures ofn-alkanes. J. Chem. Thermodynamics Bd. 11 (1979) S. 1/12.

    Article  Google Scholar 

  14. Nishiumi, H., u.S. Saito: Correlation of the binary interaction parameter of the modified generalized BWR equation of state. J. Chem. Engng. Japan Bd. 10 (1977) S. 176/80.

    Google Scholar 

  15. McClure, D.W., K.L. Lewis, R.C. Miller u.L.A.K. Staveley: Excess enthalpies and Gibbs free energies for nitrogen+methane at temperatures below the critical point of nitrogen. J. Chem. Thermodynamics Bd. 8 (1976) S. 785/92.

    Article  Google Scholar 

  16. Parrish, W.R., u.M.J. Hiza: Liquid-vapor equilibria in the nitrogen-methane system between 95 and 120 K. Advances Cryog. Engng. Bd. 19 (1974) S. 300/08.

    Google Scholar 

  17. Kidnay, A.J., R.C. Miller, W.R. Parrish u.M.J. Hiza: Liquid-vapor phase equilibria in the N2−CH4 system from 130 to 180 K. Cryogenics Bd. 15 (1975) S. 531/40.

    Article  Google Scholar 

  18. Thibud, W.: Ausbau einer Datensammlung für die binären Gemische mit den Komponenten Methan, Argon, Stickstoff und Wasserstoff sowie Vergleich der Exzeßenthalpien mit Rechenwerten der thermischen Zustandsgleichung von Bender, Studienarbeit Lehrstuhl für Thermodynamik, Abt. Chemietechnik, Universität Dortmund 1980.

  19. Harwell Subroutine Library. A catalogue of subroutines. United Kingdom Atomic Energy Authority, Research Group Report. Compiled byM.J. Hopper. Theoretical Physics Division, Atomic Energy Research Establ., Harwell, Berkshire 1973.

    Google Scholar 

  20. Bender, E.: Die Berechnung der Verdampfungsgleichgewichte von Mehrstoffsystemen bei hohen Drücken. Chem.-Ing.-Tech. Bd. 44 (1972) S. 576/82.

    Article  Google Scholar 

  21. Bender, E.: Zur Aufstellung von Zustandsgleichungen, aus denen sich die Sättigungsgrößen exakt berechnen lassen—gezeigt am Beispiel des Methans. Kältetech.-Klimatisier. Bd. 23 (1971) S. 258/64.

    Google Scholar 

  22. Cines, M.R., J.T. Roach, R.J. Hogan u.C.H. Roland: Nitrogen-methane vapor-liquid equilibria. Chem. Engng. Progr. Symp. Ser. 6 Bd. 49 (1953) S. 1/10.

    Google Scholar 

  23. Sprow, F.B., u.J.M. Prausnitz: Vapor-liquid equilibria for five cryogenic mixtures. AIChE J. Bd. 12 (1966) S. 780/84.

    Article  Google Scholar 

  24. Chang, S.-D., u.B.C.-Y. Lu: Vapor-liquid equilibria in the nitrogen-methane-ethane system. Chem. Engng. Progr. Symp. Ser. 63 Bd. 81 (1967) S. 18/27.

    Google Scholar 

  25. Stryjek, R., P.S. Chappelear u.R. Kobayashi: Low temperature vapor-liquid equilibria of nitrogen-methane system. J. Chem. Engng. Data 19 (1974) S. 334/39.

    Article  Google Scholar 

  26. Wilson, G.M.: Vapor-liquid equilibria of nitrogen, methane, ethane, and propane binary mixtures at lng temperatures from total pressure measurements. Advances Cryog. Engng. Bd. 20 (1975) S. 164/71.

    Google Scholar 

  27. Keyes, F.G., u.H.G. Burks: The equation of state for binary mixtures of methane and nitrogen. J. American Chem. Soc. Bd. 50 (1928) S. 1100/06.

    Article  Google Scholar 

  28. Blake, A.G., R.H. Bretton u.B.F. Dodge: The volumetric behaviour of methane, nitrogen, and some mixtures at pressures up to 5000 atm. AIChE-Ind. Chem. Engng. Symposium Ser. Bd. 2 (1965) S. 105/14.

    Google Scholar 

  29. Roe, D.R.: Thermodynamic properties of gases and gas mixtures at low temperatures and high pressures. Ph.D. Thesis Imperial College of Science and Technology London 1972.

  30. Jensen, R.H., u.F. Kurata: Density of liquefied natural gas. J. Petrol. Techn. Bd. 21 (1969) S. 683/91.

    Google Scholar 

  31. Liu, Y.-P., u.R.C. Miller: Temperature dependence of excess volumes for simple liquid mixtures: Ar+CH4, N2+CH4. J. Chem. Thermodynamics Bd. 4 (1972) S. 85/98.

    Article  Google Scholar 

  32. Rodosevich, J.B., u.R.C. Miller: Experimental liquid mixture densities for testing and improving correlations for liquefied natural gas. AIChE J. Bd. 19 (1973) S. 729/35.

    Article  Google Scholar 

  33. Hiza, M.J., W.M. Haynes u.W.B. Parrish: Orthobaric liquid densities and excess volumes for binary mixtures of low molar-mass alkanes and nitrogen between 105 and 140 K. J. Chem. Thermodynamics Bd. 9 (1977) S. 873/96.

    Article  Google Scholar 

  34. Nunes da Ponte, M., W.B. Streett u.L.A.K. Staveley: An experimental study of the equation of state of liquid mixtures of nitrogen and methane, and the effect of pressure on their excess thermodynamic functions. J. Chem. Thermodynamics Bd. 10 (1978) S. 151/68.

    Article  Google Scholar 

  35. Straty, G.C., Diller, D.E.: (p, V, T) of compressed and liquefied (nitrogen+methane). J. Chem. Thermodynamics Bd. 12 (1980) S. 937/53.

    Article  Google Scholar 

  36. Hiza, M.J., u.W.M. Haynes: Orthobaric liquid densities and excess volumes for multicomponent mixtures of low molar-mass alkanes and nitrogen between 105 and 125 K. J. Chem. Thermodynamics Bd. 12 (1980) S. 1/10.

    Article  Google Scholar 

  37. Van Eijnsbergen, B., u.J.J.M. Beenakker: Measurements of the isobaric heat of mixing for gaseous mixtures CH4−Ar, CH4−N2, H2−CH4, He−CH4 and He−Ar between 170 and 293 K and at pressures up to 120 atm. Physica Bd. 39 (1968) S. 499/518.

    Article  Google Scholar 

  38. Klein, R.R., C.O. Bennett u.B.F. Dodge: Experimental heats of mixing for gaseous nitrogen and methane. AIChE J. Bd. 17 (1971) S. 958/65.

    Article  Google Scholar 

  39. Miller, R.C., A.J. Kidnay u.M.J. Hiza: Liquid-vapor equilibria at 112.00 K for systems containing nitrogen, argon, and methane. AIChE J. Bd. 19 (1973) S. 145/51.

    Article  Google Scholar 

  40. Sievers, U., u.S. Schulz: Calculation of thermodynamic properties of fluid mixtures with a new equation of state. VII. Int. Congr. of Chemical Engineering, Chemical Equipment Design and Automation. CHISA 81. Prag 1981, D1.30 sowie Chem. Engng. Commun. (im Druck).

  41. Sievers, U., u.S. Schulz: Fluid phase equilibria (in Vorbereitung).

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Erweiterte Fassung eines Vortrags beim Thermodynamik-Kolloquium der VDI-Gesellschaft Energietechnik am 7. 10. 1980 in Bad Mergentheim.

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Sievers, U., Schulz, S. Berechnung thermodynamischer Eigenschaften fluider Gemische mit einer thermischen Zustandsgleichung unter Verwendung neuer Mischungs- und Kombinationsregeln. Forsch Ing-Wes 48, 143–153 (1982). https://doi.org/10.1007/BF02561482

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