اصلاح یک معادله حالت با استفاده از نظامهای ترمودینامیکی

معادلات حالت درجه سه مهم ترین ابزار پیش بینی تعادلات فازی، رفتار حجمی و خواص ترمودینامیکی به شمار می آیند. بعلت ناتوانی بسیاری از معادلات در پیش بینی آنها، اصلاحات متعددی بمنظور اصلاح معادلات پیشنهاد شده است. در این میان معادله حالت پنگ-رابینسون و سواو-ردلیخ-کوانگ از جمله معادلاتی هستند که تحت اصلاح قرار می گیرند. در این پایان نامه پس از ذکر دلایل مستدل در انتخاب یک معادله حالت مبنا، معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ برای هر دو ناحیه مادون و مافوق بحرانی اصلاح شده است. در این پایان نامه نشان داده شده است که اصلاح معادله سواو-ردلیخ-کوانگ توسط پنگ و رابینسون نقایص بر شمرده شده توسط آنها را برطرف نساخته است. از طرفی ایراداتی را نیز وارد نموده است که برطرف نمودن آنها در برخی موارد ممکن نیست و در برخی دیگر موجب افزایش اجباری تعداد پارامترها و ایجاد مشکلات جدید می شود. در حالیکه معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ به عنوان یک اصلاح موفقیت آمیز از معادله حالت ردلیخ-کوانگ دارای پتانسیل مناسبی در پیش بینی خواص را دارد که با تغییرات مختصری در شکل آن می توان به پیش بینی های مناسبی از خواص مادون و مافوق بحرانی دست یافت. با استفاده از برخی نظام های ترمودینامیکی شناخته شده، معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ برای ترکیبات غیرقطبی و تا حدودی قطبی و در نواحی مادون و مافوق بحرانی بطور مجزا اصلاح شده است. اصلاح تابع آلفای معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ جهت حصول نتایج صحیح فشار بخار، با ارایه ی یک شکل آلفای جدید با برازش بر داده های فشار بخار هیدروکربن های نرمال (c1-c9) انجام گردید. همچنین بهبود تابع آلفا برای ناحیه مافوق بحرانی با استفاده از برازش با داده های تجربی منحنی وارونگی ژول-تامسون ترکیباتی همچون آرگون، نئون، متان، اتان و دی اکسید کربن حاصل شده است. از آنجا که شکل تابع فشار-حجم معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ قادر به پیش بینی دانسیته فاز مایع نخواهد بود با وارد کردن یک ضریب تصحیح این خاصیت نیز با استفاده از دانسیته اشباع فاز مایع نرمال هیدروکربن ها اصلاح گردید. پیش بینی های فشار بخار به شکل قابل توجهی بهبود گردیده و حداکثر خطای مربوط به داده های نزدیک نقاط سه گانه تعدیل یافته است. بهبود حجم مولی فاز بخار چندان قابل توجه نیست. در مقابل با ارایه ی یک روش جدید و تا حدودی مشابه با روش انتقال حجم، پیش بینی های دانسیته فاز مایع به شکل چشمگیری بهبود یافته است. نتایج نشان می دهد که ضریب اصلاح ارایه شده نقشی مشابه با پارامترهای انتقال حجم را ایفا می نماید. همچنین خواص مافوق بحرانی برای منحنی های ایده آلی همچون خط زنو، منحنی بویل و منحنی وارونگی ژول- تامسون نشان میدهد که معادله حالت اصلاح شده توانایی قابل توجهی در پیش بینی این نظام های ترمودینامیکی دارد. همچنین مقایسه نتایج حاصله نشان میدهد که معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ اصلاح شده از هر دو شکل اصلی و اصلاح شده ی مرسوم ( پنگ-رابینسون) نسبت به ترکیبات غیر قطبی و تا حدودی قطبی نتایج بهتری را ارایه می نماید. نویسنده پیشنهاد می کند که بمنظور توسعه ی معادلات حالت درجه ی سه، فرم اصلی معادله سواو-ردلیخ-کوانگ بهتر از فرم اصلی یا مشتقات دیگر معادله ی پنگ-رابینسون است. اصلاحات بیشتر بر معادله ی پنگ-رابینسون هر چند نتایج صحیحی را در برخی نواحی یا خواص تولید می کند لیکن این عمل مسیر ما را در مورد یافتن یک معادله حالت ایده آل دور می نماید. در پایان می توان گفت که معادله حالت سواو-ردلیخ-کوانگ دارای برخی از نشانه های معادله حالت ایده آل می باشد که نویسنده امید وار است به زودی معرفی گردد