Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий представил дополнения к универсальному уравнению расчета давления пара. Они основаны на методе Ли-Кеслера, который широко используется в области термодинамики и предлагает универсальное и комплексное решение для расчета давления пара в нестабильных условиях. Исследование опубликовано в журнале Chemical Engineering Communications.
Методика Ли-Кеслера считается надежным способом расчетов при проектировании химических процессов, в частности, для прогнозирования давления пара на основе свойств летучих жидкостей при изменении температуры среды и других параметров. Использование ацентрического фактора позволяет учитывать неидеальные характеристики и получать стабильные и точные результаты даже вблизи критических точек фазового равновесия.
Простота метода Ли-Кеслера, требующего только учета ацентрического фактора и свойств вещества в районе температурных критических точек, сделала его предпочтительной альтернативой уравнению Антуана и другим алгоритмам, которые учитывает обширный диапазон температурных данных для конкретного вещества. Однако ограничения в температурном диапазоне и недостаточная точность при быстром изменении температуры оставались ахиллесовой пятой метода Ли-Кеслера.
Доктор Ли Джайоп из Корейского института гражданского строительства и строительных технологий разработал новое уравнение, которое представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с исходной формулой. Им был достигнут показатель погрешности в 0,49%, что превосходит (хоть и ненамного), коэффициент 0,50% по методу Ли-Кеслера. В ходе эксперимента с участием 76 простых и составных химических веществ автор превзошел стандартный подход в 45 случаях.
Наиболее примечательно, что при снижении температуры более чем на 0,7°C уравнение показало среднюю погрешность в 0,57% по сравнению с 0,72% по методу Ли-Кеслера. Такая повышенная точность при падении температур может быть особенно полезна для расчетов состояния веществ в криогенных производствах и в экстремальных условиях, которые могут возникнуть, например, в Антарктиде или на поверхности Луны.
Ключевым достижением является расширенный температурный диапазон. Если метод Ли-Кеслера ограничен расчетами при изменении температуры более чем на 0,7°C, то новое уравнение работает в диапазоне изменения температуры от 0,25ۜ°C до 0,95°С. Такая гибкость делает его пригодным для работы с веществами с не до конца изученными или вовсе неизвестными свойствами, проявляемыми вблизи критических точек. Это гарантирует более адаптивную вычислительную среду для инженеров и исследователей.
Потенциальное применение нового уравнения охватывает различные области, включая энергетику, переработку нефти и газа, химическое производство, фармацевтику и мониторинг окружающей среды. Точность и универсальность уравнения делают его ценным инструментом для решения любых задач, возникающих на промышленных и экспериментальных установках с высоким давлением и низкой температурой рабочей среды.
Система предполагает беспрепятственную интеграцию с системами мониторинга на базе «интернета вещей». Такая совместимость обеспечивает анализ данных в режиме реального времени и оптимизацию процессов, что повысит производительность и безопасность в связанных отраслях промышленности. Доктор Ли: «Это исследование не только устанавливает новый стандарт, но и представляет собой революционный инструмент для сообщества инженеров-химиков».
Для справки. Уравнение Ли-Кеслера, которое усовершенствовал автор работы, представляет собой частный случай универсального уравнения динамически равновесного состояния вещества, выведенного Мэнсоном Бенедиктом, Джорджем Веббом и Льюисом Рубином в 1940-1942 годах. Американцы Б.Ли и М.Кеслер разработали методику оценки термодинамических сред на базе эталонного вещества октана в 1975 году. Уравнение Бенедикта-Вебба-Рубина в трактовке Ли-Кеслера, в частности, актуально при оценке давления паров сжиженных углеводородов во время их хранения, транспортировки и переработки.
