مدل سازی ترمودینامیکی تشکیل هیدرات مبردهای r22 و ... در آب
Abstract
هیدرات های کلاتریت، ترکیبات جامد کریستالی شبیه یخ هستند که از مولکول های آب (به عنوان میزبان) و مولکول های گازی (به عنوان مهمان) تشکیل شده اند. پدیده تشکیل هیدرات تا مدت ها به عنوان معضلی در صنعت گاز طبیعی که منجر به توقف و یا کاهش تولید فرآورده ها می شود، شناخته می شد. اما هیدرات علاوه بر مضراتی که دارد، دارای کاربردهای صنعتی فراوانی نیز می باشد. از میان مولکول های گازی مختلف که می توانند تشکیل هیدرات دهند، هیدرات های گازهای تبریدی، به دلیل اینکه در دما و فشار مناسبی تشکیل می شوند، کاربردهای فراوانی در مهندسی شیمی پیدا کرده اند. به منظور کاربرد بهینه هیدرات گازهای تبریدی در فرآیندهای مختلف، پیش بینی شرایط تعادلی تشکیل هیدرات برای این ترکیبات و نیز یک مدل ترمودینامیکی مناسب، ضروری می باشد. در این تحقیق مدلی برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات مبردهای کلرودی فلورومتان (r22)، تری فلورومتان (r23)، دی فلورومتان(r32)، پنتافلورواتان(r125)، 2،1،1،1-تترافلورواتان (r134a)، 1،1-دی فلورواتان (r152a) و کربن دی اکسید(r744) در آب خالص ارائه شده است. برای مدل سازی تعادل بخار- مایع از روش ?-? با استفاده از معادله حالت 2prsv به همراه قانون اختلاط دو پارامتری مارگولس استفاده شده است. علاوه براین به منظور افزایش دقت تعادل بخار- مایع، پارامترهای برهم کنش دوتایی قانون اختلاط به صورت تابعی از دما تنظیم شده اند. همچنین مدل ارائه شده برای فاز هیدرات براساس تساوی فوگاسیته آب در فازهای مایع و هیدرات می باشد. پارامترهای ثابت لانگمویر با استفاده از داده های تجربی تعادل سه فازی بخار-مایع-هیدرات به دست آمده اند. برای بهینه سازی پارامترهای موجود در مدل از الگوریتم نلدر-مید استفاده شده است. توافق قابل قبولی بین فشارهای پیش بینی شده توسط این مدل و داده های تجربی مشاهده شده است. درصد میانگین خطای مطلق برای این مدل بین 0/24 درصد برای تری فلورومتان تا 1/34 درصد برای پنتافلورواتان می باشد.