بررسی خواص ترمودینامیکی سیالات از دیدگاه مولکولی با تاکید بر سیالات تجمعی

محاسبات مهندسی شیمی بر مبنای مدلهای ترمودینامیکی ساده می باشد. این مدلها ممکن است کاملا تجربی، با بر مبنای مدلهای مولکولی ساده شده و یا نتیجه ای از توسعه ترمودینامیک مولکولی باشد. معادلات حالت بر مبنای مولکولی نه تنها یک مبنای ترمودینامیکی مفید برای پتانسیلهای شیمیای یا فوگاسیته ها فراهم می کنند که برای شبیه سازی تعادلات فازی مورد نیاز هستند، همچنین میزان و کیفیت اثرات ساختار مولکولی و برهمکنشها را روی خواص بالک و رفتار فازی بررسی می کنند. نمونه هایی از چنین اثراتی ، سایز و شکل مولکولی (مانند طول زنجیره)، انرژی تجمعی و انرژی mean field (پراکندگی و القا) است که یک معادله حالت باید تمام این اثرات را در برگیرد. مدلهایی که اثرات تجمعی را در بردارند به طور وسیعی برای تصحیح و پیش بینی رفتار فازی سیستمهای بسیار غیر ایده آل استفاده می شوند. چنین مدلهایی در اتصال با معادلات حالت و یا با روش ضریب اکتیویته معرفی می شوند. برای اولین بار dolezalek تیوری شیمیایی را ارایه داد. از آن زمان تا کنون تلاشهای زیادی در جهت ارایه مدلها و معادلات حالت دقیق تر و ساده تر جهت محاسبه تعادل فازی سیالات تجمعی انجام شده است. بدلیل اهمیت بررسی خواص ترمودینامیکی در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز و همچنین به جهت اینکه خواص ترمودینامیکی مواد تجمعی بدلیل وجود نیروهای میان کنش قوی جاذبه(شیمیایی) بسیار متفاوت از مواد غیر تجمعی است، در این تحقیق سعی شده است پس از بررسی انواع تیوریهای تجمعی، معادله تجمعی ارایه شده توسط دکتر محسن نیا و دکتر مدرس را برای محاسبه تعادل فازی تعداد بیشتری از سیالات تجمعی به کار برده و پارامترهای قابل تنظیم آنها را محاسبه نماییم. در نهایت با گسترش معادله به مخلوط سیالات تجمعی، محاسبات تعادل بخار-مایع را برای چندین مخلوط تجمعی انجام می دهیم. همچنین، معادله m4 را به کمک تیوری محلولهای همشکل اصلاح کرده و محاسبات تعادلی را برای اجزاء خالص انجام دادیم. نتایج بدست آمده حاکی از دقت بالای این معادله در مقایسه با بسیاری از مدلهای موجود می باشد. ویژگی مهم معادله معرفی شده، سادگی آن در مقایسه با مدلهای تجمعی موجود، مثل تیوری آماری سیالات تجمعی، در عین دقت بالای محاسبات می باشد. از جمله سیستمهای مهم صنعتی که تجمع در آنها اهمیت دارد، آسفالتین، تشکیل هیدرات در صنایع گاز و همچنین سیستمهای شامل کربوکسیلیک اسیدها می باشد، که پیشنهاد می شود از معادله حاضر جهت محاسبات تعادل فازی دوتایی و سه تایی این گونه سیستمها استفاده شود.