Метод описания линии фазового равновесия перфтороктана на основе уравнения Клапейрона – Клаузиуса в диапазоне температур от тройной точки до критической

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Разработана новая модель линии фазового равновесия (ЛФР) перфтороктана (C8F18), в основе которой лежат уравнение Клапейрона – Клаузиуса и соотношения теории ренормализационной группы (РГ). В отличие от известных ЛФР, при описании плотности насыщенной жидкости, ρ+, плотности насыщенного пара, ρ-, и давления насыщенного пара, ρs, перфтороктана использована система взаимосогласованных уравнений (СВУ): ps = ps (T), ρ+=ρ+(T), ρ-=ρ-(T), теплоты парообразования r = r(T) и «кажущейся» теплоты парообразования, r* = r / (1− ρ-/ρ+), которые имеют ряд общих параметров: критические индексы, критические параметры и коэффициенты среднего диаметра, D2β , D1−α , Dτ, рассчитанные в рамках современной теории РГ для асимметричных систем. Показано, что на основе предложенного подхода разработана линия насыщения перфтороктана, средний диаметр, df, которой описывается в соответствии с теорией РГ зависимостью: df=D2βτ2β+D1-ατ1-α+Dττ , где τ = 1−T / Tc , Tc  – критическая температура. Установлено, что df=df(T) в рамках предложенного подхода – это строго убывающая функция температуры. В рамках предложенной модели ЛФР опытные данные о ρ+ и ρ- Хайрулина Р.А. и Станкуса С.В. (2021) передаются в пределах их экспериментальной неопределенности. На основе предложенной модели ЛФР получены новые критические параметры перфтороктана: критическая плотность, ρc=595.66 кг/м3, критическая температура, Tc= 497.01 К. Для диапазона от тройной до критической точки разработаны термодинамические таблицы, включающие ps, ρ-, ρ+, r*, r.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

С. Рыков

Национальный исследовательский университет ИТМО

Autor responsável pela correspondência
Email: togg1@yandex.ru
Rússia, 197101, Санкт-Петербург

И. Кудрявцева

Национальный исследовательский университет ИТМО

Email: togg1@yandex.ru
Rússia, 197101, Санкт-Петербург

Bibliografia

  1. Wu A.-L., Chuang L.-H., Chen K.-J. et al. // Int. Ophthalmol. 2019. V. 39. P. 2767.
  2. Dias A.M.A., Caco A.I., Coutinho J.A.P. et al. // Fluid Phase Equilib. 2004. V. 225. P. 39–47.
  3. Kreglewski A. Bulletin de L’academie Polonaise des Sciences X. 1962. P. 629–631.
  4. Nelson W.M., Tebbal Z., Naidoo P. et al. // Fluid Phase Equilib. 2016. V. 408. P. 33–37.
  5. Промышленные фторорганические продукты: Справ. изд. / Б.Н. Максимов, В.Г. Барабанов, И.Л. Серушкин и др. Л.: Химия, 1990. 445 с.
  6. Хайрулин Р.А., Станкус С.В. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. C. 529.
  7. Мустафаев М.Р., Назиев Я.М., Каграманов М.К. // Теплофизика высоких температур. 1995. Т. 33. С. 359.
  8. Синицын Е.Н., Михалевич Л.А., Янковская О.П. и др. Теплофизические свойства фторорганических соединений. Экспериментальные данные и методы расчета: Справочник. Екатеринбург: Наука, 1995. 178 с.
  9. Dias A.M.A., Pàmies J.C., Coutinho J.A.P. et al. // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 1450–1457.
  10. Kroenlein K. NIST ThermoData Engine, Thermodynamics Research Center (TRC), National Institute of Standards and Technology, USA, 2015.
  11. Vandana V., Rosenthal D., Teja A. // Fluid Phase Equilibr. 99 (1994) 209–218.
  12. AspenTech, Aspen Technology, Massachusetts, USA, 2010.
  13. Bengesai P.N., Nelson W.M., Naidoo P., Ramjugernath D. // J. Chem. Eng. Data. 2016. V. 61. P. 3363.
  14. Bengesai P. // A thesis for the degree Master of Science in Engineering (Chemical Engineering) in the College of Agriculture, Engineering and Science. University of KwaZulu-Natal, Durban. 2016. 134 p.
  15. Hassanalizadeh R., Nelson W.M., Naidoo P. et al. // Fluid Phase Equilib. 2019. V. 485. P. 146.
  16. Morgado P., Colaço B., Santos V. et al. // Molecular Physics. 2020. P. 118. P. e1722270.
  17. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А. и др. // Вестн. Международной академии холода. 2021. № 2. С. 98.
  18. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А. // Холодильная техника. 2017. № 3. С. 26.
  19. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А. и др. // Вестн. Международной академии холода. 2019. № 3. С. 87.
  20. Rykov S.V., Kudriavtseva I.V., Sverdlov A.V., Rykov V.A. // AIP Conf. Proc. 2020. V. 2285. P. 030070.
  21. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Попов П.В., Нурышева М. // Вестн. Международной академии холода. 2021. № 3. С. 65.
  22. Kudryavtseva I.V., Rykov V.A., Rykov S.V., Ustyuzhanin E.E. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1385. P. 012010.
  23. Wang L., Zhao W., Wu L. et al. // J. Chem. Phys. 2013. V. 139. P. 124103.
  24. Zhou Z., Cai J., Hu Y. // Molecular Physics. 2022. V. 120. P. e1987541.
  25. Анисимов М.А. Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах. М.: Наука, 1987. 272 с.
  26. Rykov S.V., Kudryavtseva I.V., Rykov V.A. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1147. P. 012017.
  27. Рыков С.В., Кудрявцева И.В., Рыков В.А. и др.// Вестн. Международной академии холода. 2022. № 4. С. 76.
  28. Stankus S.V., Khairulin R.A. // Int. J. Thermophys. 2006. V. 27. P. 1110–1122.
  29. Хайрулин Р.А., Абдуллаев Р.Н., Станкус С.В. // Журн. физ. химии. 2017. Т. 91. № 10. С. 1719.
  30. Frenkel M., Chirico R.D., Diky V. et al. NIST ThermoData Engine 6.0, National Institute of Standards and Technology; NIST Applied Chemicals and Materials Division: Thermodynamics Research Center (TRC), 2005.
  31. Ermakov G.V., Skripov V.P. // Russ. J. Phys. Chem. 1967. V. 41. P. 39.
  32. Ермаков Г.В., Скрипов В.П. Теплофизика. Вып. 1. Тр. отд. физ.-техн. проблем Уральского научного центра АН СССР. Свердловск, 1971.
  33. Хайрулин Р.А., Станкус С.В. // Вестн. СибГУТИ. 2009. № 3. С. 117.
  34. Форсайт Дж., Малькольм Н., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. 280 с.
  35. Vorob’ev V.S., Ochkov V.F., Rykov V.A. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1147. P. 012016.
  36. Garrabos Y., Lecoutre C., Marre S. et al. // Phys. Rev. E. 2018. V. 97. P. 020101(R).
  37. Dykyj J., Svoboda J., Wilhoit R.C. et al. Vapor Pressure of Chemicals: Part A. Vapor Pressure and Antoine Constants for Hydrocarbons and Sulfur, Selenium, Tellurium and Hydrogen Containing Organic Compounds. Springer, Berlin, 1999. 373 p.
  38. Majer V., Svoboda V. Enthalpies of Vaporization of Organic Compounds: A Critical Review and Data Compilation, Blackwell Scientific Publications. Oxford, 1985. 300 p.
  39. Stephenson R.M., Malanowski S. Handbook of the Thermodynamics of Organic Compounds. 1987. https://doi.org/10.1007/978-94-009-3173-2
  40. Varushchenko R.M., Bulgakova L.L., Minzabekyants P.S., Makarov K.N. // Russ. J. Phys. Chem. 1981. V. 55. P. 1480.
  41. Vorob’ev V.S., Ustyuzhanin Е.Е., Ochkov V.F. et al. // High Temp. 2020. V. 58. P. 333–341.
  42. Шпильрайн Э.Э. // Теплофизика высоких температур. 1966. Т. 4. С. 450–451.
  43. Клецкий А.В. Исследование и описание взаимосогласованными уравнениями состояния термодинамических свойств и вязкости холодильных агентов // Автореф. дис. ... уч. ст. доктора техн. наук. Л.: ЛТИХП, 1978. 48 с.
  44. Рыков С.В., Кудрявцева И.В. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. С. 1421–1427.
  45. https://f2chemicals.com/pdf/sds/Perfluoro-n-octane(307-34-6).pdf
  46. https://webbook.nist.gov/cgi/inchi?ID=C307346 &Mask=4#Thermo-Phase
  47. Beilsteins Handbuch der Оrganischen Chemie. 4 Aufl. Br. 1. Berlin: Springer-Verlag, 1918. 984 s.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Temperature dependences of saturated steam pressure: 1 – [3]; 2 – [2]; 3 – (2016) [4]; 4 –[5]; 5 – the line of elasticity (1), [2]; 6 – (5), Table 4; 7 – [13, 14]; 8 – triple point (ptr=0.0013 MPa, Ttr=246.15 K); 9 – critical point (pc=1.478 MPa, Tc=497.01 K).

Baixar (99KB)
Metadados
3. Fig. 2. Dependences of the average diameter on the temperature in the vicinity of the critical point: 1 – option III, calculation of df according to (8), (9), Tc=497.01 K and pc=595.66 kg/m3 [6]; 2 – df, data [6], pc=595.6 kg/m3; 3 – option II, calculation of df according to (8), (9), Tc=497.01 K and pc=596.6 kg/m3; 4 – df, data [6], pc=595.66 kg/m3; 5 – option I, calculation of df according to (8), (9), Tc=496.97 K and pc=596.6 kg/m3; 6 and 7 are the uncertainty limits of the experimental values of df [6].

Baixar (111KB)
Metadados
4. Fig. 3. Heat of vaporization and r* as a function of temperature: 1 – r*, option II; 2 – r*, option III; 3 – r*, option I; 4 – r, calculation according to (18); 5 –r, option III; 6 – [2]; 7 – Dykyj J. et al. [37]; 8 – Majer V. et al. [38]; 9 – Stephenson et al. (1987) [39]; 10 – Varushchenko et al. [40].

Baixar (63KB)
Metadados
5. Fig. 4. Graphical representation of the derivative f(T)=-dr/dT calculated within the parameters I–III of the LFR models: 1 – option II; 2 – option III; 3 – option I.

Baixar (48KB)
Metadados
6. Fig. 5. Relative deviations of the values calculated on the basis of IEDs from the data [2-10]: 1 – experimental data of Kreglewski A. [3]; 2 – experimental data of Dias A.m.A. [2]; 3 – experimental data of Nelson W.M. [4]; 4 – [5]; 5 – calculated using the Antoine equation (1) [2]; 6 –calculation using Soft-SAFT EoS [2, 9]; 7 – tabular data by Kroenlein K. [2, 10]; 8 – experimental data, Bengesai P.N. (2016) [13, 14]; 9 – PR-MC EOS, Bengesai P.N. (2016) [14]; 10 – NIST TDE [30]; 11 – experimental data, Hassanalizadeh R. et al. (2019) [15].

Baixar (57KB)
Metadados
7. Fig. 6. Relative deviations of the values calculated on the basis of IEDs from the data [2, 4, 6, 8]: 1 – x = p–, experimental data [6]; 2 – x = p+, experimental data [6]; 3 – x = p+, experimental data [2]; 4 and 5 – the boundaries of uncertainty of data X = p– [6]; 6 and 7 – the boundaries of uncertainty of data p+ [6]; 8-the value of x = p– calculated by the Clapeyron– Mendeleev equation; 9 – x = p+, calculated by soft – SAFT EOS [2, 9]; 10-x = p+, calculation [2, 10]; 11 – x = p+, experimental data [8]; 12 – x = p+, experimental data [7]; 13 – x = p+, experimental data [16]; 14 – x = p+, experimental data [2].

Baixar (152KB)
Metadados
8. Fig. 7. Relative deviations of the values calculated on the basis of IEDs from the data [2-10]: 1 – experimental data [3]; 2 – experimental data [2]; 3 – experimental data [4]; 4 – [5]; 5 – calculated using the Antoine equation (1) [2]; 6 – calculation using Soft-SAFT EoS [2, 9]; 7 – experimental data [13, 14]; 8 – PR-MC EOS [14]; 9 – NIST TDE [30]; 10 – experimental data [15].

Baixar (57KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024