Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region
The degree of dryness is the most important parameter that determines the state of a real gas and the thermodynamic properties of the working fluid in a two-phase region. This article presents a modified Redlich-Kwong-Aungier equation of state to determine the degree of dryness in the two-phase regi...
Збережено в:
| Видавець: | Journal of Mechanical Engineering |
|---|---|
| Дата: | 2022 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian |
| Опубліковано: |
Journal of Mechanical Engineering
2022
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/248492 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Репозиторії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-248492 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian |
| format |
Article |
| author |
Воробьёва, А. С. |
| spellingShingle |
Воробьёва, А. С. Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region |
| author_facet |
Воробьёва, А. С. |
| author_sort |
Воробьёва, А. С. |
| title |
Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region |
| title_short |
Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region |
| title_full |
Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region |
| title_fullStr |
Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region |
| title_full_unstemmed |
Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region |
| title_sort |
modification of the redlich-kwong-aungier equation of state to determine the degree of dryness in the co2 two-phase region |
| title_alt |
Модификация уравнения состояния Редлиха-Квонга-Ангье для определения степени сухости в двухфазной области СО2 Модифікація рівняння стану Редліха-Квонга-Анг’є для визначення ступеня сухості в двофазній області CO2 |
| description |
The degree of dryness is the most important parameter that determines the state of a real gas and the thermodynamic properties of the working fluid in a two-phase region. This article presents a modified Redlich-Kwong-Aungier equation of state to determine the degree of dryness in the two-phase region of a real gas. Selected as the working fluid under study was CO2. The results were validated using the Span-Wanger equation presented in the mini-REFPROP program, the equation being closest to the experimental data in the CO2 two-phase region. For the proposed method, the initial data are temperature and density, critical properties of the working fluid, its eccentricity coefficient, and molar mass. In the process of its solution, determined are the pressure, which for a two-phase region becomes the pressure of saturated vapor, the volumes of the gas and liquid phases of a two-phase region, the densities of the gas and liquid phases, and the degree of dryness. The saturated vapor pressure was found using the Lee-Kesler and Pitzer method, the results being in good agreement with the experimental data. The volume of the gas phase of a two-phase region is determined by the modified Redlich-Kwong-Aungier equation of state. The paper proposes a correlation equation for the scale correction used in the Redlich-Kwongda-Aungier equation of state for the gas phase of a two-phase region. The volume of the liquid phase was found by the Yamada-Gann method. The volumes of both phases were validated against the basic data, and are in good agreement. The results obtained for the degree of dryness also showed good agreement with the basic values, which ensures the applicability of the proposed method in the entire two-phase region, limited by the temperature range from 220 to 300 K. The results also open up the possibility to develop the method in the triple point region (216.59K-220 K) and in the near-critical region (300 K-304.13 K), as well as to determine, with greater accuracy, the basic CO2 thermodynamic parameters in the two-phase region, such as enthalpy, entropy, viscosity, compressibility coefficient, specific heat capacity and thermal conductivity coefficient for the gas and liquid phases. Due to the simplicity of the form of the equation of state and a small number of empirical coefficients, the obtained technique can be used for practical problems of computational fluid dynamics without spending a lot of computation time. |
| publisher |
Journal of Mechanical Engineering |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/248492 |
| work_keys_str_mv |
AT vorobʹëvaas modificationoftheredlichkwongaungierequationofstatetodeterminethedegreeofdrynessintheco2twophaseregion AT vorobʹëvaas modifikaciâuravneniâsostoâniâredlihakvongaangʹedlâopredeleniâstepenisuhostivdvuhfaznojoblastiso2 AT vorobʹëvaas modifíkacíârívnânnâstanuredlíhakvongaangêdlâviznačennâstupenâsuhostívdvofazníjoblastíco2 |
| first_indexed |
2024-06-01T14:44:36Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:44:36Z |
| _version_ |
1800670362706378752 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-2484922022-01-12T10:56:09Z Modification of the Redlich-Kwong-Aungier Equation of State to Determine the Degree of Dryness in the CO2 Two-phase Region Модификация уравнения состояния Редлиха-Квонга-Ангье для определения степени сухости в двухфазной области СО2 Модифікація рівняння стану Редліха-Квонга-Анг’є для визначення ступеня сухості в двофазній області CO2 Воробьёва, А. С. The degree of dryness is the most important parameter that determines the state of a real gas and the thermodynamic properties of the working fluid in a two-phase region. This article presents a modified Redlich-Kwong-Aungier equation of state to determine the degree of dryness in the two-phase region of a real gas. Selected as the working fluid under study was CO2. The results were validated using the Span-Wanger equation presented in the mini-REFPROP program, the equation being closest to the experimental data in the CO2 two-phase region. For the proposed method, the initial data are temperature and density, critical properties of the working fluid, its eccentricity coefficient, and molar mass. In the process of its solution, determined are the pressure, which for a two-phase region becomes the pressure of saturated vapor, the volumes of the gas and liquid phases of a two-phase region, the densities of the gas and liquid phases, and the degree of dryness. The saturated vapor pressure was found using the Lee-Kesler and Pitzer method, the results being in good agreement with the experimental data. The volume of the gas phase of a two-phase region is determined by the modified Redlich-Kwong-Aungier equation of state. The paper proposes a correlation equation for the scale correction used in the Redlich-Kwongda-Aungier equation of state for the gas phase of a two-phase region. The volume of the liquid phase was found by the Yamada-Gann method. The volumes of both phases were validated against the basic data, and are in good agreement. The results obtained for the degree of dryness also showed good agreement with the basic values, which ensures the applicability of the proposed method in the entire two-phase region, limited by the temperature range from 220 to 300 K. The results also open up the possibility to develop the method in the triple point region (216.59K-220 K) and in the near-critical region (300 K-304.13 K), as well as to determine, with greater accuracy, the basic CO2 thermodynamic parameters in the two-phase region, such as enthalpy, entropy, viscosity, compressibility coefficient, specific heat capacity and thermal conductivity coefficient for the gas and liquid phases. Due to the simplicity of the form of the equation of state and a small number of empirical coefficients, the obtained technique can be used for practical problems of computational fluid dynamics without spending a lot of computation time. Степень сухости является важнейшим параметром, определяющим состояние реального газа и термодинамические свойства рабочего тела в двухфазной области. В данной статье приведено модифицированное уравнение состояния Редлиха-Квонга-Ангье для определения степени сухости в двухфазной области реального газа. В качестве исследуемого рабочего тела выбран СО2. Результаты провалидированы с помощью уравнения Спана-Вангера, представленного в программе mini-REFPROP и наиболее приближенного к экспериментальным данным в двухфазной области СО2. Для предложенного метода исходными данными являются температура и плотность, критические свойства рабочего тела, его коэффициент ацентричности, а также молярная масса. В процессе его решения находятся давление, которое для двухфазной области становится давлением насыщенных паров, объемы газовой и жидкой фаз двухфазной области, плотности газовой и жидкой фаз, а также степень сухости. Давление насыщенных паров найдено методом Ли-Кеслера и Питцера, результаты имеют хорошее совпадение с экспериментальными данными. Объем газовой фазы двухфазной области определен по модифицированному уравнению состояния Редлиха-Квонга-Ангье. В статье предложено корреляционное уравнение для масштабной поправки, использующейся в уравнении состояния Редлиха-Квонгда-Ангье для газовой фазы двухфазной области. Объем жидкой фазы найден методом Ямады-Ганна. Объемы обеих фаз были провалидированы с базовыми данными и имеют хорошее совпадение. Полученные результаты для степени сухости также показали хорошее совпадение с базовыми значениями, что обеспечивает применимость предложенной методики во всей двухфазной области, ограниченной температурным диапазоном от 220 до 300 К. Результаты также открывают возможность для развития методики в области тройной точки (216,59–220 К) и в околокритической области (300–304,13 К), а также для определения с большей точностью основных термодинамических параметров СО2 в двухфазной области, таких, как энтальпия, энтропия, вязкость, коэффициент сжимаемости, удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности для газовой и жидкой фаз. Благодаря простоте формы уравнения состояния и небольшого количества эмпирических коэффициентов полученную методику можно использовать для практических задач вычислительной гидродинамики без большой затраты времени на вычисление. Ступінь сухості є найважливішим параметром, що визначає стан реального газу і термодинамічні властивості робочого тіла в двофазній області. У статті наведено модифіковане рівняння стану Редліха-Квонга- Анг’є визначення ступеня сухості в двофазній області реального газу. Як досліджуване робоче тіло обрано СО2. Результати провалідовані за допомогою рівняння Спана-Вангера, наведеного у програмі mini-REFPROP та найбільш наближеного до експериментальних даних у двофазній області СО2. Для запропонованого методу вхідними даними є температура і густина, критичні властивості робочого тіла, його коефіцієнт ацентричності, а також молярна маса. У процесі його розв'язання знаходяться тиск, який для двофазної області стає тиском насиченої пари, об’єми газової і рідкої фаз двофазної області, густина газової і рідкої фаз, а також ступінь сухості. Тиск насиченої пари визначено методом Лі-Кеслера і Пітцера, результати добре збігаються з експериментальними даними. Об’єм газової фази двофазної області знайдено за модифікованим рівнянням стану Редліха-Квонга- Анг’є. У статті запропоновано кореляційне рівняння для масштабної поправки, що використовується в рівнянні стану Редліха-Квонгда-Анг’є для газової фази двофазної області. Об’єм рідкої фази знайдено методом Ямади-Ганна. Об’єми обох фаз були провалідовані з базовими даними і добре збігаються. Отримані результати для ступеня сухості також показали хороший збіг з базовими значеннями, що забезпечує можливість застосування запропонованої методики у всій двофазній області, обмеженої температурним діапазоном від 220 до 300 К. Результати також відкривають можливість для розвитку методики в області потрійної точки (216,59–220 К) і в навколокритичній області (300–304,13 К) та для визначення з більшою точністю основних термодинамічних параметрів СО2 в двофазній області, таких, як ентальпія, ентропія, в'язкість, коефіцієнт стиснення, питома теплоємність і коефіцієнт теплопровідності для газової і рідкої фаз. Завдяки простоті форми рівняння стану і невеликої кількості емпіричних коефіцієнтів отриману методику можна використовувати для практичних задач обчислювальної гідродинаміки без великої затрати часу на обчислення. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2022-01-12 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/248492 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 24 No. 4 (2021); 17-27 Проблемы машиностроения; Том 24 № 4 (2021); 17-27 Проблеми машинобудування; Том 24 № 4 (2021); 17-27 2709-2992 2709-2984 en ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/248492/248455 https://journals.uran.ua/jme/article/view/248492/248456 Copyright (c) 2021 А. С. Воробьёва http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |