实际气体压缩因子的应用

１ 理 想气体 的状态 方程
实 际气体 的流 量测 量是 一个 很现 实 的问题 。 由 于实 际气 体和 理想 气体 之 间的差 别 ，不能 仅用 温度
理 想 气 体 的状 态方 程 是 研 究 流 体 ｐ — 一 关 系 的基 础 。 分 子 的大小 、 形状 和结 构确 定 了它们 之 间力
第一作者 简介 ：李珍 华
４ 篇
表１ 是常见的实际气体状态方程ｌ ３ ｌ
。
Ｌ ｅ ｅ — Ｋ ｅ ｓ ｌ ｅ ｒ 方程的实用性评价很高Ｈ ， 是目 前公 认 的较好 的估算方程同 ， 它适用于气相和液相 ， 在Ｔ 程计算中常常被使用 。 此外 ， 类似研究可用于表达其
工程 师 研 究方 向： ＿ Ｔ － 艺过程参数检 测和应用 曾发表论文
态 方程 。而压缩 因子 的应 用更 涉及 不 同流 量计 和 与
处理 ， 而且造成的误差也不大 。 实际气体 的状态方程有纯理论的方程 、半理论
半经 验 的方程 和纯 实验 数据 回归 的方程 等 。
气体密度有关的应用场合 ， 因此 ， 有必要对实际气体 压 缩 因子 的确定 和应 用进 行研 究 。
数， 尺＝ ８ ． ３ １ ４ ３ Ｊ ／ （ ｍ ｏ ｌ ・ Ｋ １ ； ｐ 、 Ｔ和 Ｐ分别 表示 实 际气 体
的压力（ Ｐ ａ ） 、 温度（ Ｋ ） 和密度（ ｋ ｇ ／ ｍ ， ） 。 压缩因子是无 量纲 参数 。 理想气体的压缩因子为 １ 。实际气体 的压缩系
数 可根 据 该 气体 的对 比温 度 和 对 比压力 Ｐ 查 表
（ ４ ）
斋 ） ｅ Ｘ ｐ （ 一 ）
曰 ： ６ 。 一 一 一 ｂ ４
ｒ
ｃ ＝ ｃ ｌ 一 Ｃ ２ ＋ Ｃ ３
１
（ ５ ）
Ｄ＝ ｄ ｌ － Ｉ 一 ｄ ２
（ ６ ）
式（ ３ ） ～（ ６ ） 中的常数 见表 ２ 。
根据 维里 方程可 确定 简单 流体 和参 考流 体在 对 比温度 和 对 比压 力 下 的 （ ０ ， １） ， 根据 （ ３ ） 式 计 算
某 乙醇 蒸 汽 的温 度 和压 力 为 ： 口 ＝ ６ ８ ９ ． Ｏ ｌ ｋ Ｐ ａ 、 ＝ ４ ２ ７ ． ２ Ｋ。根 据 表 ３数 据 ， ｐ ＝ ６ ３ ８ ４ ｋ Ｐ ａ 、 ＝ ５ １ ６ ． ２ ５ Ｋ， 偏 心 因子 ＝ ０ ． ６ ３ ３ ６ ， 运算 结果 ： … ： ０ ． ９ ３ ３ ５ ６ ７ ２ ９ ；
ｚ ＝ Leabharlann Baidu
（ １ ）
告＝
兰 度 不 变 时 ， 式 （ ２ ） 可 描 述 为 一 定 质 量 的 气 体
压力与它的体积变化成反比；或描述为气体压力与
它 的体积 之积 不变 。 当压力 不变 时 ， 可描述 为气 体 的
（ ２ ）
式中， 是气体摩 尔质量 ， ｋ ｇ ／ ｍ ｏ ｌ ； 尺是通 用气体常
体积与气体 的热力学温度成正 比，或描述为一定质 量 的气 体体 积 与它 的热力 学温度 之 比不 变 。 １ ． ２ 实际气体的状态方程
由于实 际气 体具 有可 压缩性 ， 因此用 方 程 （ １ ） 描
确定 。 其中 ， 对 比温度 ：
； 对比压力 ｐ ＝ ｐ ｉ ｐ 。 Ｔ 述其 Ｐ — 一 关系。通常 ， 容易液化 的气体 ， 例如氨 气、 二氧化硫等 ， 在低温时 ， 作为理想气体处理 的误 差 很 大 。而 不易 液 化 的气 体 ， 例 如 氮气 、 氢气 、 氧气
压力补偿对实际气体进行密度补偿 ，还需要提供压 缩 因子 的补 偿 。 压缩因子用数字表示给定温度和压力下实际气
的最终 ｐ — 一 行为， 它是造成实 际气体非理想 的基 本原 因。 对理想气体 ， 可用式 （ ２ ） 来描述其 ｐ 一 一 关系。
体 与 理 体 定 律 韵 致 定 义 为 ‘
等， 即使 在常 温 和 １ ＭＰ ａ 高 压下 ， 仍可 作 为理想 气体
和 ｐ是实际气体 的温度和压力 ， 和 是实际气体 的临 界温 度和 临界 压力 。
两种 气 体 的 对 比温 度 和 对 比压 力 分别 相 等 时 ，
它们的压缩 因子相同， 表示它们处于相 同状态。 为确定实际气体 的压缩因子 ，可采用不同的状
对应态原理指出 ， 相同对 比温度 、 对 比压力下 ， 不 同气体 的压 缩 因子近 似相 等 。 因此 ， 用对 应 态原理
１ 流体 的状态方程
流体 的压力 、摩尔体积和温度之间的关系可用 ｐ — — Ｔ图描述 ， 也可用状态方程描述 。流体的状态 方程有立方型状态方程 、多参数状态方程和理想型
第 ３ ９卷 第 ３期
２ ０ １ ４年 ３月
上 海 化 工
Ｓｈ ａ ｎｇ ｈａ ｉ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎｄ ｕ ｓ ｔ ￣
压缩 因子 的应用
李珍 华 缪玲梅
（ 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ ） 华东理工大学工程设计研究 院
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状态方程等 。
１
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女
１ ９ ６ ３年 生 １ ９ ８ ４年广西大学毕 业
第 ３ ９卷
表１ 常见实 际气体的状态方程
他 衍生 的热力 学 函数 ， 因此 ， 被 广泛 应用 。 和 可
表２ Ｌ ｅ ｅ — Ｋ ｅ ｓ ｌ ｅ ｒ 方 程 中的 常 数
根 据维 里方 程确定 。即 ：
＝
半 专＋ ＋
”
，
再 根 据 被 测 流体 的偏 心 因子 ∞计 算压 缩 因子
不分 ） ， 输 出变量 中 ， ｚ ｒ 即公式 中的 … ， ｒ ｚ ｒ 即公 式 中
Ｚ 。 表３ 是常见实际气体 的临界温度 、 临界压力 、 偏心
因子 和分 子量 数据 。
的ｚ ｌ 。输出变量 ｚ １ 即公式 中的 。程序调用减法 Ｓ Ｕ Ｂ和除法 Ｄ Ｉ Ｖ函数 ， 是最终计算的压缩因子。