Accurate Measurements of Thermodynamic Properties and Thermodynamic Analysis of a State-of-the-Art Equation of State for Ternary Fluid Mixtures with Hydrogen Extended from Type III Binary Systems

从 III 型二元系统扩展而来的含氢三元流体混合物的热力学性质的精确测量和最先进的状态方程的热力学分析

基本信息

批准号：
20H02091
负责人：
迫田直也
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02091/
关键词：
水素混合流体熱物性精密計測

项目摘要

水素を含む混合系のPVTx性質ならびに飽和密度の高精度測定を試みるにあたり，計測システムの改良を行った．これまで，試料圧力容器ならびに可視化窓の付いた気液平衡セルに試料が充填され，これらを恒温槽内に設置するも，圧力センサは恒温槽の外に設置していた．しかし，その場合，容器内の試料温度と圧力センサ内の試料温度に差異が生じてしまうため，専用のケースを開発し，圧力センサを封入して恒温槽内に設置することで，測定時，全ての試料の温度を均一にした．0.725モル組成水素 + 0.275モル組成二酸化炭素の2成分系混合流体のPVTx性質を温度範囲283～313 K，圧力5 MPaまでの範囲で測定したところ，当該領域においては，既存の状態方程式は得られた実測値と0.2 %の密度偏差で一致していた．さらに0.124モル組成水素 + 0.876モル組成二酸化炭素の混合系を密度170 kg/m3で気液平衡セルに充填し，恒温槽内に設置して昇温，気液のメニスカスが消滅した飽和温度を測定した．円筒形状を有する気液平衡セルは容器内側においてメニスカスが奥行き方向の中央で消滅するように，中心の径が最も大きくなる工夫が施されている．飽和温度において，既存の状態方程式は本実測値と0.2 K以内で一致した．また，振動細線を用いた粘性係数測定では，共鳴曲線を取得し，粘性係数のデータを得た．さらに，本研究では新たに液体恒温槽を導入した．本恒温槽は内槽が大きく容器仕様の自由度を大きくとれる．また，恒温槽の手前と奥の両方に窓ガラスが取り付けられているため，圧力容器内の試料の状態ならびにメニスカスや臨界タンパク光をより明確に観察可能となった．

我们改进了测量系统，试图准确测量含氢混合体系的PVTx性能和饱和密度。到目前为止，样品被填充在样品压力容器和带有可视化窗口的气液平衡池中，并将它们放置在恒温室内，但压力传感器安装在恒温室外。但这种情况下，容器内的样品温度与压力传感器内的样品温度会存在差异，因此通过开发特殊的外壳，将压力传感器封装起来，安装在恒温室中，尽可能使所有样品的温度均匀。当我们测量 0.725 摩尔组成的氢气 + 0.275 摩尔组成的二氧化碳的双组分混合流体在 283 至 313 K 的温度范围和高达 5 MPa 的压力范围内的 PVTx 特性时，我们发现现有方程在该区域无法获得状态，测量值与密度偏差0.2%一致。进一步将0.124摩尔组成的氢气+0.876摩尔组成的二氧化碳的混合体系以170 kg/m3的密度充入气液平衡池中，置于恒温室中，加热，达到弯月面的饱和温度。测量了气体和液体消失的情况。圆柱形气液平衡池被设计成在中心具有最大直径，使得弯液面在容器内深度方向的中心处消失。在饱和温度下，现有的状态方程与测量值的吻合度在0.2 K以内。此外，通过使用振动细线测量粘度系数，我们获得了共振曲线并获得了粘度系数的数据。此外，在本研究中，我们新引入了液体恒温浴。该恒温室具有较大的内室，使容器规格具有更大的灵活性。另外，恒温室前后均安装有视窗玻璃，可以更清晰地观察压力容器内样品的状态以及弯液面和临界蛋白光。