A robust method for thermophysical properties calculation under sub- and supercritical conditions
We propose a method for calculation of single-phase and two-phase thermodynamic equilibriums of a pure substance for a given pressure and total enthalpy. The method is robust for properties cal-culation in a wide range of sub- and supercritical thermobaric conditions. We discuss the algorithm of the method, which does not require nested iterative procedures for computation of multiphase properties. We investigate the accuracy of calculations and numeric effectiveness of the algorithm. The method can be used in numeric simulations of flows in porous media in the vicinity of critical conditions but also has wider range of applications.
thermodynamics, phase transitions, critical point, porous media, filtration, numerical simulation
Предложен метод ускоренного расчёта однофазных и двухфазных термодинамических равновесий вещества по заданному давлению и энтальпии. Метод позволяет определять свойства в широком диапазоне до- и закритических термобарических условий. В работе изложен алгоритм метода, позволяющий исключить вложенный характер итерационных процедур необходимых для расчёта равновесий. Исследуется точность расчёта свойств и вычисли-тельная эффективность алгоритма. Метод может использоваться в задачах численного моделирования фильтрации при околокритических условиях, однако ими не ограничивается.
1. Croucher A., O'Sullivan M. Application of the computer code TOUGH2 to the simulation of supercritical conditions in geothermal system // Geothermics, 2008. 37(6), 622-634. Физико-химическая кинетика в газовой динамике www.chemphys.edu.ru/pdf/2013-04-04-001.pdf 14 2. Pruess K., Spycher N. ECO2N – a fluid property module for the TOUGH2 code for studies of CO2 storage in saline aquifers// Energy Conversion and Management, 2007. 48(6), 1761–1767. 3. O'Sullivan, M.J. Geothermal reservoir simulation// Intern. J. Energy Res. 1985. V.9. P.319-332. 4. Spycher N., Pruess K., Ennis-King J. CO2-H2O mixtures in geological sequestration of CO2. I. As-sessment and calculation of mutual solubilities from 12 to 100C and up to 600 bar// Geochimica et Cosmochimica Acta, 2003. 67(16), 3015–3031. 5. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. О математическом моделировании многофазной фильтрации при околокритических условиях// Вест. Моск. Ун-та. Сер. 1, 2013. В печати. 6. Брусиловский А.И. Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа. М.: Грааль, 2002. 575 с. 7. Passut C.A., Danner R.P. Correlation of Ideal Gas Enthalpy, Heat Capacity and Entropy // Ind. Eng. Chem. Process Des. Develop. 1972. V. 11. P. 543. 8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 4. Статистическая физика. М.–Л.: Гос-техиздат, 1951. 480 с. 9. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы: М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 600 с. 10. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. М.: Мир, 2001. 604 с. 11. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энер-гия, 1980. 424 с. 12. Алтунин Л.Л. Теплофизические свойства двуокиси углерода. М.: Издательство стандартов, 1975. 546 с.
