536.7

Статья посвящена разработке третьей версии программного комплекса «Термодинамические свойства газов», предназначенного для расчета основных свойств газов на базе термодинамических зависимостей для различных форм уравнения состояния реального газа, а также для решения исследовательских задач. В новой версии расширен круг используемых уравнений состояния. Это обусловлено тем, что формулы для расчета изохорной теплоемкости на базе уравнения состояния Редлиха-Квонга, используемые в версии 2, дают значительные погрешности (до 50%) в области термобарических параметров, характерных для систем газоснабжения специального назначения (давления до 40 МПа при температурах от 220 до 420 К). Поэтому дополнительно рассматриваются в качестве базовых три модификации уравнения: Редлиха-Квонга: Вильсона, Барне-Кинга и Соаве. Также расширена номенклатура газов: дополнительно рассматриваются все инертные газы и ряд природных (метан, этан, пропан и бутан). Это обусловлено их применением в ракетно-космической технике. Среди исследовательских задач можно выделить сравнительный анализ точности расчета термодинамических свойств на базе различных уравнений состояния, а также решение задачи рационального выбора (оптимизации) констант в уравнениях состояния для повышения точности расчетов. В статье описан интерфейс программы, приведены результаты тестовых расчетов, намечены основные направления дальнейших исследований.

The paper focuses on the development of the third version of the program package «Thermodynamic properties of gases». It is designed to calculate the basic gases properties using the thermodynamic dependencies for various forms of gas state equation, as well as to solve a number of research problems. The formulas for calculating isochoric heat capacity based on the Redlich-Kwong equation of state used in the version 2 give significant errors (up to 50%) for thermo-baric parameters of special-purpose gas supply systems (with pressures up to 40 MPa at temperatures from 220 to 420 K). Therefore, three modifications of the Redlich-Kwong equation are additionally considered as basic ones: Wilson, Barnes-King, and Soave equations. The range of gases has also been expanded to all inert gases and a number of natural gases (methane, ethane, propane and butane). This is due to their application in space rocket technology. Among the research problems, one can distinguish a comparative analysis of the accuracy of calculating thermodynamic properties based on various equations of state, as well as solving the problem of rational selection (optimization) of constants in the equations of state to increase the accuracy of calculations. The article describes the program interface, shows the results of test calculations, and outlines the main directions for further work.

кандидат технических наук, доцент кафедры прикладной математики и САПР ФБГОУВПО «Ковровская государственная технологическая академия»

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой прикладной математики и САПР ФБГОУВПО «Ковровская государственная технологическая академия»

магистрант второго курса, по направлению «Технологические машины и оборудование», ФБГОУВПО «Ковровская государственная технологическая академия»

Никишкин С.И., Наумова Е.И. Расчет термодинамических и теплофизических свойств газов. Алгоритм и программа. Техническое описание. 48 с. Реф. опубл. М.: ЦНТИ Поиск. Инф. - справ. бюллетень ОФАП САПР. Вып. 21. 1983. № 0651П.

Бородачев С.М., Никишкин С.И. Программный модуль для автоматизированного расчета термодинамических и теплофизических свойств реального газа. М.: ВНТИЦ. 2004. №50200401147.

Бородачев С.М., Котов В.В., Никишкин С.И. Термодинамические и теплофизические свойства газов. Программа. М.: ВНИТЦ. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №12241 от 29.01.2009.

Термодинамические свойства азота / Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д., Спиридонов Г.А., Цымарный В.А. ГСССД. Серия монография. М.: Изд. стандартов. 1977. 352 с.

Термодинамические свойства воздуха / Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д., Спиридонов Г.А., Цымарный В.А. ГСССД. Серия монография. М.: Изд. стандартов. 1978. 276 с.

Термодинамические свойства кислорода / В.В.Сычев, А.А.Вассерман, А.Д.Козлов, Г.А.Спиридонов, В.А.Цымарный. М.: Изд-во стандартов. 1981. 304 с.

Котов В.В. Объектно-ориентированная система анализа и синтеза систем газоснабжения ракетно-космических комплексов. Автореферат дисс… к. т. н., Ковров. КГТА. 2010. 18 с.

Никишкин С.И., Котов В.В. Выбор математического обеспечения для учета свойств реального газа при автоматизированном проектировании систем газоснабжения // Мониторинг. Наука и технологии. 2016. №2. С. 84-93.

Королев И.С., Бармин И.В., Чугунков В.В. Исследование режимов эксплуатации хранилищ сжиженного природного газа в составе оборудования наземных комплексов // Наука и образование. Изд. МГТУ им. Баумана. Март. 2014. 12 с.

Королев И.С., Бармин И.В. Методика оценки пикового давления в газовой подушке хранилища сжиженного природного газа стартового комплекса при возникновении ролловера // М.: Изв. ВУЗов Машиностроение. №6. 2013. С. 7-13.

Бармин И.В., Кунис И.Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня и завтра. М.: МГТУ им. Баумана. 2009. 255 с.

Термодинамические свойства гелия / Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д., Спиридонов Г.А., Цымарный В.А. ГСССД. Серия монография. М.: Изд. стандартов. 1984. 320 с.

Теплофизические свойства неона, аргона, криптона и ксенона / В.А.Рабинович, А.А.Вассерман, В.И.Недоступ, Л.С.Векслер. Под ред. В.А.Рабиновича. М.: Изд-во стандартов. 1976. 636 с.

Загорученко В.А., Журавлев А.М. Теплофизические свойства газообразного и жидкого метана. М.: Изд. комитета стандартов мер и измерительных приборов. 1969. 239 с.

Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справоч. пособие. / Пер. с англ. под ред. Б.И.Соколова. Л.: Химия. 1982. 592 с.

Петрик Г.Г. О новом подходе к получению физически обоснованных уравнений состояния. 1. Модель взаимодействующих точечных центров // Мониторинг. Наука и технологии. 2009. №1. С. 45-61.

Петрик Г.Г. О новом подходе к получению физически обоснованных уравнений состояния. 2. Поиски оптимальной формы отталкивательного вклада // Мониторинг. Наука и технологии. 2010. №3. С. 84-97.

Петрик Г.Г. На пути к простому уравнению состояния. 1. Уравнения состояния ван-дер-ваальсового типа / Труды V Международной конференции «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы». Махачкала. 2017. 23-26 октября. Т.1. С. 332-338.

Петрик Г.Г. На пути к простому уравнению состояния. 2. Уравнение состояния взаимодействующих точечных центров / Труды V Международной конференции «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы». Махачкала. 2017. 23-26 октября. Т.1. С. 339-346.

Петрик Г.Г. На пути к простому уравнению состояния. 3. Уравнения состояния ван-дер-ваальсового типа в модели взаимодействующих точечных центров / Труды V Международной конференции «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы», Махачкала. 2017. 23-26 октября. Т. 1. С. 346-353.

Петрик Г.Г. О выборе оптимальных малопараметрических физически обоснованных уравнений состояния // Мониторинг. Наука и технологии. 2019. №1. С. 44-52.