تخمین خواص ترمودینامیکی گازهای سبک فرآیندی در صنعت نفت و گاز با استفاده از یک معادله حالت جدید و کاربردی

در این مطالعه معادلات حالت مختلف تجربی، تیوری و شبه تیوری برای سیالات انتخابی متفاوت مورد بررسی قرار گرفته‌اند و صحت این معادلات جهت تخمین خواص ترمودینامیکی سیالات انتخابی در مقایسه با داده‌های تجربی مورد سنجش قرار گرفته‌است. همچنین یک معادله حالت جدید از معادله شبه تیوری محمدیخواه- ابوالقاسمی- محبی استخراج و معرفی شده است. این معادله حالت شبیه معادله حالت ویریال 3 جمله ای بسیار ساده و کاربردی است و می‌توان روابط ترمودینامیکی مورد نظر را از آن به‌صورت تحلیلی استخراج نمود. نتایج نشان می‌دهند که می‌توان از معادله حالت جدید تا فشار 300 بار با دقت بالا جهت استخراج خواص ترمودینامیکی گازهای سبک استفاده نمود. همچنین دقت معادله حالت جدید در نزدیکی نقطه بحرانی از دیگر مزیت‌های این معادله است. معادله پیشنهادی خواصی نظیر ضریب تراکم‌پذیری، آنتالپی، آنتروپی و ضریب فوگاسیته گاز‌های سبک را با دقت مناسبی پیش‌بینی می‌کند که از آن می‌توان در طراحی‌های عرصه نفت و گاز به‌راحتی استفاده کرد؛ زیرا یک رابطه تحلیلی ساده و چند جمله‌ای را برای بیان این خواص معرفی می‌کند. نتایج این تحقیق نشان داده است که معادلات حالت مفروض دقت خوبی در پیش‌بینی آنتالپی و آنتروپی سیالات خالص در فشار‌های اتمسفری و بالاتر دارند؛ بجز برای نرمال بوتان که مقدار خطا زیاد بوده است ولی این معادلات در نزدیکی نقطه بحرانی در فشار‌های پایین و بالا دقت کافی را ندارند. همچنین نتایج این مطالعه توافق خوب داده‌های محاسباتی توسط این معادلات را جهت تخمین ضریب تراکم پذیری سیالات انتخابی با داده‌های تجربی نشان داده‌اند و استفاده از معادله حالت لی- کسلر را جهت تخمین ضریب تراکم‌پذیری سیالات خالص پیشنهاد می‌کند؛ ضمن این‌که ضرورت ارایه معادله حالت دقیق‌تر، جامع‌تر و ساده‌تری را بیان می‌کند که منجر به معرفی معادله جدید شده است. همچنین جهت محاسبه خواص ترمودینامیکی آنتالپی و آنتروپی در فشارهای کم معادله حالت سوآ – ردلیچ - کوانگ پیشنهاد شده است؛ زیرا کم‌ترین خطا را از خود نشان داده است.