ارائه روابط جهت پیش‌بینی کشش‌سطحی به‌صورت نیمه‌تحلیلی و تمام‌تحلیلی با بهره‌گیری از توابع ترمودینامیک بین‌مولکولی

همواره در سطح مشترک فازهای سیال، نیروهای سطحی وجود دارند که بر تعادل فازی سیال مورد نظر تاثیرگذار می‌باشند. به‌دلیل عدم وجود موازنه میان این نیروها (شامل نیروهای جاذبه و دافعه مولکولی،) یک کششی وجود دارد. یک شاخص کمی از کشش مولکولی در سطح مشترک فاز بخار و مایع، کشش‌سطحی می‌باشد که به‌عنوان نیروی اعمال شده بر واحد طول سطح مشترک و یا انرژی در واحد سطح مشترک تعریف می‌گردد. کشش‌سطحی تنها هنگامی وجود دارد که دو فاز بخار و مایع در کنار هم در حال تعادل باشند. از مهم‌ترین کاربردهای ارزیابی کشش‌سطحی در مطالعات مخزن، پیش‌بینی فشار موئینگی جهت در نظر گرفتن نیروهای سطحی بر توزیع سیال درون یک مخزن و تخمین فشار امتزاجی کمینه در فرآیندهای تزریق گاز می‌باشد. اگرچه تراوایی نسبی به‌شدت وابسته به کشش‌سطحی می‌باشد، ارزیابی دینامیکی رفتار جریان چند فازی در محیط متخلخل نیز به‌شدت تحت تاثیر این پارامتر خواهد بود. در این مطالعه مدل‌سازی جهت پیش‌بینی کشش‌سطحی با بهره‌گیری از مدل‌های ترمودینامیکی بین مولکولی شامل مدل دو پارامتری لنارد-جونز به‌صورت نیمه-تحلیلی و مدل سه پارامتری چاه-مربعی به‌صورت تمام تحلیلی در محدوده وسیعی از دما در مقیاس توده توسعه یافته است. مقایسه نتایج برای سیالات هیدروکربونی (سبک تا سنگین) و سیالات غیرهیدروکربونی نشان می‌دهد که پیش‌بینی کشش‌سطحی از طریق مدل چاه-مربعی به‌دلیل انعطاف‌پذیری بالا و سادگی ریاضی نسبت به مدل لنارد-جونز، با داده‌های تجربی تطبیق قابل توجهی ارائه نموده است.

prediction of interfacial tension using intermolecular thermodynamic potential functions

in this study, surface tension modeling is developed using intermolecular thermodynamic potential function including the two-parameter lennard-jones model in a semi-analytical form and the three-parameter well-square model in a full-analytical form in a wide range of temperatures in the bulk scale. the comparison of the results for hydrocarbon fluids (light to heavy) and non-hydrocarbon fluids shows that the prediction of surface tension through the square-well model, due to its high flexibility and mathematical simplicity compared to the lennard-jones model, provides significant agreement with experimental data.