超临界条件下H2和H2O/CO2混合工质热物性的分子动力学研究

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对于我国目前的能源结构而言,煤炭的清洁利用是一个亟待解决的问题,而利用超临界水特殊的物理化学性质可以使煤中的碳快速高效的还原水中的氢生成氢气,从而避免了煤炭常规转化过程中的能量品质损耗,并实现了煤炭化学能到氢能的直接转化,气化产物中H2、CO2浓度高,既可以分离、富集后用于生产高附加值化工产品,也可以用于发电。煤气化后混合工质的PVT性质是进行热力系统运行优化和混合工质汽轮机变工况计算的前提,但目前尚未见对于H2O/H2与H2O/H2/CO2混合工质 PVT 性质的研究,因此本文采用分子动力学模拟方法与基于 P-R 方程的理论模型预测方法对H2O/H2混合工质的PVT性质进行了研究,并利用分子动力学模拟方法计算了H2O/H2/CO2三元混合工质的PVT性质。本文主要工作如下:  (1)利用目前使用较多的水分子力场模型对于纯水系统的PVT性质进行了计算,并将计算结果与实验和IAPWS-IF97系列公式的计算结果进行了对比,在验证模拟方法的同时也对进一步研究中所需用到的水分子力场模型进行了优选。  (2)建立二元、三元混合工质的系统模型,并利用混合法则与分子力场模型建立了二元、三元混合工质的相互作用模型。  (3)通过基于 P-R 方程的理论预测模型和分子动力学模拟方法计算了二元混合工质的PVT性质,并将计算结果与实验结果进行了对比,验证了本次研究所使用的模拟方法、力场模型和状态方程的有效性。  (4)首次对于H2O/CO2/H2三元混合工质的PVT性质进行了分子动力学模拟研究,并对于其三元混合体系的能量变化及RDF进行了初步的计算和分析。
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