Розробка комплексу моделей фазової рівноваги газів на базі експериментальних графіків Депрістера

Анотація

У статті представлено підхід до побудови комплексу моделей фазової рівноваги для найпоширеніших вуглеводневих компонентів газових сумішей – метану, пропану, н-бутану та н-пентану – на основі експериментальних графіків Депрістера. Сформовано методику оцифрування та математичної обробки емпіричних даних, що включає застосування регресійного аналізу для побудови функціональних залежностей, придатних до подальшої інтеграції у цифрові середовища інженерних розрахунків. Особливу увагу приділено порівнянню точності різних аналітичних підходів: спрощеної формули Маквільямса та розширеної експоненційної моделі. Наведено аналіз областей їх адекватності та визначено обмеження використання традиційних апроксимацій при зміні тиску та температури. Встановлено, що для легких газів формула Маквільямса може забезпечувати прийнятну точність лише в обмежених діапазонах, тоді як для важчих вуглеводнів похибка може перевищувати допустимі межі. Розширена експоненційна модель продемонструвала значно менші відхилення, що не перевищують 5-10 % у більшості випадків. Запропонований підхід дозволяє створити компактні та водночас гнучкі рівняння для розрахунку коефіцієнтів розподілу K, що забезпечує зручність для практичного застосування у нафтогазовій та хімічній промисловостях. Наукова новизна роботи полягає у комплексному аналізі меж застосування спрощених і розширених моделей та у формалізації емпіричних даних у вигляді цифрових залежностей. Практична значущість визначається можливістю інтеграції розроблених моделей у CAD/CAE-системи, використанням у процесах симуляції фазових переходів та оптимізації виробничих процесів. Отримані результати доводять доцільність переходу від використання виключно графічних матеріалів до створення універсальних математичних залежностей, що підвищують точність прогнозування поведінки газових сумішей і зменшують ризики помилок у критичних інженерних застосуваннях.інженерного моделювання фазових переходів