Calculation of state equation isobars of carbon dioxide and methane in pressure interval from 2 to 20 MPa

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the calculation results for the state equation isobars of carbon dioxide and methane in the pressure range from 2 to 20 MPa. The calculations have been performed by using the fractal equation of state and the Fract EOS software. It was previously shown that for carbon dioxide there is no temperature dependence of the fitting parameter α. For methane, it was found that the temperature dependence is not significant and weakens approaching to 1000 K. This allowed for considered substances to approximate the dependence of α on the density by a polynomial and use it in calculations at any temperature. Next, in order to apply the proposed model for calculating isobars, a set of isotherms with a small temperature step has been calculated. Then, a point with the required pressure was selected on each isotherm. The obtained results show a good agreement with experimental data. The proposed equation of state is suitable for studying industrially important substances such as carbon dioxide and methane.

About the authors

Ramazan A. Magomedov

Institute for Geothermal Research and Renewable Energy of the Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Senior Researcher

Enver N. Akhmedov

Institute for Geothermal Research and Renewable Energy of the Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Researcher

References

  1. Каплун, А.Б. Метод расчета термодинамических свойств диоксида углерода в области давлений до 200 МПа / А.Б. Каплун, А.Б. Мешалкин // Журнал физической химии. - 2019. - Т. 93. - Вып. 9. - С. 1289-1296. doi: 10.1134/S0044453719090085.
  2. Lees, E.W. Gas diffusion electrodes and membranes for CO2 reduction electrolysers / E.W. Lees, B.A.W. Mowbray, F.G.L. Parlane, C.P. Berlinguette // Nature Reviews Materials. - 2022. - V. 7. - I. 1. - P. 55-64. doi: 10.1038/s41578-021-00356-2.
  3. Al Rowaihi, I. A two-stage biological gas to liquid transfer process to convert carbon dioxide into bioplastic / I. Al Rowaihi, B. Kick, S.W. Grötzinger et al. // Bioresource Technology Reports. - 2018. - V. 1. - P. 61-68. doi: 10.1016/j.biteb.2018.02.007.
  4. Баянов, И.М. Моделирование процесса горения гидрата метана с учетом неполного испарения выделившейся воды при его диссоциации / И.М. Баянов, И.К. Гималтдинов, М.В. Столповский // Теплофизика высоких температур. - 2023. - Т. 61. - Вып. 2. - С. 251-257. doi: 10.31857/S0040364423020011.
  5. Yang, H. Methane concentration measurement method in rain and fog coexisting weather based on TDLAS / H. Yang, X. Bu, Y. Song, Y. Shen // Measurement. - 2022. - V. 204. - Art. № 112091. doi: 10.1016/j.measurement.2022.112091.
  6. Sussmann, R. Strategy for high-accuracy-and-precision retrieval of atmospheric methane from the mid-infrared FTIR network / R. Sussmann, F. Forster, M. Rettinger, N. Jones // Atmospheric Measurement Techniques. - 2011. - V. 4. - I. 9. - P. 1943-1964. doi: 10.5194/amt-4-1943-2011.
  7. Брагинский, О.Б. Альтернативные моторные топлива. Мировые тенденции и выбор для России / О.Б. Брагинский // Российский химический журнал. - 2008. - T. LII. - № 6. - С. 137-146.
  8. Самко, С.Г. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения / С.Г. Самко, А.А. Килбас, О.И. Маричев. - Минск: Наука и техника, 1987. - 688 с.
  9. Kilbas, A.A. Theory and applications of fractional differential equations / A.A. Kilbas, H.M. Srivastava, J.J. Trujillo. - North-Holland, Amsterdam: Elsevier, 2006. - 540 p.
  10. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика в 10 т. Т. 5, Ч. 1: Статистическая физика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Физматлит, 2002. - 616 с.
  11. Сивухин, Д.В. Общий курс физики: в 5 т. Т. 2: Термодинамика и молекулярная физика / Д.В. Сивухин. - М.: Физматлит, 2005. - 544 с.
  12. Meilanov, R.P. Thermodynamics in fractional calculus / R.P. Meilanov, R.A. Magomedov // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2014. - V. 87. - I. 6. - P. 1521-1531. doi: 10.1007/s10891-014-1158-2.
  13. Янке, Е. Специальные функции и формулы, графики, таблицы / Е. Янке, Ф. Эдме, Ф. Лёш; пер. с 6-го перераб. нем. изд. под ред. Л.И. Седова. - М.: Наука, 1964. - 344 с.
  14. Magomedov, R.A. Generalization of thermodynamics in of fractional-order derivatives and calculation of heat-transfer properties of noble gases / R.A. Magomedov, R.R. Meilanov, R.P. Meilanov et al. // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2018. - V. 133. - I. 2. - P. 1189-1194. doi: 10.1007/s10973-018-7024-2.
  15. Магомедов, Р.А. Зависимость изотермы водяного пара от точности определения подгоночного параметра / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Инженерно-физический журнал. - 2023. - Т. 96. - № 4. - С. 1062-1067.
  16. Магомедов, Р.А. Расчёт P-ρ-T свойств водяного пара в диапазоне температур от 773 K до 1673 K / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - Вып. 14. - С. 298-306. doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.298.
  17. Магомедов, Р.А. Расчёт P-ρ-T Свойств CO2 в диапазоне температур от T = 400 K до T = 1700 K / Р.А. Магомедов, Э.Н. Ахмедов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 274-281. doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.274.
  18. Алтунин, В.В. Таблицы стандартных справочных данных. Диоксид углерода жидкий и газообразный: ГСССД 96-86 / В.В. Алтунин. - М.: Издательство стандартов, 1986, 25 с.
  19. Сычев, В.В. Термодинамические свойства метана: ГСССД. Серия монографии / В.В. Сычев, А.А. Вассерман, В.А. Загорученко и др. - М.: Издательство стандартов, 1979, 348 с.
  20. Frolov, S.M. Real-gas properties of n-alkanes, O2, N2, H2O, CO, CO2, and H2 for diesel engine operation conditions / S.M. Frolov, N.M. Kuznetsov, C. Krueger // Russian Journal of Physical Chemistry B. - 2009. - V. 3. - I. 8. - P. 1191-1252. doi: 10.1134/S1990793109080090.
  21. Физические величины. Справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергия. 1991. - 1232 c.
  22. Свидетельство № 2021661219 Российская Федерация. Fract EOS / Э.Н. Ахмедов, Р.А. Магомедов, А.А. Аливердиев; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук. - № 2021617802; заявл. 24.05.2021; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 07.07.2021. - 1 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).