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化学平衡计算的元素势方法及其应用

燃烧科学与技术 1997年第2期3卷 215-218页

作者：叶桃红过明道中国科学技术大学

元素势方法主要用来计算化学平衡问题。它在多组份，尤其是多相系统中具有计算速度快、精度高等优点。该方法求解变量少，而且不会出现经典的系统平衡分析的平衡常数法和吉布斯自由能法中常出现的组份摩尔数为负值的现象，故有较强的应... 详细信息

元素势方法主要用来计算化学平衡问题。它在多组份，尤其是多相系统中具有计算速度快、精度高等优点。该方法求解变量少，而且不会出现经典的系统平衡分析的平衡常数法和吉布斯自由能法中常出现的组份摩尔数为负值的现象，故有较强的应用价值。用元素势方法编制的程序，可以在ＰＣ机上计算有关化学平衡问题，且程度是人机对话形式，使用非常方便。本文用该方法计算了有关绝热火焰温度和污染物排放问题。

关键词：元素势绝热温度污染化学平衡燃烧

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系统平衡分析的元素势法

中国科学技术大学学报 1997年第1期27卷 88-93页

作者：过明道李天祥叶桃红匡军热科学和能源工程系

叙述被称之为新的热力学函数的元素势的理论基础及其物理意义。

关键词：元素势热力学函数平衡分析理想混合物系统

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多相平衡计算的元素势法及其应用

中国有色金属学报 2008年第E1期18卷 219-222页

作者：汪金良童长仁张传福张文海中南大学冶金科学与工程学院长沙410083 江西理工大学材料与化学工程学院赣州341000 中国瑞林工程技术有限公司南昌330002

针对冶金化工领域中多相反应体系的高效可靠计算问题，基于最小吉布斯函数原理和质量守恒定律，通过引入拉格朗日因子λe，运用元素势概念，推导基于元素势的多相平衡计算方法。结果表明：酯化反应多相复杂体系平衡计算结果与文献值吻... 详细信息

针对冶金化工领域中多相反应体系的高效可靠计算问题，基于最小吉布斯函数原理和质量守恒定律，通过引入拉格朗日因子λe，运用元素势概念，推导基于元素势的多相平衡计算方法。结果表明：酯化反应多相复杂体系平衡计算结果与文献值吻合很好，铜造锍熔炼过程多相平衡计算结果与生产实践数据之间的误差小于6％；该方法具有求解速度快，且在计算过程中不会出现负摩尔分数，说明此研究方法对求解复杂冶金化工多相平衡问题是有效可行的。

关键词：元素势化学反应相平衡

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一种新的热力学函数——元素势

科学通报 1997年第20期42卷 2228-2230页

作者：过明道李天祥叶桃红中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥230026

由化学热力学知,对一个温度T、压力P时由S个组分组成的理想混合物(理想气体或理想溶液)系统,常用吉布斯函数最小法和平衡常数法进行平衡分析.吉布斯函数最小法的原理是:当其吉布斯函数值达到最小值时,系统就达到平衡状态根据热力学原理... 详细信息

由化学热力学知,对一个温度T、压力P时由S个组分组成的理想混合物(理想气体或理想溶液)系统,常用吉布斯函数最小法和平衡常数法进行平衡分析.吉布斯函数最小法的原理是:当其吉布斯函数值达到最小值时,系统就达到平衡状态根据热力学原理,系统的吉布斯函数为G=sum from j=1 to s(G_jN_j) (1)式中N_j为第j种组分的摩尔数,G_j为j组分的分摩尔吉布斯函数,S为系统的组分数(处于不同相中的同一种分子被看作为不同的组分).组分j的分摩尔吉布斯函数为G_j=G_j^0(T,P)+RTlnX_j (2)式中G_j^0(T,P)为温度T、压力P时纯物质j的分摩尔吉布斯函数,X_j为j组分在所属相中的摩尔分数,R为通用气体常数.系统平衡时必须同时满足元素的原子摩尔数守恒约束条件:sum from j=1 to s(n_(i,j)N_j)=A_(i,j)=1,2,…,L,(3)式中n_(i,j)为j组分中第i种元素的原子数,A_i为i种元素的原子在系统中的总摩尔数,L为系统中元素的种类数.进行给定条件下系统平衡分析,意味着求解满足约束条件(3)

关键词：热力学函数元素势吉布斯函数平衡常数法

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基于元素势法的变比热涡轮特性研究

机械制造与自动化 2020年第5期49卷 37-40,79页

作者：陈典田宏星傅鑫南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室江苏南京210016 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

将元素势法运用于航空发动机燃气热力性质计算。在数值计算的基础上,重点研究了燃气热力性质随燃料种类、油气比、燃烧室压强以及反应物初温等因素的变化规律,并以组合动力装置双模态涡轮为对象,进一步探究了燃气的热力性质对变比热涡... 详细信息

将元素势法运用于航空发动机燃气热力性质计算。在数值计算的基础上,重点研究了燃气热力性质随燃料种类、油气比、燃烧室压强以及反应物初温等因素的变化规律,并以组合动力装置双模态涡轮为对象,进一步探究了燃气的热力性质对变比热涡轮特性参数的影响,总结了双模态涡轮在不同油气比下涡轮特性之间的换算关系式。

关键词：元素势航空发动机组合动力装置双模态涡轮涡轮特性参数相似准则

基于元素势的多相平衡计算及在铜冶炼中的应用

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基于元素势的多相平衡计算及在铜冶炼中的应用

2008年全国冶金物理化学学术会议

作者：童长仁刘道斌杨凤丽吴金财江西理工大学材料与化学工程学院

关键词：元素势多相平衡铜冶金闪速熔炼

来源： cnki会议评论

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多相平衡计算的元素势法及其应用

多相平衡计算的元素势法及其应用

2008年全国湿法冶金学术会议

作者：汪金良童长仁张传福张文海中南大学冶金科学与工程学院江西理工大学材料与化学工程学院

针对冶金化工领域中多相反应体系的高效可靠计算问题,基于最小吉布斯函数原理和质量守恒定律,通过引入拉格朗日因子λ,运用元素势概念,推导基于元素势的多相平衡计算方法。结果表明:酯化反应多相复杂体系平衡计算结果与文献值吻合很好,... 详细信息

针对冶金化工领域中多相反应体系的高效可靠计算问题,基于最小吉布斯函数原理和质量守恒定律,通过引入拉格朗日因子λ,运用元素势概念,推导基于元素势的多相平衡计算方法。结果表明:酯化反应多相复杂体系平衡计算结果与文献值吻合很好,铜造锍熔炼过程多相平衡计算结果与生产实践数据之间的误差小于6%;该方法具有求解速度快,且在计算过程中不会出现负摩尔分数,说明此研究方法对求解复杂冶金化工多相平衡问题是有效可行的。

关键词：元素势化学反应相平衡

来源： cnki会议评论

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组合动力装置总体性能匹配与建模

组合动力装置总体性能匹配与建模

作者：陈典南京航空航天大学

学位级别：硕士

目前,国内对于高度集成的组合动力装置研究尚未完全展开,大多数研究聚焦于对国外最先进的组合动力装置功能和集成方式的分析和整理上,而缺少具体的总体性能模型以及工作特性相关的研究。本文基于前人总结的工作原理以及布局方式,参考了... 详细信息

目前,国内对于高度集成的组合动力装置研究尚未完全展开,大多数研究聚焦于对国外最先进的组合动力装置功能和集成方式的分析和整理上,而缺少具体的总体性能模型以及工作特性相关的研究。本文基于前人总结的工作原理以及布局方式,参考了目前最先进的F-35战斗机第二动力系统,在某型辅助动力装置的部件数据基础上,建立了组合动力装置的总体性能数学模型。在双模态燃烧室、涡轮的建模过程中,将元素势法运用于燃气性质的计算,对涡轮特性参数计算进行了富油燃烧工况下的推广。基于建立的模型,本文对组合动力装置两种模式的稳态性能进行了分析,能够为高度集成的组合动力装置总体性能设计提供了一些参考。本文主要的研究内容和结论如下:（1）研究了组合动力装置各部件模型的建立方法。介绍了本文建立其数学模型时采用的简化假设以及热力数据库的来源,在转子部件特性数据的修正方法的基础上,建立了辅助动力模式的部件级数学模型,确定了辅助动力模式稳态模型的计算方法以及衡量组合动力装置总体性能的参数。（2）研究了燃烧室出口的燃气组分及性质计算方法,开发了相应的计算程序,并对燃气性质进行了针对性的研究。本文以元素势法为核心编写了基于C++的燃气组分及性质计算程序ELE,将其与NASA的CEA程序与某型辅助动力装置的实验及CFD仿真数据进行了对比,吻合度良好,将其作为双模态燃烧室热力计算的核心方法。在ELE程序的基础上,本文研究了燃气性质随油气比的变化规律,以及燃烧室压强、反应物初温等因素对燃气性质的影响,得到了燃气性质的变化规律。与组合动力装置建模相关的主要结论是:燃气的温度与绝热指数在贫油与富油燃烧具有相近的变化范围,但变化趋势相反;Jet-A型航空煤油产生燃气的气体常数在贫油燃烧时几乎保持不变,在富油燃烧时随油气比的变化尤为显著,并且近似线性。（3）对涡轮相似参数在富油燃烧工况下的应用进行了推广,研究了双模态燃烧室、涡轮模型的建立和修正方法。在此基础上,建立了双模态燃烧室、涡轮的数学模型,并研究了组合动力装置应急动力模式的总体性能匹配方法。研究结果表明,传统的相似参数法中忽略了部分燃气热力参数,在不同的燃烧工况下,能使涡轮特性偏差达到10%以上。对应急动力模式总体性能匹配的研究过程中,确定了组合动力装置应急动力模式稳态模型的计算方法,并提出了一种计算量较小、效率较高的应急动力模式工作点匹配的迭代计算方法。（4）基于上述研究,开发了组合动力装置总体性能计算程序,得到了该模型下辅助动力模式与应急动力模式的稳态特性。除了计算辅助动力模式的高度特性与负载特性外,文章研究侧重于探究贫油/富油燃烧对应急动力模式总体性能的影响。研究结果表明,对于应急动力模式而言,富油燃烧的方案比贫油燃烧方案在各工作高度下负载功率的可调范围更广,负载功率上限提高20%以上;相同的工作高度及负载功率下,富油燃烧方案的应急动力模式比功提高10%左右,燃气消耗率降低10%左右,具有更好的循环性能与功重比,但是燃油消耗率接近贫油燃烧的四倍,经济性较差;富油燃烧较贫油燃烧对压缩气瓶系统的性能要求更高。

关键词：组合动力装置元素势富油总体性能