Estimation simultanée des équilibres de phases et des propriétés dérivées de fluides complexex à l'aide d'une approche SAFT-VR
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Abstract EN:
In this work a new equation of state based on the SAFT-VR theory (Statistical associating Fluid Theory for potential of variable range) adapted for the use of Mie potentials m-n is derived. The incorporation of this to model the repulsive and attractive interactions together with a new method for optimizing the molecular parameters allows now for an accurate description of vapour-liquid equilibria and derivative properties of complex fluids (isothermal compressibility, thermal expansivity, heat capacities, speed of sound, Joule-Thomson inversion phenomenon). The new equation of state improves significantly other models available in literature in the condensed liquid region. Moreover due to the sound physical meaning to the approach, no deterioration of the results is found for long chain molecules and a clear dependence of the characteristic molecular parameters with the increasing chain length is obtained. Taking into account the good results obtained for alkanes and the possibility of incorporating an association term in the equation, we have extended the scope of the study to associating coumpounds. We have found that the model is able to reproduce the complex behaviour of the isobaric heat capacity and thermal expansivity which display singularities due to the formation of aggregates. The accurate modelling of these two special features which are often considered as discriminatory tests for equation of states emphasize the consistency of the model proposed.
Abstract FR:
Dans ce travail, une nouvelle équation d’état basée sur l’approche théorique SAFT-VR (Statistical associating Fluid Theory for potential of variable range) adaptée à l’utilisation des potentiels Mie m-n, a été développée. L’utilisation de ce type de potentiel intermoléculaire afin de modéliser les interactions attractives et répulsives couplée avec une nouvelle méthode d’optimisation des paramètres moléculaires permet dorénavant une description précise des équilibres de phases et des propriétés dérivées de fluides complexes (compressibilité isotherme, coefficient d’expansion isobare, capacité calorifique, vitesse du son, phénomène d’inversion du coefficient de Joule-Thomson). Cette nouvelle équation a permis une très nette amélioration de l’estimation des propriétés de compressibilité des milieux liquides denses par rapport aux autres modèles disponibles dans la littérature. Comme espéré de par le fondement du modèle, les estimations des propriétés thermophysiques ne se dégradent pas dans le cas des composés de longue chaîne moléculaire, et les paramètres du modèle évoluent de manière cohérente avec la longueur de chaîne. Compte tenu des résultats satisfaisants obtenus pour les alcanes et de la possibilité d’intégrer dans le modèle un terme d’association, le domaine d’application a été étendu à aux composés associatifs. Des résultats majeurs viennent confirmer la consistance du modèle ; il s’agit de la prédiction du coefficient d’expansion isobare et de la capacité calorifique des alcools, propriétés aux comportements singuliers dans le cas des composés associés, souvent présentées comme un test discriminatoire pour les équations d’état.