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实验数据与前人模型的对比

时间:2023-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了更系统地评价本次实验数据精度,将本次获取的溶解度与前人溶解度模型预测结果进行对比。总体上看,本实验测得的溶解度数据与Duan的模型预测值较为一致,与Mao的模型预测值偏差较大。另外,由于CO2在10MPa高温下溶解度值较小,也是实验数据与模型偏差较大的原因。表3-10、表3-11分别表示本实验CO2在1M和3MNa Cl溶液中的溶解度数据与模型预测结果的偏差。

为了更系统地评价本次实验数据精度,将本次获取的溶解度与前人溶解度模型预测结果进行对比。在已有的CO2溶解度模型中,Duan等(2006)的模型是目前认可度高且精度较高的模型,平均误差约为7%,但这个模型只能预测533K以下的溶解度数据。Mao等(2013)在Duan模型的基础上,改进了理论方法并更新了实验数据,采用分段拟合参数的方法建立广阔温压、盐度范围(273~723K、0.1~150MPa、0~4.5mol/kg)下的CO2溶解度预测模型,其平均偏差为4.62%。本研究采用这两个溶解度模型预测结果与本实验数据进行对比。

图3-7 同温度不同压力下纯水中CO2溶解度本实验数据与前人数据对比

(一)CO2在纯水中的溶解度数据与前人模型的对比

图3-11为CO2在纯水中溶解度数据与Duan等(2006)和Mao等(2013)模型的对比,表3-9为本实验数据与模型的偏差。与Duan和Mao模型结果的平均偏差分别为2.52%和4.13%,最大偏差分别为6.35%和53.66%。从图3-11及表3-9中可看出,本实验在纯水中的溶解度数据与Duan和Mao的模型在298.15K以上拟合较好,实验数据与模型预测结果较一致。而在298.15K以下本实验数据与模型偏差较大(见图3-11右边低温段放大图)。然而这两个模型之间的偏差则更大,例如Duan等(2006)和Mao等(2013)模型预测值与本实验数据在30MPa、273.15K的偏差分别为-2.85%和9.81%,在40MPa、273.15K的偏差分别为-5.73%和14.29%,在50MPa、273.15K的偏差分别为-4.94%和23.95%;并且发现,前人实验数据在低温(常温以下)高压下(20MPa以上)较少(见表3-1),这可能导致在低温段模型预测不准。在298.15K以下本实验数据与Duan等(2006)的模型相比偏低,与Mao等(2013)的模型相比偏高;且Mao的模型在低温段的溶解度值随温度压力变化很小。

图3-8 同压力不同温度下CO2在纯水中溶解度本实验数据与前人数据对比

总体上看,本实验测得的溶解度数据与Duan的模型预测值较为一致,与Mao的模型预测值偏差较大。在室温下(298K以下)和高温(533K以上)下的溶解度数据与前人模型误差较大,如10MPa、553.15K和10MPa、573.15K偏差分别与Duan和Mao的模型为12.56%和53.66%,主要原因是前人在低温高压下的实验数据缺失,在实验数据基础上建立的模型外推的低温高压下预测结果误差大。另外,由于CO2在10MPa高温下溶解度值较小,也是实验数据与模型偏差较大的原因。

图3-9 CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度数据与前人数据对比

图3-10 CO2在5MNa Cl溶液中的溶解度数据与前人数据对比

图3-11 CO2在纯水中溶解度与Duan和Mao模型的比较

(右图为低温段的放大)

表3-9 CO2在纯水中的溶解度与前人模型的绝对偏差

续表3-9

(二)CO2在Na Cl溶液中的溶解度数据与前人模型的对比

图3-12为本研究得出的CO2在Na Cl溶液中的溶解度数据与Duan等(2006)和Mao等(2013)模型的对比。值得注意的是,前人的两个模型均不能计算5MNa Cl溶液的溶解度。表3-10、表3-11分别表示本实验CO2在1M和3MNa Cl溶液中的溶解度数据与模型预测结果的偏差。从图3-12可看出:与纯水中的溶解度数据相似,实验数据与模型大都拟合较好,在298.15K以下偏差较大。另外,前人研究中298K以下CO2在Na Cl溶液中的实验数据极少,且几乎都是常压下的数据,高压下的数据严重缺乏(见表3-2)。与Duan的模型相比,CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度平均偏差约为2.76%,最大偏差达6.58%;在3MNa Cl溶液中的溶解度平均偏差约为2.42%,最大偏差约为10.04%。与Mao的模型相比,CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度平均绝对偏差约为2.06%,最大偏差达10.97%;在3MNa Cl溶液中的溶解度平均偏差约为1.98%,最大偏差达5.85%。表明本次研究得出的CO2在Na Cl溶液中的溶解度数据除低温条件下(室温以下)偏差较大,其他温压条件下与模型预测结果较一致。目前,笔者未能发现可计算CO2在5MNa Cl溶液且包含本实验温度压力范围的溶解度模型,故CO2在5MNa Cl浓度下的溶解度数据无法比较。

图3-12 CO2在Na Cl溶液中的溶解度实验数据与Duan和Mao的模型预测结果的比较

(右图为低温段的放大图)

表3-10 CO2在1MNa Cl溶液中的溶解度与前人模型的偏差

表3-11 CO2在3MNa Cl溶液中的溶解度与前人模型的偏差

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