本書以流體狀態(tài)方程及流體熱物性參數(shù)計算為主線，分為流體狀態(tài)方程，量綱及偽量綱分析，偏導(dǎo)數(shù)和微積分及熱力學(xué)關(guān)系式，狀態(tài)方程中 p、V、T、Z 之間的導(dǎo)數(shù)，剩余性質(zhì)與偏離函數(shù)，流體的熱物性參數(shù)計算，MATLAB 編程基礎(chǔ)知識，實時編輯器與MATLAB編程求解流體熱物性參數(shù)實例 9 章內(nèi)容。本書在講解流體狀態(tài)方程和流體熱物性參數(shù)計算過程中，將公式分步推導(dǎo)，并輔以大量計算實例，便于讀者理解和使用公式。
本書適合油氣儲運工程、石油煉制工程、燃?xì)廨斉涔こ獭⑼L(fēng)與空調(diào)工程、化學(xué)工程等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，也可供從事天然氣、二氧化碳?xì)怏w、氫氣、摻氫天然氣等氣態(tài)、液態(tài)石油化工產(chǎn)品的加工、輸送、存儲、管理、設(shè)計工作的人員及相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。
完善公式推導(dǎo)：圍繞完善流體狀態(tài)方程和熱物性參數(shù)計算公式的推導(dǎo)展開，對常用流體熱物性參數(shù)計算公式進(jìn)行分步推導(dǎo)，并對不同形式公式進(jìn)行對比分析，彌補大多數(shù)圖書中只有公式無推導(dǎo)過程的不足。
引導(dǎo)研究創(chuàng)新：在流體狀態(tài)方程和熱物性參數(shù)研究基礎(chǔ)上，提出新的研究方法和計算公式，拋磚引玉，引導(dǎo)讀者擴展研究思路。
介紹編程應(yīng)用：介紹計算機編程軟件在科學(xué)研究中的應(yīng)用，采用計算機輔助計算加速讀者對專業(yè)知識研究的進(jìn)程。
苑偉民
碩士，曾于2017年5月到2020年5月?lián)螄夷茉淳帜戏奖O(jiān)管局南方區(qū)域油氣行業(yè)監(jiān)管專 家組成員，并于2017年12月起擔(dān)任廣西區(qū)北海市鐵山港（臨海）工業(yè)區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會理事。先后在省部級及以上刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，涉及油氣儲運、天然氣與石油、石油工程建設(shè)、管道技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域，編寫圖書兩本，還獲得國家授權(quán)專利及軟件著 作權(quán)20項。此外，還作作為專 家組成員參與評審了《液化天然氣》（GB/T38753-2020 ）和《液化天然氣的一般特性》（GB/T19204-2020）等國家標(biāo)準(zhǔn)。
第1篇 流體狀態(tài)方程及熱物性參數(shù)
第1章 流體狀態(tài)方程 2
1.1 流體狀態(tài)方程的發(fā)展 2
1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程 2
1.1.2 立方型狀態(tài)方程 3
1.1.3 維里型狀態(tài)方程 3
1.1.4 對比態(tài)原理 3
1.2 立方型狀態(tài)方程 5
1.3 維里型狀態(tài)方程 7
1.3.1 維里系數(shù) 7
1.3.2 各種維里型狀態(tài)方程 8
1.3.3 普適化的狀態(tài)方程參數(shù) 11
1.4 對比態(tài)方程 14
1.4.1 LK狀態(tài)方程 14
1.4.2 對比態(tài)立方型狀態(tài)方程 17
1.4.3 對比態(tài)BWRS狀態(tài)方程 19
1.5 狀態(tài)方程討論 20
1.6 天然氣管道模擬常用的狀態(tài)方程 20
1.6.1 RK狀態(tài)方程 20
1.6.2 SRK狀態(tài)方程 21
1.6.3 PR狀態(tài)方程 25
1.6.4 BWRS狀態(tài)方程 26
1.6.5 LKP狀態(tài)方程 28
第2章 量綱及偽量綱分析 32
2.1 量綱和單位、量綱式 32
2.2 量綱的齊次性 33
2.3 π定理 34
2.3.1 量綱分析 36
2.3.2 偽量綱分析 37
2.4 BWRS狀態(tài)方程的偽量綱分析 41
2.4.1 BWRS狀態(tài)方程中的11個參數(shù)的單位轉(zhuǎn)化 42
2.4.2 BWRS狀態(tài)方程中純組分的11個參數(shù)的補充 43
2.4.3 二元交互系數(shù)的補充 45
2.5 立方型狀態(tài)方程的偽量綱分析 47
2.5.1 將RK狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于質(zhì)量密度的形式 47
2.5.2 將SRK狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于質(zhì)量密度的形式 47
2.5.3 將PR狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于質(zhì)量密度的形式 48
2.6 LKP狀態(tài)方程的偽量綱分析 48
2.6.1 LKP狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)化 49
2.6.2 將LKP狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為關(guān)于質(zhì)量密度的形式 49
2.6.3 轉(zhuǎn)化后的LKP狀態(tài)方程中各參數(shù)求導(dǎo) 50
第3章 偏導(dǎo)數(shù)和微積分及熱力學(xué)關(guān)系式 53
3.1 一階偏導(dǎo)數(shù) 53
3.2 二階偏導(dǎo)數(shù) 55
3.3 理想氣體定律和RK狀態(tài)方程的偏導(dǎo)數(shù) 56
3.3.1 理想氣體定律的偏導(dǎo)數(shù) 56
3.3.2 RK狀態(tài)方程的偏導(dǎo)數(shù) 57
3.4 熱力學(xué)函數(shù)間的微分 57
3.4.1 熱力學(xué)函數(shù)間的關(guān)系 58
3.4.2 熱力學(xué)基本方程 59
3.4.3 麥克斯韋關(guān)系式 59
3.5 比熵、比焓的普遍關(guān)系式 60
3.5.1 熵 60
3.5.2 焓 61
3.5.3 比熵S的3種普遍關(guān)系式 61
3.5.4 比焓H的3種普遍關(guān)系式 62
3.6 含熵偏導(dǎo)數(shù)的變化法則 63
3.7 各種衍生的熱力學(xué)關(guān)系式 64
3.8 積分 66
3.8.1 不定積分 66
3.8.2 定積分 66
3.9 剩余焓表達(dá)式中各顯函數(shù)的轉(zhuǎn)化 67
第4章 狀態(tài)方程中p、V、T、Z之間的導(dǎo)數(shù) 69
4.1 RK狀態(tài)方程中p、V、T、Z之間的導(dǎo)數(shù) 69
4.1.1 壓力對溫度的導(dǎo)數(shù) 69
4.1.2 壓力對摩爾體積的導(dǎo)數(shù) 69
4.1.3 摩爾體積對溫度的導(dǎo)數(shù) 70
4.1.4 壓縮因子對溫度的導(dǎo)數(shù) 70
4.1.5 壓縮因子對壓力的導(dǎo)數(shù) 71
4.1.6 壓力對質(zhì)量密度的導(dǎo)數(shù) 72
4.2 SRK狀態(tài)方程中p、V、T、Z之間的導(dǎo)數(shù) 72
4.2.1 壓力對溫度的導(dǎo)數(shù) 72
4.2.2 壓力對摩爾體積的導(dǎo)數(shù) 73
4.2.3 摩爾體積對溫度的導(dǎo)數(shù) 73
4.2.4 壓縮因子對溫度的導(dǎo)數(shù) 73
4.2.5 壓縮因子對壓力的導(dǎo)數(shù) 74
4.2.6 壓力對質(zhì)量密度的導(dǎo)數(shù) 74
4.3 PR狀態(tài)方程中p、V、T、Z之間的導(dǎo)數(shù) 74
4.3.1 壓力對溫度的導(dǎo)數(shù) 74
4.3.2 壓力對摩爾體積的導(dǎo)數(shù) 75
4.3.3 摩爾體積對溫度的導(dǎo)數(shù) 75
4.3.4 壓縮因子對溫度的導(dǎo)數(shù) 76
4.3.5 壓縮因子對壓力的導(dǎo)數(shù) 76
4.3.6 壓力對質(zhì)量密度的導(dǎo)數(shù) 77
4.4 BWRS狀態(tài)方程中p、V、T、Z之間的導(dǎo)數(shù) 77
4.4.1 壓力對溫度的導(dǎo)數(shù) 77
4.4.2 壓力對摩爾密度的導(dǎo)數(shù) 78
4.4.3 摩爾密度對溫度的導(dǎo)數(shù) 78
4.4.4 壓縮因子對溫度的導(dǎo)數(shù) 78
4.4.5 壓縮因子對壓力的導(dǎo)數(shù) 79
4.5 LKP狀態(tài)方程中p、V、T、Z之間的導(dǎo)數(shù) 79
4.5.1 壓力對溫度的導(dǎo)數(shù) 79
4.5.2 壓力對摩爾體積的導(dǎo)數(shù) 80
4.5.3 摩爾體積對溫度的導(dǎo)數(shù) 80
4.5.4 壓縮因子對溫度的導(dǎo)數(shù) 80
4.5.5 壓縮因子對壓力的導(dǎo)數(shù) 81
4.5.6 壓縮因子對摩爾密度的導(dǎo)數(shù) 81
4.6 SRK狀態(tài)方程和PR狀態(tài)方程涉及的溫度導(dǎo)數(shù) 82
4.6.1 單組分一階溫度導(dǎo)數(shù)項 推導(dǎo) 82
4.6.2 多組分一階溫度導(dǎo)數(shù)項 推導(dǎo) 83
4.6.3 多組分一階溫度導(dǎo)數(shù)項 推導(dǎo) 84
4.6.4 多組分一階溫度導(dǎo)數(shù)項 推導(dǎo) 84
4.6.5 單組分二階溫度導(dǎo)數(shù)項 推導(dǎo) 85
4.6.6 多組分二階溫度導(dǎo)數(shù)項 推導(dǎo) 85
4.6.7 推薦的公式 86
第5章 剩余性質(zhì)與偏離函數(shù) 87
5.1 剩余性質(zhì)的基本概念 87
5.2 利用剩余性質(zhì)推導(dǎo)真實氣體的熵變和焓變 88
5.3 剩余性質(zhì)HR和SR的推導(dǎo) 90
5.3.1 剩余熵與p、V、T關(guān)系 90
5.3.2 剩余焓與p、V、T關(guān)系 92
5.4 利用RK狀態(tài)方程計算HR和SR 93
5.4.1 基于RK狀態(tài)方程的HR 93
5.4.2 基于RK狀態(tài)方程的SR 95
5.5 偏離函數(shù)的基本概念 96
5.6 用偏離函數(shù)計算ΔM 98
5.6.1 以T、p為獨立變量的偏離函數(shù) 98
5.6.2 以T、V為獨立變量的偏離函數(shù) 99
5.7 利用RK狀態(tài)方程推導(dǎo)偏離函數(shù) 100
5.8 比熱容的表達(dá)式 101
5.9 微分等熵膨脹效應(yīng)系數(shù)、等溫壓縮率系數(shù)、等熵壓縮率系數(shù) 103
5.10 焦耳-湯姆孫系數(shù)及其基本關(guān)聯(lián)式 105
第6章 流體的熱物性參數(shù)計算 108
6.1 理想氣體焓和熵的計算公式 108
6.1.1 （比）焓的計算公式 109
6.1.2 定壓比熱容的計算公式 110
6.1.3 定容比熱容的計算公式 110
6.1.4 （比）熵的計算公式 110
6.2 混合理想氣體的焓、比熱容和熵 111
6.2.1 焓混合規(guī)則 111
6.2.2 定壓比熱容混合規(guī)則 111
6.2.3 定容比熱容混合規(guī)則 111
6.2.4 熵混合規(guī)則 111
6.3 實際氣體的焓 114
6.3.1 基于RK狀態(tài)方程的偏離焓的計算公式 114
6.3.2 基于SRK狀態(tài)方程的偏離焓的計算公式 114
6.3.3 基于PR狀態(tài)方程的偏離焓的計算公式 116
6.3.4 基于BWRS狀態(tài)方程的偏離焓的計算公式 117
6.3.5 基于LKP狀態(tài)方程的偏離焓的計算公式 117
6.4 實際氣體的熵 117
6.4.1 基于RK狀態(tài)方程的偏離熵的計算公式 117
6.4.2 基于SRK狀態(tài)方程的偏離熵的計算公式 119
6.4.3 基于PR狀態(tài)方程的偏離熵的計算公式 120
6.4.4 基于BWRS狀態(tài)方程的偏離熵的計算公式 121
6.4.5 基于LKP狀態(tài)方程的偏離熵的計算公式 122
6.5 實際氣體的比熱容 122
6.5.1 基于RK狀態(tài)方程的比熱容的計算公式 122
6.5.2 基于SRK狀態(tài)方程的比熱容的計算公式 124
6.5.3 基于PR狀態(tài)方程的比熱容的計算公式 125
6.5.4 基于BWRS狀態(tài)方程的比熱容的計算公式 126
6.5.5 基于LKP狀態(tài)方程的比熱容的計算公式 127
6.6 焦耳-湯姆孫系數(shù) 128
6.6.1 基于RK狀態(tài)方程的焦耳-湯姆孫系數(shù)的計算公式 128
6.6.2 基于SRK狀態(tài)方程的焦耳-湯姆孫系數(shù)的計算公式 129
6.6.3 基于PR狀態(tài)方程的焦耳-湯姆孫系數(shù)的計算公式 129
6.6.4 基于BWRS狀態(tài)方程的焦耳-湯姆孫系數(shù)的計算公式 130
6.6.5 基于LKP狀態(tài)方程的焦耳-湯姆孫系數(shù)的計算公式 130
6.7 黏度 131
6.7.1 API Technical Data Book中的黏度計算公式 131
6.7.2 Lee-Gonzalez-Eakin黏度關(guān)聯(lián)式 133
6.7.3 其他黏度關(guān)聯(lián)式 134
6.8 擴展知識 134
6.8.1 Aspen HYSYS中理想氣體焓、熵、比熱容的計算公式 134
6.8.2 PipelineStudio中理想氣體定壓比熱容的計算公式 139
6.8.3 API Technical Data Book中理想氣體焓、熵、比熱容的計算公式 140
6.8.4 ISO 20765-1:2005中理想氣體比熱容的計算公式 144
6.8.5 其他理想氣體比熱容、焓、熵的計算公式 147
6.8.6 綜合實例 155
第2篇 MATLAB輔助編程
第7章 MATLAB編程基礎(chǔ)知識 157
7.1 輸入對話框 159
7.2 利用format函數(shù)設(shè)置輸出顯示格式 162
7.3 fopen和fclose函數(shù) 163
7.4 利用xlsread函數(shù)讀取Excel電子表格中特定范圍的數(shù)據(jù) 164
7.5 利用readtable函數(shù)讀取Excel電子表格中特定范圍的數(shù)據(jù) 165
7.6 sum函數(shù) 167
7.7 vpa函數(shù) 168
7.8 利用fsolve函數(shù)求解非線性方程或方程組 169
7.9 利用fzero函數(shù)求解非線性方程的實數(shù)解 172
7.10 利用roots函數(shù)求多項式根 175
7.11 利用solve函數(shù)解決優(yōu)化問題或方程式問題 176
7.12 利用vpasolve函數(shù)求解方程數(shù)值解 177
第8章 實時編輯器 178
8.1 實時腳本的建立 178
8.2 編寫代碼 181
8.3 運行代碼 182
8.3.1 錯誤提示 182
8.3.2 結(jié)果輸出 183
8.4 圖窗操作 185
8.4.1 在結(jié)果輸出區(qū)窗口中編輯圖像 185
8.4.2 在圖窗窗口中編輯圖像 187
8.5 將交互式控件添加到實時腳本 188
8.5.1 插入控件 188
8.5.2 修改控件執(zhí)行 190
8.5.3 修改控件標(biāo)簽 190
8.6 在實時編輯器中格式化文件 191
8.6.1 一般設(shè)置方法 191
8.6.2 自動格式設(shè)置 192
8.7 將方程插入實時編輯器中 194
8.8 發(fā)布和共享MATLAB代碼 196
8.8.1 在實時編輯器中創(chuàng)建和共享實時腳本 196
8.8.2 發(fā)布MATLAB代碼 196
第9章 MATLAB編程求解流體熱物性參數(shù)實例 199
9.1 使用M文件求解天然氣熱物性參數(shù) 199
9.2 使用MATLAB實時編輯器求解液化天然氣熱物性參數(shù) 208
參考文獻(xiàn) 215
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