水和二氧化碳體系的分子模擬研究.pdf

1、選擇固定點電荷的柔性模型和合適的勢能函數，優(yōu)化得到了水分子勢能函數的參數。與其它模型相比較，本模型增加了氫原子的L-J作用和考慮了水的鍵長和鍵角變化，得到的結果比較理想。然后采用NVT-GEMC和CBMC方法在很寬的溫度范圍內計算了水的氣-液相平衡、飽和壓力、第二維里系數、結構特征、自擴散系數和在超臨界區(qū)域的壓力，并分別與文獻計算的數據進行了廣泛的比較，說明本模型在預測水的各種性質時比較準確。本模型對水的飽和液相密度計算的準確性有較大提

2、高，并且得到了合理的第二維里系數和水的徑向分布函數。計算得到的水的臨界性質比現(xiàn)有的柔性模型都有很大的改進。在計算超臨界條件下水的壓力-密度時，不論壓力和溫度多高，本模型計算結果都很準確，體現(xiàn)了其優(yōu)異性；而在計算自擴散系數時，當壓力不太高時計算的結果也比較理想。最后還討論了水分子在氣態(tài)、液態(tài)和超臨界條件下擴散系數不同的原因。本模型可以運用到化學工程的分離方面。 采用全柔性的二氧化碳分子模型計算得到二氧化碳的相圖及其它熱力學性質。該

3、模型和已經存在的模型有較大的區(qū)別，主要是本模型考慮了原子電荷的影響，鍵長和鍵角改變的作用。在選擇了適合二氧化碳體系的勢能函數及優(yōu)化獲得參數后，采用NVT-GEMC計算了二氧化碳的相圖，計算得到的飽和液體和氣體的密度很理想，飽和壓力的計算也有較大的改進，預測到的臨界性質基本與實驗數據一致。并且采用NVT-MD模擬了二氧化碳分子在超臨界條件下的結構特征，得到了二氧化碳分子在超臨界下的非線型結構，即T-二聚體、凹型二聚體和平行二聚體，解釋了二

4、氧化碳分子在超臨界狀態(tài)下具有偶極距的原因。最后還計算了二氧化碳在恒溫條件下不同壓力時的自擴散系數，得到在壓力13 MPa左右時計算的結果很準確，但隨著壓力的升高誤差也隨之增加。最后討論了二氧化碳、甲烷、氦、丙烷等分子的擴散行為，從分子角度解釋了相同溫度下氣態(tài)時擴散快，液體時擴散慢的原因。這些性質對化工分離和傳質很有用途，可以為化工設計提供一定的依據。 采用NPT-GEMC法計算了CO2/H2O系的氣.液相平衡熱力學性質和二氧化碳