Model Parameter Estimation and Reduction Strategies for Lattice Based Non-Random Contribution Functions
- 주제(키워드) Equation of state , Non-random lattice fluid , Contribution functions , Parameter reduction and estimation
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 유기풍
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047259
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구는 격자 상에 존재하는 분자의 확률 분포를 통계역학적으로 기술한 상태방정식 응용에 관한 것이다. 주어진 제한 조건에서 분자들이 격자 위치에 어떻게 분포하는가를 결정하는 것은 통계학적 모델의 중요한 요소로써 이를 위하여 격자 위치에 분자의 결합이 가능한 모든 경우의 수를 결정하고 이로부터 열역학적 성질을 구하였으며, 열역학적 계의 거시 변수를 표현하는 분배함수를 통해 상태방정식을 유도하였다. 그룹 기여 매개변수 (group contribution parameter)와 상호작용 매개변수 (interaction parameter)의 반복계산을 위하여 generic 알고리즘을 사용하였으며 실험데이터가 충분하지 않은 경우 COSMO-RS를 이용하였다. 상태방정식 매개변수의 온도 의존성을 줄이기 위하여 분자 분포에 따라 각각 다른 예측이 이루어졌으며, 온도에 따라 격자 부피가 변하더라도 분자의 표면을 고려한 매개변수가 온도 의존성을 거의 갖지 않도록 하기 위해 상평형 실험데이터를 이용한 최적화 방법을 적용하였다. 또한 분자 사이에 각각 다른 작용력으로 인하여 완전히 무질서하지 않은 (non-randomness) 혼합물의 격자 상태를 간단하게 표현할 수 있도록 분자의 부피를 매개변수로 하는 상태방정식을 제안하였다. 이러한 결과를 극성을 띈 분자를 포함하는 혼합물이나 고압 공정과 같은 다양한 시스템에 적용한 결과, 기존의 모델들과 비교하여 간단한 형태를 가지면서 온도 의존성을 나타내지 않는 세 개의 매개변수를 이용한 정확한 상평형 계산 성능을 가지는 상태방정식을 제시할 수 있었으며, 단일성분 계 및 2성분 계에서 계산 결과가 잘 일치하였다.
more초록/요약
This work is dedicated to the application of equations of state which base on the statistical description of distribution probabilities of molecules on a lattice. The derivation of the equation of state usually evolves around the construction of partition functions which are directly connected to macroscopic thermodynamic properties. Group contribution parameter have been reevaluated. Group interaction parameters have been optimized by utilizing a generic algorithm. For missing experimental data, COSMO-RS has been evaluated. In order to reduce the temperature dependence of the equation of state parameters a different approximation for the molecular distribution has been used and a surface modifying parameter has been reevaluated for the correlation of phase equilibrium data. Additionally the temperature dependence of the parameter could be further deduced by changing the lattice cell volume with temperature. The results of these modification were tested on several systems, including polar mixtures and high pressure applications. In a further effort to reduce the model parameter a simplified non-randomness approximation has be used to derive an molecular volume based equation of state. The derived equation of state is a three parameter equation of state where no temperature dependency was found in the parameters. The equation was successful applied to pure component and binary equilibrium systems.
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