前言

本书编写主要围绕3个方面：一是完善流体状态方程和热物性参数计算公式的推导过程，对常用流体热物性参数的计算公式进行分步推导，并对不同形式的公式进行对比分析，弥补目前大多数图书中只有公式而没有推导过程的缺憾；二是抛砖引玉，在对流体状态方程和热物性参数研究的基础上，提出新的研究方法和新的计算公式，引导读者扩展研究思路；三是介绍计算机编程软件在科学研究中的应用，采用计算机辅助计算来加速读者对专业知识研究的进程。

本书分为2篇，共9章。第1篇分为6章内容，主要介绍流体状态方程及流体热物性参数的计算。第1章深入浅出地介绍流体状态方程的发展历程，让读者了解流体状态方程发展的阶段，如给出Starling早期提出的两个BWRS状态方程（这两个状态方程在其他文献中很少有介绍），引导读者对状态方程做进一步的研究，并对常用的 RK、SRK、PR、BWRS、LKP 状态方程进行对比态转化，使读者能够使用各种形式的状态方程进行计算。第 2 章利用量纲分析的成果，提出伪量纲分析的概念，并对5个常用的状态方程进行伪量纲分析，给出流体热物性参数的4 类单位组合，同时指出利用伪量纲分析的成果，既可以不用在计算过程中和计算后进行单位制转化就得到相应单位的热物性参数，又可以将5个常用的状态方程中体积形式的密度转化为质量形式的密度，如直接使用密度单位为 kg/m3形式的状态方程进行密度求解，求解出的密度是以kg/m3为单位的。第 3 章将偏导数和微积分等数学知识与热力学关系式相结合，介绍一阶偏导数和二阶偏导数的求导和应用，分别以T和V、T和p、p和V为独立变量进行熵、焓关系式的推导；在不定积分和定积分的介绍中，以RK状态方程为例推导RK状态方程的偏导数。第4章对5 个常用状态方程中的 p、V、T、Z 之间的导数进行一一推导，给出推导过程和结果，便于读者研究和使用。第 5 章分别对剩余性质和偏离函数进行介绍，对剩余性质的熵、焓与 p、V、T 的关系式，偏离函数关系式，比热容，比热容比（绝热指数），微分等熵膨胀效应系数，等温压缩率系数，等熵压缩率系数，等压体积膨胀系数，焦耳-汤姆孙系数的计算公式进行推导，并以 RK 状态方程为例进行偏离函数的推导，为第 6 章中真实流体的热物性参数计算奠定理论基础。第6章首先介绍理想气体焓、熵、比热容的计算公式，然后分别采用5个常用的状态方程对实际流体的压缩因子、（比）焓、（比）熵、比热容、焦耳-汤姆孙系数、黏度等热物性参数求解的方程进行一一推导并给出计算实例；对以往图书中鲜有出现的部分参数，如立方型状态方程中一阶和二阶温度导数的推导进行讲解，给出多种推导的方法和多个推导出的公式，使读者在学习专业知识的同时，不但知其然，而且知其所以然；此外，在 6.8 节中对行业内主流的流体计算软件Aspen HYSYS、PipelineStudio，以及权威性较高的图书API Technical Data Book中理想气体比热容、焓、熵的计算公式分别进行介绍，同时对国际标准Natural gas — Calculation of thermodynamic properties — Part 1: Gas phase properties for transmission and distribution applications（ISO 20765-1:2005）中理想气体比热容、焓、熵的计算公式进行介绍，并根据该标准中比热容的计算公式，经过严格的数学推导，分别提出 3 个新的理想气体焓、熵计算公式，以帮助读者加深对比热容、焓、熵计算公式的理解。第 2 篇分为 3 章内容，主要介绍计算机辅助编程，选取MATLAB进行讲解。第7章对MATLAB编程中用到的格式输出函数、人机交互对话、Excel表格读取、多项式求根、非线性方程求解等主要函数进行介绍；第8章详细介绍MATLAB中的实时编辑器，包括实时脚本的建立、编写代码、运行代码、调试代码、插入控件、格式化文件、发布代码等内容；第9章采用M文件和实时编辑器分别对MBWRSY状态方程和PR状态方程进行实例编程，并对代码进行解释，使读者能够快速掌握编程的技巧，解决类似辅助计算的编程问题，避免走“编程要学习大量算法”的弯路，尽量让读者把时间花在对专业知识的学习上，而非计算机编程上。

本书从开始至成稿经历了十几年的打磨。在这十几年中，西南石油大学贺三教授、贾文龙教授，上海交通大学顾安忠教授，中国石油大学（华东）李玉星教授、唐建峰教授，中国石油大学（北京）宫敬教授、李兆慈教授，西安石油大学王寿喜教授，中国石油规划设计总院原院长苗承武高级工程师，白改玲教授级高级工程师，上海石油天然气有限公司原总工程师郭揆常教授级高级工程师，安徽省充换电有限责任公司曹根苗副总经理等，曾在本书编写的不同阶段给予指导和帮助，在此一并致以崇高的谢意。

由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，欢迎广大读者对书中内容提出宝贵意见和建议，以便进行修改，编者邮箱：yuanvmin@hotmail.com。

苑伟民

2025年1月