Колесников И.М. Термодинамика равновесно-неравновесных процессов в газонефтяных и физико-химических системах флюидов

Учебное пособие. — М.: МАКС Пресс, 2011. — 241 с. — ISBN 978-5-317-03586-0.Фундаментальные теоретические исследования и применения законов и принципов к описанию поведения флюидов (газов, жидкостей и их смесей) в разных системах (газовые и нефтяные месторождения, газоконденсатные месторождения, трубопроводный транспорт, установки по переработке газа, нефти и газовых конденсатов и другие) разрабатываются на базе термодинамики равновесно и неравновесно протекающих процессов, гидродинамики и физико-химии протекающих процессов, физико-химических закономерностей, коллоидной химии и физики.
Для замкнутых систем, к которым относят месторождения, до их вскрытия, для систем, в которых проходят процессы в системе с постоянным объёмом для расчётов состава и свойств таких систем широко применяют методы равновесной термодинамики, формальной кинетики, коллоидной химии с математическим их описанием и созданием необходимых моделей для более чёткого выяснения механизма протекания термодинамических, коллоидно-химических, физических и физико-химических процессов.
Для открытых систем и процессов, протекающих в открытых системах, разрабатываются методы неравновесной термодинамики, гидродинамики, массопереноса, теплопереноса флюидов в условиях стационарного и нестационарного потока. В термодинамике необратимых процессов даётся количественное описание затраченной и потерянной энергии, полезно используемой работы (качество работы или работоспособность системы) и потерянной работы. Математическое описание процессов, протекающих термодинамически необратимо, особенно важно при эксплуатации месторождений нефти и газа, при переработке газа методами их ожижения, при транспортировке флюидов, при переработке нефти и газа на нефтеперерабатывающих комплексах, при термических воздействиях на пласты флюидами. Важная роль в описании потоков флюидов принадлежит уравнениям гидродинамики и теплодинамики, которые позволяют выявлять механизмы течения флюидов в стационарных и нестационарных условиях, создавать методы повышения эффективности проведения процессов с флюидами.
Настоящее учебное пособие посвящено разработки фундаментальных основ описания потоков флюидов и физико-химических процессов, протекающих в системе флюидов, при обычных условиях и при повышенных давлениях и температурах. Теоретические основы в учебном пособии подкрепляются задачам и решениями задач.
В книге разработано новое направление в термодинамике физико­химических и нефтегазовых процессов для создания уравнений равновесно неравновесно протекающих процессов в флюидных системах, для функционалов (W и Q) и термодинамических функций (U,H,S,A,G). Созданы подробные математические описания равновесных и неравновесных процессов с целью расчета количества качественной и потерянной работы, теплоты и свободной внутренней энергии при разных условиях. Введено понятие «качество работы» или работоспособность. Сформулирован 4-й закон термодинамики. Описаны термодинамические методы для расчета нефтегазовых и газонефтеперерабатывающих процессов, протекающих при повышенных давлениях и при высоких температурах в газовых и жидких системах. Рассмотрена термодинамика потока энергии в форме теплоты и энтропии с учетом кинетики процессов. Кратко освещены методы термодинамики само- и несамопроизвольно протекающих процессов и координированных систем. Отдельные разделы книги имеют задачи с решениями.
Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей нефтегазового профиля.