第二章 流体的p-V-T关系2.5.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,河北理工大学,化工系,化工热力学,第二章 流体的热力学性质,第四节,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.5,液体的,P-V-T,性质,与气体相比：,摩尔体积容易测定；,除临界区外，压力与温度对液体容积性质影响不大；,体积膨胀系数和压缩系数的值很小，几乎不随温度压力变化。,液体,PVT,性质，在工程上常采用方法,图表法,结构加和法,经验关联式,普遍化关系式,立方型状态方程（,SRK,、,PR,）,准确度不高,1 Tait,方程,：,D,、,E,给定温度下的常数,、,指定温度下，该液体在对比态时的体积和压力。,2 Chueh-Prausnitz,方程,经验关联式,3 Rackett,方程,不适于,Zc,T,c,和,P,P,c,）,泡点、露点，等温线（,T=T,c,、,T T,c,、,T T,c,）,P,P,P,T,T,V,V,纯物质的,P-T,图,纯物质的,P-V,图,总 结,(,续,),2,、状态方程（,EOS,）的基本用途是,P-V-T,计算，但更大意义在于作为推其它性质的模型；,立方型状态方程因形式简单、计算方便受到工程上的重视，特别是,SRK,和,PR,由于适用汽液两相，能用于汽液平衡；,多常数方程在使用范围和计算准确性方面有优势应用时应根据实际情况和方程特点选择,。,总 结,(,续,),形式,Zc,适合范围,缺点,理想气体,1,压力极低的气体,不适合真实气体,van der Waals,方程,0.375,同时能计算汽，液两相,准确度低,Redlich-Kwong,方程,0.333,计算气相体积准确性高，最实用,不能同时用于汽、液两相,Peng-Robinson,方程,0.307,同时用于汽、液两相，广泛应用,Virial,方程,TTc,，,P Tc,仅有一个实根，对应于超临界流体或气体的摩尔体积。,三个重实根,V=Vc,图,P-V,图的超临界等温线,图,P-V,图的临界等温线,T Tc,T=Tc,（,3,）、,T Tc,V,sl,V,x,V,sv,P,*,C,P,V,T,Tc,三个不同实根，发生于两相区,V,大,对应于饱和气相摩尔体积,V,小,对应于饱和液相摩尔体积,V,中,无物理意义。,总 结,(,续,),立方型方程的公式解法,设一立方型方程,可化为如下形式,为了便于求解，令,其中,则,x,可表示为,总 结,(,续,),立方型方程的迭代法,否,是,设,初值,公式,h,0,.,？,Z,0,=1,Z,1,|Z,0,-Z,1,|,V=,Z,1,RT/P,Z,1,h,1,公式,Z,2,至,|,Z,n-1,-,Z,n,|,止。,总 结,(,续,),总 结,(,续,),3,、,对应态,原理：在相同对比温度、对比压力下，任何气体或液体的对比体积（或压缩因子）是相同的。,意义：由于对,应,态原理的计算更接近于事物的本质，因此,流体的性质在对比状态下更便于比较和预测。,对比态原理的理念,在化工热力学占有重要位置。存在对应态关系的,不仅,有,Z,性质，,还有,其它对比热力学性质。,Z,是最基本的，是推算其它性质的模型。,三参数对比态原理：三参数,T,r,、,P,r,、,了解方程的特点和应用范围，学会根据实际情况选择方程。,查阅有关文献的两参数压缩因子图,（,Z c=0.27,）,图,2-7,和图,2-8,总 结,(,续,),总 结,(,完,),4,、真实气体混合物,P V T,关系的,研究思路,是将混合物看成一个虚拟的纯物质，得到虚拟特征参数后即可用对比态原理的普遍化方法和状态方程解之。,（因为普遍化方法只与对比态温度、对比态压力有关，而与物质本身无关）,混合规则,是计算混合物性质中最关键的一步。,习题,习 题,解：,（,1,）,摩尔体积,V,mol,？,已知条件求得,V,得到,n,T,r,，,p,r,（,2,）,Virial,方程,1,将压力为,2.03MPa,、温度为,477K,的,2.83m,3,的,NH,3,压缩到,0.142m,3,，若温度为,448.6K,，则其压力为多少？（,1,）,RK,方程（,2,）普遍化关系式。,B,0,，,B,1,Tr,B,，,Z,，,n,V,2,Tr,B,0,，,B,1,B,NH,3,处于非理想状态。,如：,1atm,，,25,，似为理想状态,习题,2,计算,0.30,（摩尔分数）,N,2,和,0.7,（摩尔分数）,n-C,4,H,10,所组成的二元气体混合物在,188,、,6.89,10,3,kPa,下的摩尔体积。（,1,）理想气体定律；（,2,）截断至第二项的,Virial,方程；（,3,）虚拟临界常数法（,Kay,规则）。,习 题,解：,V,维里方程混合规则,（,1,）,（,2,）,B,12,B,Z,（,3,）,Z,V,（其中,）,习 题,3,估算氨在,293K,下蒸发前后体积的变化量。已知氨在,293K,下的蒸气压为,8.57105Pa解：,蒸发前后体积的变化量,需要分别求得蒸发前后的体积,饱和液体体积和蒸气的体积。,饱和液体体积：,气体体积：,修正的,Rackett,方程,状态方程，普遍化关联式,1,在,400,、,4.053MPa,下，甲烷气体的摩尔体积。分别用如下三种方法求出,（,1,）用理想气体方程；（,2,）用,RK,方程；（,3,）用,Virial,方程的二项截断式，其中的,virial,系数用,Pitzer,普遍化关系式计算。,作 业,2,某压缩机,1h,处理,453.6kg,含有,75%,（摩尔分数）的乙烷的丙烷,-,乙烷混合物。气体在,5.066103kPa,，,100,下离开压缩机，试求,1h,离开压缩机的气体体积。（分别用,Kay,规则、混合物的第二,virial,系数法、,RK,方程）,