实际气体状态方程.pptx

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,*,*,*,理想气体概念,两个假设,1：气体分子是一些弹性，不占有体积质点,2：分子相互之间没有作用力（引力和斥力）,实质：是实际气体压力p 0或比体积v ,时极限状态气体,第1页,实际气体状态方程,工程中惯用气体工质,1：压力相对较低，压力相对较高，性质靠近理想气体（如空气，燃气，湿空气等）,2：压力相对较高，温度相对较低，不恪守理想气体性质（如水蒸气，各种制冷工质等）,第2页,实际气体状态方程,范德瓦尔方程,BWR方程,维里方程,第3页,范德瓦尔方程,简称范氏方程,，,是荷兰物理学家范德华于1873年提出一个实际气体状态方程。范氏方程是对理想气体状态方程一个改进，特点在于将被理想气体模型所忽略气体分子本身大小和分子之间相互作用力考虑进来，方便更加好地描述气体宏观物理性质。,第4页,研究过程,：考虑分子本身体积,2：考虑分子间相互作用力,第5页,建立模型,下面以理想气体状态方程为基础，推导范氏方程。若把气体视为由体积无限小、相互之间无作用力分子组成，这种模型便是理想气体模型，与其相对应状态方程是：,PV=RT,第6页,若抛弃,第,一个假设，把组成气体分子视为有一定大小刚性球（其半径称为范德华半径），用b 表示这些“球”体积，上面方程便改写为：,P=,第7页,在这里，每个分子“占有体积”v 被所谓排斥体积”v-b 代替，反应了分子在空间中不能重合。若气体被压缩至体积靠近分子体积之和（即分子间空隙v-b 趋向于0），那么其压强将趋于无穷大。,第8页,下一步，我们考虑原子对之间引力。引力存在会使分子平均,亥姆霍兹自由能,下降，降低许正比于流体密度。但压强大小满足热力学关系,第9页,式中A*为每个分子亥姆霍兹自由能。由此得到，引力使压强减小量正比于1/v。记该百分比常数为a，可得,得出表示式,第10页,范德华方程详细形式为,分子势力范围 （占有空间）,分子本身体积,第11页,惯用,形式为,第12页,适用范围,范氏方程对气-液临界温度以上流体性质描写优于理想气体方程。,对温度稍低于临界温度液体和低压气体也有较合理描述。,不过，当描述对象处于状态参量空间(P,V,T)中气液相变区（即正在发生气液转变）时，对于固定温度，气相压强恒为所在温度下饱和蒸气压，即不再随体积V（严格地说应该是单位质量气体占用体积，即比容）改变而改变，所以这种情况下范氏方程不再适用。,第13页,在流体力学中应用,在流体力学中，范氏方程能够作为可压缩流体（如液态高分子材料）PVT状态方程。这种情况下，因为比容V 改变不大，可将方程简化为：(p+A)(V-b)=CT,其中p 为压强，V 为比容，T 为温度，A、B、C 均为与对象相关参数。,第14页,后人研究修正,雷德利希-邝氏方程,雷德利希-邝氏方程于1949年被提出，是对于当初其它物态方程一个较大改进形式。因为它相对简单数学形式，它依然引发了很多人兴趣。即使比范德华方程更优越，不过因为它在包括液相情况里表现得不太好，所以不能用于准确计算气液平衡。然而，它依然能够在包括单独液相情况里发挥作用。,第15页,当压强对临界压强比值小于温度对临界温度比值二分之一时，即：,雷德利希-邝氏方程能够充分胜任计算气相属性。,第16页,索阿维对雷德利希-邝氏方程修正,这里,w,是该种物质偏离系数（英语：Acentric factor）。索阿维修正原始形式为：,引入函数是为了与烃蒸发压强相适应，事实证实这个方程在这些物质相关计算中愈加准确。,第17页,彭-罗宾逊物态方程,第18页,这里，,w,是物质偏离系数，R是气体常数，Z=PV,/,RT是压缩因子。,彭-罗宾逊方程于1976年被导出，主要是为了以下几个目标4：,1.,参数应该能够用临界参量和偏离系数表示；,2,模型能够在临界状态附近表示较高准确度，尤其是对于压缩因子和流体密度计算；,3,混杂要求不应该引用比二元相互作用参量愈加复杂参数，而应该独立于温度、压强和物质组分；,4,方程应该能够适合用于全部流体（比如天然气）性质。,即使它总来说在预测许多流体密度方面表现得愈加好，不过在大多数部分，彭-罗宾逊方程效果和索阿维方程相同，尤其是在针对非极化物质计算方面。,第19页,第20页,第21页,第22页,第23页,第24页,第25页,第26页,第27页,第28页,第29页,第30页,第31页,第32页,第33页,BWR方程,第34页,维里型方程,第35页,