化工热力学

合集下载

化工热力学

化工热力学

化工热力学化工热力学的第一个问题就是热能的转换。

它包括各种形式的热量之间的转换,如物质之间、设备之间、管线之间、以及反应容器内的气体之间的热量转换,因此这一章讨论各种传热问题。

化工热力学的第二个问题是研究反应中能量的传递问题,包括原料与产品的化学反应,产品与副产品的物理加工过程。

化工热力学的第三个问题是研究物质在溶液、悬浮液和气体中的分散与凝聚,其中包括固体物质的溶解、离析、沉降、升华、凝结、胶体化以及气体中的扩散等问题。

化工热力学的第四个问题是研究燃烧问题,包括燃烧方法的选择、燃烧室的设计和热量的测量等问题。

高温时空气中水蒸气液化变成饱和液态水。

温度降低到100 ℃以下时,液态水全部结冰。

水的结晶温度随压力升高而降低,纯净的水在一定的压力下有固定的熔点,温度在一定范围内变动,由于结构不同,在不同的条件下会发生物理性质上的变化,可制成很多晶体。

如常见的冰、干冰、雪、盐等,熔点不同。

水蒸气在一定条件下可以直接变成水。

水蒸气凝结时要吸收热量。

用途很广,人类生活和生产中大量需要各种各样的水。

水有许多不同的状态,有冰、水汽、水滴、雾、露、湿空气、液态水、盐水、海洋水、地下水、泉水、河流、湖泊、溪水、海水等。

水与水之间有密切的联系,如果我们能够科学地使用水资源,就会避免许多水灾害。

水有自己的运动规律,按照这些规律来观察和认识水,将会给人们带来很大的好处。

在过去的十几年里,世界上许多国家面临着水资源不足的危机。

为了减少用水,保护水资源,世界各国都非常重视节约用水。

全世界每年缺水约500亿立方米。

在干旱的北非、中亚和南美一些地区,每天至少损失100万人口的饮用水。

我国也面临着严峻的缺水问题。

我国人均水资源占有量仅为世界人均量的四分之一。

3。

化学分析是对实验中所得到的数据进行分析和处理,从而得出结论或者通过一定的推理,证明某种结果是否符合事实。

4。

溶液在一定条件下能够导电,且当两种液体互相接触时会发生放热现象,把这两种液体分开的方法叫做分液。

化工热力学知识要点

化工热力学知识要点

化工热力学知识要点1、化工热力学的研究方法:宏观研究方法 微观研究方法。

2、热力学体系:孤立体系(无物质无能量) 封闭体系(无物质 有能量) 敞开体系(有物质 有能量)。

3、体系 环境:在热力学分析中,将研究中涉及的一部分物质(或空间)从其余物质(或空间)中划分出来。

其划分出来部分称为体系,其余部分称为环境。

4、状态函数:描述体系所处状态的宏观物理量成为热力学变量(状态函数)。

常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。

5、循环:体系经过一系列的状态变化过程后,最后由回到最初状态,则整个的变化称为循环。

分为正向循环和逆向循环。

6、临界点:气化线的另一个端点是临界点C,它表示气液两相能共存的最高压力和温度,即临界压力cp 和临界温度cT 。

7、临界点的数学表达式:临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。

数学上表示为0=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=cTT V p 022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=cTT V p8、直线直径定律:当以饱和液体和饱和蒸气密度的算术平均值对温度作图时,得一近似的直线。

9、纯物质的p-V-T 图:P 510、理想气体状态方程:RT pV =式中,p 为气体压力;V 为气体摩尔体积;T 为绝对温度;R 为通用气体常数 8.314J/(mol ·K)11、范德华方程(van der Waals 方程):2V ab V RT p --= 其中cc pT R a 642722=;cp RTb 8=。

12、R-K 方程: )(5.0b V V T ab V RT p +--= 其中ccp T R a /42748.05.22=;cc p RT b /08664.0=。

13、维里方程(Virial 方程):++++==321V DV C V B RT pV Z (2-26) 或者 ++++==32'''1p D p C p B RTpVZ式中, 、、、)'()'()'(D D C C B B 分别称为第二、第三、第四、 Virial 系数。

化工热力学

化工热力学
(3)Soave-Redilich-Kwong(SRK)方程 1972年,Soave修正了RK方程中常数a,使a不仅与临界参
数有关,还与物质的蒸气压及外界条件温度相关联,建立 了SRK方程。 ▪ 形式
p RT a V b V (V b)
式中的方程常数b与RK方程的相同,常数a的表达式为
关。虽然有的状态方程可以用于气、液两相,但
较多用于气相,而且准确也高,而活度系数模型 主要用于液体溶液。
(2)意义: 化工热力学解决的三大问题中,以平衡状态下 热力学性质的计算最为重要,它是解决其它问题的基础, 所以在本书中受到特别的重视,所占的篇幅较多,其理由 如下:
▪ 物性及热力学性质是化工工艺设计中不可缺少的基础数据。 化工生产要涉及大量的物质,在过程开发和化工生产中, 若对处理物料的性质不了解,则无法分析流体间物质和能 量的传递,也无法设计分离过程,更无法认识其反应过程。
▪ 超临界流体区:高于临界温度和压力的区域叫超临界流体 区。从液体到流体或从气体到流体都不存在相变化。超临 界流体既不同于液体,也不同于气体,它的密度可以接近 液体,但具有类似气体的体积可变性和传递性质,可以作 为特殊的萃取溶剂和反应介质,与此相应的开发技术有超 临界萃取和超临界反应等。
▪ P-V图上的等温线: 主要有三种, 一是高于临界温度的等 温线T1,曲线平滑,近于双曲线,即PV = 常数,符合理 想气体的状态方程;二是小于临界温度的等温线T3,被 AC和BC线截断为三部分,其中水平段表示气液两相平衡
▪ 模型:经典热力学原理必须与反映系统特征的模 型相结合,才能解决实际问题。因为它只表示了
上述两类热力学性质之间的普遍依赖关系,并不
因具体系统而异。具体系统的这种关系还要由此

化工热力学

化工热力学

化工热力学讲稿0.绪论0.1 热力学发展简史1593年伽利略制造出第一支温度计1784年有了比热容的概念18世纪中期,热质说18世纪末到19世纪中叶,热动说蒸汽机发明,1824年,卡诺提出理想热机,热力学的萌芽1738年,伯努利方程诞生,为其验证能量守恒,即热力学第一定律1824年出项第一个热功当量,焦耳进行试验测定1850年克劳修斯证明了热机效率,1854年正式命名了热力学第二定律1913年能斯特提出热力学第三定律1931年Fowler提出热力学第零定律0.2化工热力学的主要内容热力学第一定律和热力学第二定律。

与物化不同之处在于要讨论系统与环境既有物质交换又有能量的情况,偏重的是在实际工程上的应用。

0.3 化工热力学的研究方法及其发展微观与宏观相结合微观:分子热力学宏观:经典热力学量子力学的发展液位化工热力学的研究提供了新的途径,0.4 化工热力学在化工中的重要性定性定量0.5 热能转换的基本概念一、热力系、状态及状态参数(一)热力系与工质1、工质:在物化学习当中我门知道热机就是将热能转变为机械能的设备,如气轮机、内燃机等都是热机。

在热机中要使热能不断的转变为机械能,需要借助于媒介物质。

实现能量转换的媒介物质就是工质。

例如在卡诺热机当中的工质就是理想气体。

不同性质的工质对能量转换的效果有直接影响,工质性质的研究是本学科的重要内容之一。

原则上,气、液、固三态物质都可以作为工质,但热力学中,热能与机械能的转换是通过物质体积变化来实现的,为使能量转换快速而有效,常选气态物质为工质。

在火电厂中,由于工质连续不断的通过热力设备膨胀做功,因此,要求工质应有良好的膨胀性和流动性,此外,还要求工质热力性质稳定,无毒,无腐蚀,价廉、易得等。

因此,目前火电厂中采用水蒸气作为工质。

水在锅炉中吸热生成蒸气,然后在气轮机中膨胀推动叶轮向外做功,做功后的乏汽在宁汽器中向冷却水放热又凝结为水。

在这一系列中,炉膛中的高温烟气是向工质提供热量的高温热源,气轮机是实现能量转换的热机,凝汽器中的冷却水是吸收工质所释放的废热的低温热源,通过工质的状态变化及它和高温热源、低温热源之间的相互作用实现了热能向机械能的连续转换。

化工热力学公式总结

化工热力学公式总结

化工热力学公式总结1.热平衡公式:对于封闭系统,内能变化等于热变化和功变化之和。

即:ΔU=Q-W其中,ΔU表示内能变化,Q表示系统吸收或放出的热量,W表示系统对外做功。

2.热容公式:热容是单位质量物质温度变化1°C所吸收或放出的热量。

Q=mCΔT其中,Q表示吸收或放出的热量,m表示物质的质量,C表示热容,ΔT表示温度变化。

3.平衡常数(K)公式:对于化学反应:aA+bB↔cC+dD反应的平衡常数(K)定义为反应物浓度的乘积与生成物浓度的乘积之比:K=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b其中,[A]、[B]、[C]、[D]表示反应物和生成物的摩尔浓度。

4.反应焓变(ΔH)公式:反应焓变是化学反应进行过程中吸热或放热的量。

根据焓守恒定律,反应焓变可以通过反应物和生成物焓变的差值表示:ΔH=ΣnΔHf(生成物)-ΣmΔHf(反应物)其中,n和m为反应物和生成物的系数,ΔHf表示物质的标准生成焓。

5.反应熵变(ΔS)公式:反应熵变是化学反应进行过程中熵的变化。

根据熵守恒定律,反应熵变可以通过反应物和生成物熵变的差值表示:ΔS=ΣnS(生成物)-ΣmS(反应物)其中,n和m为反应物和生成物的系数,S表示物质的熵。

6.反应自由能变(ΔG)公式:反应自由能变是化学反应进行过程中自由能的变化,可以通过反应物和生成物的自由能差值表示:ΔG=ΣnG(生成物)-ΣmG(反应物)其中,n和m为反应物和生成物的系数,G表示物质的自由能。

7.热力学平衡公式:对于可逆反应,根据吉布斯自由能变可以推导出热力学平衡公式:ΔG=ΔH-TΔS其中,ΔG为反应的吉布斯自由能变,ΔH为反应的焓变,ΔS为反应的熵变,T为温度。

以上是化工热力学中常用的公式总结,这些公式在研究和设计化工过程中起到了重要的作用。

通过应用这些公式,可以计算和预测系统的热力学性质和能量转化,从而优化化工过程的设计和操作。

同时,这些公式也为研究反应机理和确定过程条件提供了理论基础。

化工热力学-讲义

化工热力学-讲义

恒温过程
绝热压缩
p
g
f
1
V
过程 等温压缩
温度
轴功
绝热压缩
多变压缩
(1)等温压缩
(2)绝热压缩
(2)绝热压缩
p
g
H
F
E
D
节 省 的 功
C
I
f
G B
V
A
(1)单级压缩
(2)两级压缩、中间冷却
节流膨胀
绝热,不做功,典型的不可逆过程。重要特征:焓不变。
节流膨胀
绝热做功膨胀
(1)节流膨胀
教材P121
热机 热机 功源
4.6.1 熵产生
能量不仅在数量上具有守恒性,而且在质量上具有品位性 能量 总是从高品位向低品位转化,从有效能向无效能转化 熵 做功能力的大小,熵的大小表示无效能的大小
4.6.2 熵平衡
高温 463.15K
装置
冷却水 273.15
4.7.1 理想功
完全可逆过程的封闭体系, 非流动过程 可逆传热
2.2流体的状态方程式(EOS)
2.2流体的状态方程式(EOS)
2.2.3立方型方程
vdW
RK
SRK
G PR
2.2流体的状态方程式(EOS)
2.2.3立方型方程
vdW
RK
SRK
G PR
2.2流体的状态方程式(EOS)
2.2.3立方型方程
vdW
RK
SRK
G PR
2.2流体的状态方程式(EOS)
恒p
状态 1’ 状态 2
解:
简单的讨论:
初态
1
本题结论
适用条件
恒p
状态 1’

化工热力学

化工热力学
3.1 热力学及其特性 3.2 热力学的分支
6
3.1 热力学及其特性
热力学主要是研究热现象和能量转换的。 热力学以宏观体系作为自己的研究对象,就 其内容而言,它涉及到热机的效率,能源的利 用,各种物理、化学乃至生命过程的能量转 换,以及这些过程在指定条件下有没有发生 的可能性。 ⑴严密性 ⑵完整性 ⑶普遍性 ⑷精简性
绪论
化工热力学在课程链上的位置 化工热力学发展简史 化工热力学的特性和分支 化工热力学在化学工程中的地位 化工热力学的基本内容 化工热力学的优点和局限性 热力学的研究方法 学习化工热力学的目的和要求 名词、定义和基本概念
37
6 化工热力学的优点和局限性
6.1 优点 6.2 局限性
38
6 化工热力学的优点和局限性
25
5 .化工热力学的基本内容
(2)判断过程进行的方向和限度
建立在热力学第二定律上的一些热力学函 ( ∆S 、∆G等)是判定过程进行方向与限度、 确定平衡状态的依据。 在化工单元操作及反应器设计中,平衡状 的确定、平衡组成的计算、多组元相平衡数据 的求取均是不可少的内容。
26
5 .化工热力学的基本内容
9
这四大定律使热力学成为一门逻辑性强而完整的科学。
3.1 热力学及其特性
⑶普遍性
表现在热现象在日常生活中是必不 可缺少的。热力学的基本定律、基本理 论,不但能够解决实际生产中的问题, 还能够解决日常生活中的问题,甚至用 于宇宙问题的研究。
10
3.1 热力学及其特性
⑷精简性
表现在热力学能够定性、定 量地解决实际问题。
27
5 .化工热力学的基本内容
60年代 乙烯直接氧化法在工业上得到应用, 这种方法不在使用氯,主要反应有二步: 乙烯 环氧乙烷 乙二醇 70年代 由乙烯直接合成乙二醇成功,产品 收率也从乙烯氧化法的75%提高到90%,这意味 着每公斤乙二醇所消耗的乙烯数量比以前降低 了17%。

高等化工热力学

高等化工热力学

热力学的历史与发展
总结词
热力学的历史可以追溯到18世纪,它的发展经历了多 个阶段,包括经典热力学、统计热力学和高等化工热 力学等。
详细描述
经典热力学是热力学的早期阶段,主要研究热能和机械 能之间的转换。统计热力学则从微观角度研究热现象的 本质和规律。高等化工热力学是在经典热力学和统计热 力学的基础上发展起来的,它结合了化学反应的特点和 热力学的原理,为化工生产提供了理论基础和优化方案 。随着科技的发展,热力学的研究领域不断扩大,涉及 到新能源、节能减排、环保等领域,为人类社会的可持 续发展做出了重要贡献。
03
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出,在封闭系统中, 自发过程总是向着熵增加的方向进行, 即系统总是向着无序程度增加的方向 演变。
热力学第二定律也可以表述为,不可 能从单一热源吸收热量并使之完全转 化为功而不产生其他影响。
热力学第二定律的应用
01
热力学第二定律在化工过程中有着广泛的应用,如热量传递、物质分 离和化学反应等。
THANKS
感谢观看
热力学第一定律的应用
热力学第一定律在化工生产中有着广泛的应用,如热力发电、蒸汽动力、制冷技术等。通过热力学第 一定律,我们可以分析各种热能转换装置的工作原理和效率,优化装置的设计和运行参数,提高能源 利用效率。
在化工生产中,热力学第一定律可以帮助我们分析反应过程的能量平衡,预测反应过程中的能量变化 和热量需求,为反应过程的优化提供理论支持。
高等化工热力学
• 热力学基础 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 化学平衡 • 相平衡 • 热力学在化工中的应用
01
热力学基础
热力学的定义与目的
总结词
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第1章绪论本章目的了解化工热力学的过去,现在和将来本章主要内容(1) 简要发展史(2) 化工热力学的主要内容(3) 化工热力学研究方法及其发展(4) 化工热力学的重要性1.1热力学发展简史了解热力学研究是从温度、热的研究开始的,结合蒸汽机的发明,为热机的设计和使用,一开始就与工程紧密结合。

热力学三个定律的提出为能与功的转换作出定性及定量的指导,并发展为工程热力学。

与化学相结合,产生了化学热力学,增加了化学变化的内容。

与化学工程相结合,产生了化工热力学,特别是增加了相平衡内容。

1.2 化工热力学主要内容化工热力学包括:(1) 一般热力学中基本定律和热力学函数。

(2) 化学平衡和相平衡,特别是各种相平衡计算,即不同条件下各相组成关系。

(3) 能量计算,不同温度、压力下焓的计算。

(4) 部分工程热力学内容,例如冷冻。

(5) 为进行上述运算,需要P-V-T关系、逸度、活度等关系。

为进行化工热力学及化学工程计算,需要大批热力学及传递性质数据,因此有关的内容形成了化工热力学的一个分支-化工数据。

1.3 化工热力学的研究方法及其发展注意:化工热力学研究过程中有经典热力学和分子热力学之外,前者不研究物质,不考虑过程机理,只从宏观角度研究大量分子组成的系统,达到平衡时表现的宏观性质。

大体上是从某种宏观性质计算另外一些宏观性质,或以经验、半经验方程为基础,用实验值进行回归以便内插计算。

分子热力学是从微观角度应用统计的方法,研究大量粒子群的特性,将宏观性质看作是微观的统计平均值。

由于理论的局限性,统计力学及数学上的困难,目前使用还是局部的或近似的。

两者难于严格区分,互相渗透,本课程还是以经典热力学方法为主,但也利用分子热力学内容。

1.4 化工热力学的重要性化工热力学是定性的学科,更是定量的学科。

化工热力学在化工设计(计算)中物料衡算、热量衡算及各种计算中必不可少。

本章总结学习本课程后,应再返回绪论,重新认识化工热力学,也可自己对化工热力学作出总结。

第2章流体的p –V -T关系本章目的能熟练掌握流体(特别是气体)的各种类型的P、V、T关系(包括状态方程法和对应状态法)及其应用、优缺点和应用范围。

本章主要内容(1) 通过纯物质的p –V –T图、p –V图和p –T图,了解纯物质的p –V –T关系。

(2) 掌握维里方程的几种形式及维里系数的物理意义。

(3) 熟练运用二阶舍项的维里方程进行pVT计算。

(4) 理解立方型状态方程的普遍特点。

(5) 重点掌握RK方程一般形式和迭代形式的使用。

熟练运用RK方程进行气体的pV T 计算。

(6) 掌握RKS和PR方程。

并能运用RKS和PR方程进行纯流体的pVT计算。

(7) 掌握偏心因子的概念。

(8) 理解对比态原理的基本概念和简单对比态原理。

(9) 熟练掌握三参数的对应状态原理和压缩因子图的使用。

(10) 熟练运用普遍化状态方程式解决实际流体的pVT计算。

(11) 初步了解液体的pVT关系。

(12) 掌握混合物的pVT关系。

重点掌握kay规则、气体混合物的第二维里系数和立方型状态方程的混合规则。

在化工过程的分析、研究与设计中,流体的压力p、体积V和温度T是流体最基本的性质之一,并且是可以通过实验直接测量的。

而许多其它的热力学性质如内能U、熵S、Gibbs 自由能G等都不方便直接测量,它们需要利用流体的p –V –T数据和热力学基本关系式进行推算。

因此,流体的p –V –T关系的研究是一项重要的基础工作。

2.1 纯物质的p –V –T关系纯物质在平衡态下的p –V –T关系,可以表示为三维曲面,如图2-1。

图2-1 纯物质的p –V –T图曲面上分单相区及两相共存区。

曲线AC和BC代表汽液共存的边界线,它们相交于点C,C点是纯物质的临界点,它所对应的温度、压力和摩尔体积分别称为临界温度T c、临界压力p c和临界体积V c。

将p –V –T曲面投影到平面上,则可以得到二维图形。

图2-2和2-3分别为图2-1投影出的p –T图和p –V图。

图2-3 纯物质的p –V图图2-2 纯物质的p –T图图2-2中的三条相平衡曲线:升华线、熔化线和汽化线,三线的交点是三相点。

高于临界温度和压力的流体称为超临界流体,简称流体。

如图2-2,从A点到B点,即从液体到汽体,没有穿过相界面,即是渐变的过程,不存在突发的相变。

超临界流体的性质非常特殊,既不同于液体,又不同于气体,可作为特殊的萃取溶剂和反应介质。

近些年来,利用超临界流体特殊性质开发的超临界分离技术和反应技术成为引人注目的热点。

图2-3是以温度T为参变量的p –V图。

图中包含了若干条等温线,高于临界温度的等温线曲线平滑并且不与相界面相交。

小于临界温度的等温线由三个部分组成,中间水平段为汽液平衡共存区,每个等温线对应一个确定的压力,即为该纯物质在此温度下的饱和蒸气压。

曲线AC和BC分别为饱和液相线和饱和气相线,曲线ACB包含的区域为汽液共存区,其左右分别为液相区和气相区。

等温线在两相区的水平段随着温度的升高而逐渐变短,到临界温度时最后缩成一点C。

从图2-3中可以看出,临界等温线在临界点上是一个水平拐点,其斜率和曲率都等于零,数学上表示为:0=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂=CT T V p (2-1) 022=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂=CT T V p (2-2) 式(2-1)和(2-2)对于不同物质都成立,它们对状态方程等的研究意义重大。

2.2 气体的状态方程描述流体p –V -T 关系的函数式为:()0,,=T V p f (2-3)式(2-3)称为状态方程(Equation of Satate ,EOS ),用来联系在平衡态下纯流体的压力、摩尔体积、温度之间的关系。

在化工热力学中,状态方程具有非常重要的价值,它不仅表示在较广泛的范围内p 、V 、T 之间的函数关系,而且可以通过它计算不能直接从实验测得的其他热力学性质。

目前存在的状态方程分如下几类:(1) 理想气体状态方程(2) virial (维里)方程(3) 立方型状态方程(4) 多参数状态方程2.2.1 理想气体状态方程假定分子的大小如同几何点一样,分子间不存在相互作用力,由这样的分子组成的气体叫做理想气体。

在极低的压力下,真实气体可以当作理想气体处理,以简化问题。

理想气体状态方程是最简单的状态方程:RT pV = (2-4)有时,在工程设计中,可以用理想气体状态方程进行近似的估算。

另外,它可以作为衡量真实气体状态方程是否正确的标准之一,当→p 0或者∞→V 时,任何真实气体状态方程都应还原为理想气体方程。

2.2.2 维里方程该方程利用统计力学分析了分子间的作用力,具有较坚实的理论基础。

方程的形式为:"+′+′+′+==321p D p C p B RTpV Z (2-5) "++++=321VD V C V B (2-6) "++++=321ρρρD C B (2-7)式中,)(B B ′、)(C C ′、)(D D ′……分别称为第二、第三、第四……维里(virial )系数。

当方程(2-5)~(2-7)取无穷级数时,不同形式的virial 系数之间存在着下述关系:RT B B =′ (2-8a ) ()22RT B C C −=′ (2-8b )()3323RT B BC D D +−=′ (2-8c )从统计力学分析,第二virial 系数表示两个分子碰撞或相互作用导致的与气体理想性的差异,第三virial 系数则反应三个分子碰撞或相互作用导致的与气体理想性的差异。

原则上,方程(2-5)~(2-7)均应是无穷项,但一般在工程实践中,最常用的是二阶舍项的维里方程,其形式为:VB Z +=1 (2-9) p B ′+=1 (2-10a )RTBp +=1 (2-10b ) 实践表明:当温度低于临界温度、压力不高于1.5MPa 时,用二阶舍项的维里方程可以很精确地表示气体的p –V -T 关系,当压力高于5.0MPa 时,需要用更多阶的维里方程。

维里方程不仅可以用于p –V -T 关系的计算,而且可以基于分子热力学利用维里系数联系气体的粘度、声速、热容等性质。

2.2.3 立方型状态方程立方型状态方程是指方程可展开为体积(或密度)的三次方形式。

这类方程能够解析求根,有较高精度,又不太复杂,很受工程界欢迎。

(1) van der Waals 状态方程2Va b V RT p −−= (2-11) 该方程是第一个适用于实际气体的状态方程,与理想气体状态方程相比,它加入了参数a 和b ,它们分别表征分子间的引力和分子本身体积的影响,可以从流体的p-V-T 实验数据拟合得到,也可以由纯物质的临界数据计算得到。

(2) Redlich-Kwong 方程Redlich-Kwong 方程简称RK 方程,其形式为:)(5.0b V V T a b V RT p +−−= (2-12) 式中a ,b 为RK 参数,与流体的特性有关,可以用下式计算:c c p T R a /42748.05.22= (2-13a )c c p RT b /08664.0= (2-13b )RK 方程的计算准确度比van der Waals 方程有较大的提高,可以比较准确地用于非极性和弱极性化合物,但对于强极性及含有氢键的化合物仍会产生较大的偏差。

为了进一步提高RK 方程的精度,扩大其使用范围,便提出了更多的立方型状态方程。

(3) Soave-Redlish-Kwang 方程(1972年)为了提高RK 方程对极性物质及饱和液体p –V –T 计算的准确度。

Soave 对RK 方程进行了改进,称为RKS (或SRK ,或Soave )方程。

方程形式为:()()b V V T a b V RT p +−−= (2-14) 其中, ()()()T p T R T a T ac c αα⋅=⋅=/4278.022 (2-15a )c c p RT b /08664.0= (2-15b ) []25.0)1(1)(r T m T −+=α (2-15c ) 2176.0574.1480.0ωω−+=m (2-15d )式中,ω为偏心因子。

RKS 方程提高了对极性物质及含有氢键物质的p –V –T 计算精度。

更主要的是该方程在饱和液体密度的计算中更准确。

为了便于利用计算机求解,RK 方程和RKS 方程也可以表示成下列形式:⎟⎠⎞⎜⎝⎛+−−=h h B A h Z 111 (2-16a ) Z B V b h m ==(2-16b ) 式中:RTbp B = (2-16c ) 5.22T R ap A = (RK 方程),22TR ap A = (RKS 方程) (2-16d ) 利用上述方程可以进行迭代计算。

相关文档
最新文档