化工热力学常用数据手册
化工热力学主要内容
(1)绪论(2-4学时)(2)流体的P－V－T关系（6-8学时）纯物质的P－V－T性质。
真实气体的状态方程式：真实气体特性，Virial方程式，两常数状态方程式(Van der Waals方程式（简述）、Redlich-Kwong方程式及其修正式)，多常数状态方程式(Benedict-Webb-Rubin方程式、Martin-Hou方程式)。
对比状态原理及其应用：对比状态原理，普遍化关系式及偏心因子。
真实气体混合物的P-V-T关系：虚拟临界常数法，Dalton定律和普遍化压缩因子图，Amagat定律和普遍化压缩因子图，混合规则与混合物的状态方程式（Viriat方程式、Redlich Kwong方程式、Martin-Hou方程式）。
液体的P-V-T性质(3)流体的热力学性质（6-8学时）热力学性质间的关系式：单相流体系统基本方程式，点函数间的数学关系式，Maxwell关系式。
热力学性质的计算：应用Maxwell关系式推求各热力学变量，计算原理及方法，气体热力学性质的普遍化关系。
两相系统的热力学性质及热力学图表：两相系统的热力学性质，热力学性质图表。
(4)化工过程的能量分析（12-14学时）流动体系的能量平衡方程。
（热力学第一定律及其应用）熵变，不可逆性，熵平衡。
（热力学第二定律及其应用）气体的压缩及膨胀。
理想功及损失功：理想功，损失功。
有效能分析：有效能的概念，有效能的计算，有效能损失，有效能效率。
(5)蒸汽动力循环与制冷循环（7-8学时）蒸汽动力循环。
获得低温的两种方法。
制冷循环：逆向Carnot循环（简述），蒸汽压缩制冷循环，多级压缩制冷及复叠式制冷，吸收式制冷。
(6)均相混合物的热力学性质（8-10学时）变组成体系热力学性质间关系式。
偏摩尔性质及化学位：摩尔性质、化学位。
逸度与逸度系数：逸度及逸度系数的定义，纯物质的逸度计算，压力和温度对逸度的影响，理想溶液的逸度、标准态，气体混合物的逸度。
化工热力学——参考资料
1. 绪论统计热力学：用微观观点与统计方法研究热力学的规律，称为统计热力学或分子热力学。
经典热力学：以宏观方法研究平衡态体系的热力学行为称为经典热力学。
热力学：研究热现象的科学。
热力学基本定律＋热力学函数＋基本概念→构成了热力学理论的基础。
工程热力学：研究热能与机械能之间转换的规律和方法。
目的→提高能量转换效率。
化学热力学：热力学理论＋化学现象相结合化工热力学：化学热力学+工程热力学经典热力学→基于可逆过程、平衡态两个重要概念，所得的结果是实际过程所能达到的最大极限，而实际过程往往是不可逆的。
从微观角度，运用统计力学的方法，研究大量粒子群的特征。
2 流体的P-V-T关系热力学性质【直接测量量】：流体的压力P、摩尔体积V、温度T…→实验测量【间接测量量】：焓H，熵S，自由焓G，…2.1纯物质的P-V-T关系图2-1纯物质的P-V-T相图及投影图图2-2 纯物质的P-T相图投影线－三条相平衡曲线，升华线、熔化线和汽化线，三线的交点→【三相点】【临界点C】代表汽液两相能共存的最高压力和温度，即【临界压力pc】和【临界温度T c】。
这个区域以上－超临界流体区【超临界流体区】高于临界压力和温度的区域。
【超临界的流体】●不同于液体和气体－密度可以近似液体●具有类似气体的体积可变性和传递性质，可作为特殊的萃取溶剂和反应介质。
2.2 气体的状态方程•一个优秀的状态方程应是形式简单，计算方便，适用范围广•状态方程按形式、结构通常可分为两类【非解析型】和【解析型】解析型状态方程：1）密度为三次方的立方型方程，2）多常数V irial型方程。
RK方程a、b－常数，与流体的特性有关，由纯物质临界性质计算•适用非极性和弱极性化合物→准确度比van der Waals方程有很大提高•对多数强极性化合物→仍有较大偏差。
SRK方程提高了对极性物质和量子化流体P-V-T计算的准确度。
a－温度的函数PR方程a－仍是温度的函数•对体积表达的更精细的修正→目的是为了提高方程计算Zc和液体密度的准确性。
化工热力学第二章 PVT
第4章流体混合物的热 力学性质 M , fˆ , G , ,
i i i i
给出能量 有效 利用 极限
化 工 热 力 学 的 任 务
2
第二章 内容
§2.1 引言 §2.2 纯流体的P-V-T相图 §2.3 气体状态方程（EOS） §2.4 对应状态原理及其应用 §2.5 真实气体混合物P-V-T关系 §2.6 液体的P-V-T性质
35
§2.3.2 理想气体的状态方程
例2:将1kmol甲烷压缩储存于容积为0.125m3,温度为 323.16K的钢瓶内.问此时甲烷产生的压力多大?其实 验值为1.875x107Pa. 解: nRT 1000 8.314 323.16
V 0.125 （2.150 1.875 107 ） 误差 100% 14.67% 7 1.875 10 P 2.150 107 Pa
重要！
21
§2.2.2临界点及超临界流体
超临界流体（Supercritical Fluid, SCF）
在T>Tc和P>Pc区域内，气体、液体变得不可区分，形成
的一种特殊状态的流体，称为超临界流体。
多种物理化学性质介于气体和液体之间 ,并兼具两者的优
点。具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数 ,具有气 体一样的低粘度和高扩散系数。
现研究较多的超临界流体包括 : CO2 、H2O、 NH3、甲醇、乙醇、戊烷、乙烷、乙烯等。 但受溶剂来源、价格、安全性等因素限制。只 有CO2 应用最多.
临界条件温和Tc=31
℃ ；Pc =7.4MPa。萃取温度低
(3 0℃～ 50℃ )能保留产品的天然有效活性。 溶解能 力强。
惰性（不污染产品） 、价廉易得、选择性良好和产
《实用无机物热力学数据手册》使用说明
《实用无机物热力学数据手册》使用说明1 关于化学反应吸热（或放热）量的计算1.1计算公式根据《手册》P.21式（70）：()()298G G G G G G T T 298T 298H H H -H H -H ⎡⎤⎡⎤∆=∆+-⎣⎦⎣⎦∑∑ｉｉｉｉ生成物反物ｎｎ (1.1)式中：T GH ∆——应理解为实际状态（101.325kPa ，T K ）下的定压化学反应热P,T Q 。
在反应前后温度T 相同时，（因压力均为101.325kPa ）故也可理解为定压化学反应热效应。
化学反应热效应与反应热的区别仅仅在于：热效应是状态量（反应前后的温度、压力必须相同），而反应热是过程量（反应前后的温度、压力不一定相同）。
298G H ∆——为热化学标准状态（101.325kPa ，298K ）下，生成物与反应物的标准生成焓298GH 之差。
按下式计算：()()298G G G 298298H H H ⎡⎤⎡⎤∆=-⎣⎦⎣⎦∑∑ｉｉｉｉ生成物反物ｎｎ(1.2)()GG T298H -H ⎡⎤⎣⎦∑ｉｉ生成物ｎ——化学反应的每个生成物，从反应温度T K 降温到298K 的焓变（放热量）之和。
()G G T298H -H ⎡⎤⎣⎦∑ｉｉ反物ｎ——化学反应的每个反应物，从298K 升温到反应温度T K 的焓变（吸热量）之和。
()G 298H ⎡⎤⎣⎦∑ｉｉ生成物ｎ——化学反应的每个生成物，从反应温度T K 降温到298K 的焓变（放热量）之和。
()G298H ⎡⎤⎣⎦∑ｉｉ反物ｎ——化学反应的每个反应物，从298K 升温到反应温度T K 的焓变（吸热量）之和。
()G G T298H-H ｉ——单个生成物从反应温度T K 降温到298K 的焓变，或单个反应物从298K 升温到反应温度T K 的焓变。
ｉｎ——单个生成物（或单个反应物）的化学计量系数，即：化学反应方程式中，该物质的分子式前面的系数（也就是参与反应的该物质的摩尔数）。
化工热力学总结
当进出物料只有一种时：
1 Q Ws mh gmz mu 2 2
1 q ws h gz u 2 2
4.几种简化形式：
1 p u 2 gz 0 2
1 2 h u 0 2
h q ws
最大供热量为：
QH Ws 4.03510 40.35kJ / s
从环境吸收的热量为：
QL QH Ws 40.3510 30.35kJ / s
第六章重点内容
一、理想功和损耗功
Wid H T0S
对于化学反应来说
Wid H T0S
H T0 S G
2.开系流动过程的能量平衡：
E Q'W
' s i t2 t1 t2 1 2 1 2 h gz u m dt h gz u j m j dt i j i i i j t 1 2 2 j
3.开系稳流过程的能量平衡：
二、开系熵平衡式
dSOpsys Sf Sg (miSi )in (mjSj )out dt i j
对于绝热过程， ΔSf = 0
Sg (mjsj )out (misi)in
j i
对于不可逆绝热过程，ΔSg > 0，有：
(m s )
j
j j out
TL TH TL TH TH TL
制冷效率
热泵的制热系数
例：某热泵功率为10kW，周围自然环境温度为0℃。 用户要求供热的温度为90℃。求此热泵最大的供热 量以及热泵从环境吸收的热量。 解：热泵提供的最大热量，应按逆卡诺循环，即：
化工热力学
i
0
对二元系统：
x1d ln γ1 x2 d ln γ 2 0
用途： 由已知组分的活度系数计算未知组分的活度系数。
4-9-2 不对称超额性质
定义：真实溶液与理想稀溶液的摩尔性质之差
若M=G：
M
G G
is*
E
M M
is*
is
G
E*
xi (G i Gi ) xi RT ln γ* i
is fi
其中上标 is " 理想稀溶液 "
2 溶质的计算：Herry规则
H i , solvent xi
H i , solvent 溶质i在溶剂中的 Herry 常数
4-8
活度系数及其归一化
•
根据参考态不同活度系数分为：
1 对称归一化的活度系数 2 不对称归一化的活度系数
4-8-1对称归一化的活度系数
4-10-4 NRTL方程和Uniquac方程
为了改进Wilson方程，出现了许多修正的Wilson方
程，有代表性的有NRTL和Uniquac方程。
优点： 1.二者和Wilson一样，能进行多元系统的计算。 2.能用于液相分层系统，因此可用于L-L平衡计算。
1.NRTL方程：
ln i
x j jiG ji
2 3 4 ln γ1 2 x2 3 x2 4 x2
其中 2 , 3 , 4 仅是T的函数，求：在同T下溶质组分 的活度系数模型。 解： ∵在低P下，对液体的影响不大，故可按 等T、P处理。由G-D的简化式： 有 x d ln γ 0
i
i
x1d ln γ1 x2 d ln γ 2 0
化工热力学
8
第三章 流体的热力学性若为单位质量的性质，则为强度性质 ，如mol热力学能能，偏mol性质。
3．偏微分、全微分、点函数、状态函数的概念
4．剩余性质的定义式 M E M M
5. 热容的定义式
Cv
U T V
QR
8．正向卡诺循环、逆向卡诺循环
C
1 TC TH
C
TL TH TC
9．蒸汽动力循环，蒸汽压缩制冷循环，深度制冷
循环（林德、克劳特）的工作原理，能用T-S图表示，
会查用T-S图，主要设备与作用。
28
二．有关计算 ☆ 1. 制冷循环：
有关计算q0，qh，G，-ωS（Nt），ε等 ☆ 2. 蒸汽动力循环 ：
10. 有效能与理想功的联系 ΔB=-Wid
11. 有效能衡算 可逆过程
B B
不可逆过程 B B D
12. 有效能效率
B
B
D
1 B
B 考虑数量、质量
13. 热力学效率 （仅考虑数量）
Wac
Wid
产功过程
Wid
Wac
耗功过程
14. 有效能、无效能、理想功、损失功
22
二．有关计算
8．活度与活度系数的概念及定义式
aˆi fˆi / fi 0
9．L—R定则表达式
i
aˆi Xi
xi
fˆi fi0
fˆi
/
fˆ i
id
fˆi id
x i
fi0
f
0 i
L
R
fi
f
0 i
HL
Ki
10. Q函数表达式
Q GE RT
X i ln i
山师化工热力学-2.4~2.5
③混合物的两项维里方程 对纯组分气体
BPC Pr Z 1 RTC Tr
对气体混合物
Bm P Zm 1 RT
2.4 真实气体混合物的PVT关系 2.4.2 状态方程法
1）混合物的维里方程
③混合物的两项维里方程 计算步骤:
Tci Pci Tcij , Pcij , ij P Vci Tr , Trij , Pr Bi , B j , Bij Bm Z m V T Z ci Prij , B 0 , B ' i
2.4 真实气体混合物的PVT关系 2.4.2 状态方程法
1）混合物的维里方程
④应用举例（P32，例2-9） 注意点：要检验此法的适用性，检验 方法是用虚拟临界参数查图2-9进行检验， 图中曲线上方可行。方法：・
PC ,TC Pr ,Tr 对应的点在图中曲线的 上方
Tr
混合物的维里方程适用范围判断图 4 普遍化维理系数使用区 3 （或Vr ≥2）
2.4 真实气体混合物的PVT关系
对纯组分气体 PV=ZRT
对混合物气体 PV=ZmRT
2.4.1 普遍化关系式法
2.4.2 状态方程法
2.4 真实气体混合物的PVT关系 2.4.1 普遍化关系式法
1）虚拟临界常数法 2）道尔顿定律+Z图 3）阿玛格定律+Z图 4）三参数普遍化关系式法 5）应用举例
2.4 真实气体混合物的PVT关系
2.4.2 状态方程法
2）混合物的R-K方程
用于二元系：
am y a11 2 y1 y2 a12 y a22
2 1 2 2
aij ai a j 1 k ij
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常用数据手册D. R. Lide，“CRC Handbook of Chemistry and Physics”，77th ed.，ChemicalRubber Co，该手册是美国化学橡胶公司（Chemical Rubber Co，简称CRC）出版的一部著名化学和物理学科的工具书。
它初版于1913年，以后逐年改版，内容不断完善更新。
该手册资料丰富，查阅方便，为人们提供了可靠的常用基础数据。
全书由目录、正文、附录和索引组成，正文分16个部分。
其中：第3部分是有机化合物的物理常数。
主要内容是有机化合物的物理常数表，收录了1.5万多种有机化合物的物理常数。
第4部分是元素和无机化合物的性质。
主要内容为元素和各种化合物的物理和化学性质、无机化合物的物理常数表。
第5部分是热力学、电化学和动力学。
主要内容有化学物质的标准热力学性质、某些有机化合物的燃烧焓、无机化合物的融化焓、电解质水溶液的当量导电率、电解质的溶解焓等。
第6部分是流体的性质，汇集了流体的各种物理和化学数据。
主要内容有流体的热物理性质、蒸气压、气体在水中的溶解度、某些化合物的临界常数、沸点、熔点、无机物和有机物的气化焓、共沸混合物、流体的粘度等。
第7部分是生物化学和营养。
第8部分是分析化学，包括试剂的制备、酸碱盐的标准溶液、有机分析试剂、酸碱指示剂、荧光指示剂、电化次序、酸碱在水溶液中的解离常数，溶解度表等。
J. A. Dean; “L ange’s Handbook of chemistry”，14th ed，McGraw-Hill New York，1992这是一本著名的化学数据手册，1934年发行第一版。
正文以表格形式为主，共分为11个部分。
其中有(9)热力学性质和(10)物理性质。
每一部分的前面有目次表，书末有主题索引。
该手册的第13版有中译本，名为《兰氏化学手册》，由尚久方等翻译，1991年3月科学出版社出版。
R. C. Reid et.al.，“The properties of Gases and Liquids，” Fourth ed.，McGraw-Hill，New York，1987该书共分11个部分：(1)物理性质的估算；(2)纯组分常数，包括临界性质、偏心因子、沸点、熔点及偶极矩；(3)纯气体的PVT关系；(4)混和物的容积性质；(5)热力学性质；(6)理想气体热力学性质；(7)纯液体的蒸气压和蒸发焓；(8)多组元系统的流体相平衡；(9)粘度；(10)导热系数；(11)表面张力。
书后附有468种物质的物性数据表，涉及了几乎所有类型的热力学性质。
国内外许多论著都引用了该书的内容，特别是它的物性数据表。
Carl L.Yans，“Thermodynamic and Physical P roperty Data”，Gulf Publishing Company，1996这本书分成11个部分：(1)临界性质和偏心因子；(2)气体热容；(3)液体热容；(4)蒸发焓；(5)蒸汽压；(6)液体密度；(7)表面张力；(8)气体的标准生成焓；(9)气体的标准生成Gibbs能；(10) 水中化合物的溶解度；(11)水中化合物的Henry定律常数等。
R. H. Parry，“Chemical Engineer’s Handbook”，6th ed.，McGraw-Hill，New York，1984这是一部权威性的化工参考工具书。
1934年发行第一版。
第6版由R.H.parry主编，对第5版进行了全面修订。
完全重写了蒸馏、萃取、吸收和经济等部分，而且增加了新兴生物工程和三废治理两部分。
全书共分29个部分：换算系数和数据表；数学；理化数据；反应动力学、反应器设计和热力学；流体和流体力学；流体的运输和储藏，散装固体的输送和固体、液体包装，体积降解与体积放大；能的利用、转换和再转换；热传递；传热设备；温度测量；蒸发冷却；冷冻和冷冻过程；蒸馏；传质和气体吸收；液－气体系；液－固体系；干燥固体和气固体系；固－固、液－液体系；过程控制；制造设备用的材料；传动的机器设备；过程经济；三废处理；生化工程等。
化学出版社1992年出版了此书第六版的中译本，书名为《PERRY化学工程手册》。
化学工程手册编辑委员会，《化学工程手册》，第二版，化学工业出版社，北京1996该书的第一版于1989年出版，全书共分作六卷，各卷前均有该卷的目次表。
第一卷的内容为化工基础数据、化工应用数学和化工热力学。
在1996年1月发行的该书第二版中，各篇章都有不同程度的增补。
同时，为了适应化学工程学科的发展需要，增列了生物化工和污染治理两篇；将冷冻内容单独列篇；用列表方式增加了化工用材料的内容，全书虽文字作了精减，但增加了新内容，分为两卷，更便于阅读。
卢焕章等，《石油化工基础数据手册》，化学工业出版社，北京，1982该手册分为两篇。
第一篇介绍各种数据的计算方法。
实用中，多数情况是需要计算混合物的物性数据，故在相应的各章中除介绍纯物质各数据的计算方法外，同时介绍了混合物数据的计算方法，以及温度压力对它们的影响。
第二篇中，以数据表格形式给出了387种化合物的部性质。
气体性质依温度关系给出了热容、粘度和导热系数；液体性质则依温度关系给出了蒸气压、气化热、密度、热容、表面张力、粘度和导热系数。
马沛生等，《石油化工基础数据手册续编》，化学工业出版社，北京，1993 这是A2.7介绍的手册之续编。
其中，新增了552种化合物（有别于原编387种）的21项物性。
全书分为三个部分：第一部分主要介绍物性数据的估算方法。
第二部分是552种化合物的物性。
王福安主编，《化工数据导引》，化学工业出版社，1995该书较为系统地归纳了国内外较新的化工数据方面的研究成果。
介绍的数据关联和估算法均注明了文献出处。
便于读者进一步检索利用。
全书共分十五章：（1）化工数据运算基础；（2）纯物质特性参数；（3）蒸气压；（4）密度；（5）热力学数据；（6）化工过程热效应；（7）汽液平衡数据；（8）表面张力；（9）粘度；（10）导热系数；（11）扩散系数；（12）分子拓扑与物性；（13）人工神经网络与物性；（14）化学平衡数据；（15）化工常用无因次数群。
T. E. Dauberte，R.P. Danner，“Date Compilation Tables of Properties of PureC ompounds”，AIChE，New York，1985这是美国化学工程师学会发行的一部手册。
其中收集了897种物质的物化数据。
给出了每种化合物的沸点、熔点、三相点温度、临界参数、密度、蒸气压、蒸发焓、热容、生成焓、生成Gibbs能等多种性质，并给出了相关数学模型及模型参数，还分别把897个化合物的各种数据列成了表格。
J. Gmehling，U. Onken，“Vapor-Liquid Equilibrium Data Collection”，Part 1～8，DECHEMA，Frankfurt，1977～1984这是原西德化学设备与技术协会（DECHEMA）编辑出版的化学数据丛书，共有六卷。
该丛书除汇集大约8000～9000组数据外，还进行了评价和关联，推荐了几种常用模型的参数值。
本手册是此丛书的第1卷，为常压附近的汽液平衡数据，其中有对各数据组进行热力学一致性检验的结果以及拟合van Laar、Margules、Wilson、NRTL和UNIQUAC五种模型所得到的参数值。
第5卷是液液平衡数据(Liquid-Liquid Equilibrium Data Collection)，第6卷是高压汽液平衡数据（Vapor-Liquid Equilibrium for Mixtures of Low Boiling Substances）。
以上各套书所包括的化合物和数据量都很大，被广泛使用。
David R. Lide，〝CRC Handbook of thermophysical and thermochemical data” CRC Press，1994该手册包括五个部分。
第一部分为符号、单位和术语。
第二部分为纯物质的热力学性质，包括物理常数、Virial系数、热容、蒸发焓、标准生成焓、标准生成Gibbs能等。
第三部分为混合物的热力学性质，包括相平衡、容量性质、量热性质。
第四部分为传递性质。
第五部分为个别物质性质表。
Ihsan Barin，〝Thermochemical Dat a of Pure Substances” Federal Republic of Germany，1993这本手册的前六部分为基本原理、数据介绍、用途举例和参考文献等。
第七部分是纯物质的热力学数据表，给出了1739种物质在不同温度下的热容、焓、标准生成焓、标准生成Gibbs 能、平衡常数等性质。
Data for many common chemicals are given by▪R.H. Perry and D. Green, Perry’s Chemical Engineer’s Handb ook, 7th ed., Sec. 2, McGraw-Hill, New York, 1996▪N.B. Vargaftik, Handbook of Physical Properties of Liquids and Gases, 2nd ed., Hemisphere Publishing Corp., Washington, DC, 1975Data for refrigerants appear in▪the ASHRAE Handbook: Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, 1993vapor-liquid equilibrium data collection。