等温闪蒸和部分冷凝过程(课堂PPT)
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气体的等温变化课件
在化学反应动力学研究中，气体的等温变化原理被用于研 究化学反应速率与温度的关系，为化学反应机理和动力学 模型的研究提供重要依原理是研究热力学性质 和状态方程的重要基础，如范德华方程、维里方程等。
在日常生活中的应用
压力锅
温度调节
压力锅是利用气体的等温变化原理来 提高烹饪效率的厨房用具。通过加压 烹饪，可以缩短烹饪时间并保持食物 的营养和口感。
验结果的影响。
数据记录
准确记录实验数据，避 免遗漏或误差。
实验后处理
实验结束后，应关闭气 瓶阀门，清理实验装置
，确保实验室整洁。
04
等温变化的实验结果分析
实验数据记录与整理
数据记录
在实验过程中，需要详细记录气体的 温度、压力和体积等数据，确保数据 的准确性和完整性。
数据整理
将实验数据整理成表格或图表形式， 便于分析和比较不同条件下的实验结 果。
在日常生活中，温度调节设备如空调 、暖气等都利用了气体的等温变化原 理。通过调节温度和压力，实现室内 温度的调节和控制。
气球和飞艇
气球和飞艇利用气体的等温变化原理 来调节浮力和姿态。通过充气和放气 ，气球和飞艇可以实现升空、悬浮和 下降等动作。
感谢您的观看
THANKS
如化工、制药、食品加工 等领域，利用等温变化原 理进行气体分离、液化、 压缩等操作。
科学实验研究
在实验室中模拟等温变化 过程，研究气体性质和反 应机理。
02
理想气体定律
理想气体定律的表述
理想气体定律的表述
在等温、等压条件下，气体的体积与气体的物质的量成正比。
公式表示
V1/n1=V2/n2 或 p1V1=p2V2
理想气体定律的适用范围
适用范围
在日常生活中的应用
压力锅
温度调节
压力锅是利用气体的等温变化原理来 提高烹饪效率的厨房用具。通过加压 烹饪，可以缩短烹饪时间并保持食物 的营养和口感。
验结果的影响。
数据记录
准确记录实验数据，避 免遗漏或误差。
实验后处理
实验结束后，应关闭气 瓶阀门，清理实验装置
，确保实验室整洁。
04
等温变化的实验结果分析
实验数据记录与整理
数据记录
在实验过程中，需要详细记录气体的 温度、压力和体积等数据，确保数据 的准确性和完整性。
数据整理
将实验数据整理成表格或图表形式， 便于分析和比较不同条件下的实验结 果。
在日常生活中，温度调节设备如空调 、暖气等都利用了气体的等温变化原 理。通过调节温度和压力，实现室内 温度的调节和控制。
气球和飞艇
气球和飞艇利用气体的等温变化原理 来调节浮力和姿态。通过充气和放气 ，气球和飞艇可以实现升空、悬浮和 下降等动作。
感谢您的观看
THANKS
如化工、制药、食品加工 等领域，利用等温变化原 理进行气体分离、液化、 压缩等操作。
科学实验研究
在实验室中模拟等温变化 过程，研究气体性质和反 应机理。
02
理想气体定律
理想气体定律的表述
理想气体定律的表述
在等温、等压条件下，气体的体积与气体的物质的量成正比。
公式表示
V1/n1=V2/n2 或 p1V1=p2V2
理想气体定律的适用范围
适用范围
闪蒸过程的计算PPT课件
闪蒸就是使进料混合物部分气化或冷凝得到含易 挥发组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体 的连续单级蒸馏过程。
.பைடு நூலகம்
3
2.1 闪蒸计算的类型
规定变量 p,T
p,Q=0 p,Q≠0 p,L(或 ψ) p(或 T),V(或 ψ)
闪蒸形式 等温 绝热
非绝热 部分冷凝 部分汽化
.
输出变量 Q, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q, T(或 p), L, yi, xi
.
10
.
11
The end
.
12
.
7
.
8
.
9
闪蒸计算能否成立的判断
（1）分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进 料混合物的泡点温度和露点温度，然后核实闪蒸温度 是否处于泡露点温度之间； （2）假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度，则∑(Kizi) 应等于1。若∑(Kizi)＞1，说明TB＜T；再假设闪蒸温度 为进料组成的露点温度，则∑(zi/Ki)应等于1。若∑(zi/Ki) ＞1，说明TD＞T。综合两种结果，当TB＜T＜TD 。才 构成闪蒸问题。
闪蒸后的压力； 计算结果：闪蒸后气、液相的温度、流量、组成； 过程特点：虽然通常节流后会降温，但热负荷为0。
.
6
3、闪蒸过程数学模型
3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
混合物在压力P，温度T下进 行部分冷凝，或绝热闪蒸； 求液化率，气、液相量及组 成或闪蒸后温度； 进料：F， Zi 出 料：V， Yi； L，Xi
lxi31等温闪蒸和部分冷凝过程闪蒸计算能否成立的判断1分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的泡点温度和露点温度然后核实闪蒸温度是否处于泡露点温度之间
.பைடு நூலகம்
3
2.1 闪蒸计算的类型
规定变量 p,T
p,Q=0 p,Q≠0 p,L(或 ψ) p(或 T),V(或 ψ)
闪蒸形式 等温 绝热
非绝热 部分冷凝 部分汽化
.
输出变量 Q, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q, T(或 p), L, yi, xi
.
10
.
11
The end
.
12
.
7
.
8
.
9
闪蒸计算能否成立的判断
（1）分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进 料混合物的泡点温度和露点温度，然后核实闪蒸温度 是否处于泡露点温度之间； （2）假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度，则∑(Kizi) 应等于1。若∑(Kizi)＞1，说明TB＜T；再假设闪蒸温度 为进料组成的露点温度，则∑(zi/Ki)应等于1。若∑(zi/Ki) ＞1，说明TD＞T。综合两种结果，当TB＜T＜TD 。才 构成闪蒸问题。
闪蒸后的压力； 计算结果：闪蒸后气、液相的温度、流量、组成； 过程特点：虽然通常节流后会降温，但热负荷为0。
.
6
3、闪蒸过程数学模型
3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
混合物在压力P，温度T下进 行部分冷凝，或绝热闪蒸； 求液化率，气、液相量及组 成或闪蒸后温度； 进料：F， Zi 出 料：V， Yi； L，Xi
lxi31等温闪蒸和部分冷凝过程闪蒸计算能否成立的判断1分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的泡点温度和露点温度然后核实闪蒸温度是否处于泡露点温度之间
第二章 2.3 闪蒸
(0) T TB
TD TB
（2-61）
可采用Newton-Raphson法迭代 ：
(k1) (k ) f (k) f (k)
（2-62）
f
(
(k)
)
C i1
(Ki 1)2
[1 (k) (Ki
zi 1)]2
Iteration equation
Specified variables: F, TF, PF, z1, z2,……, zC, TV,PV Steps:
(1) Solve
C
f ( )
(Ki 1)zi 0
i1 1 (Ki 1)
(2) V F
(3)
xi
zi
1 (Ki
1)
(4)
yi
Ki xi
Ki zi
部分冷凝 露点气体
过热气体
例1
• 进料流率为1000kmol/h的轻烃混合物，其 摩尔组成为：丙烯(1)30%，丙烷(2)35%， 异丁烷(3)35%。在900kPa和40℃下闪蒸问 题是否成立？
过热蒸气， 闪蒸不成立!
练习1
• 进料流率为1000kmol/h的轻烃混合物，其 摩尔组成为：丙烯(1)30%，丙烷(2)35%， 异丁烷(3)35%。在1000kPa和40℃下闪蒸 问题是否成立？
下次上课时交上节内容总结露点温度计算已知p结束输出ty调整t结束输出tx调整t本节内容闪蒸及部分冷凝概念闪蒸设计变量及分类等温闪蒸和部分冷凝绝热闪蒸和部分冷凝一闪蒸及部分冷凝概念闪蒸是连续单级蒸馏过程该过程使进料混合物部分气化或冷凝得到含易挥发组分角度的蒸汽和含难挥发组分较多的液体
物理新人教版选修33第八章第一节《气体的等温变化》(G)精品PPT课件
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
23
等温变化过程中压强与体积的定量关系
1.实验装置：
2、研究对象： 封闭在管内的空气柱
3.数改据变收气集体：的如体图积中，，记体录积气V体1=长度和该，状压态强下P1压= 强的 ？
大小，获得多组数据：
V2=
，P2=
。。。。
4.数据处理： 先猜想P与V是否成反比，
再作图象法验证：
作出： p 1 图象 ，看是否为直线 v
2、每一条P-V 图线代表了一 个相同的温度，因此称它为等温线。 3、不同的P-V 图线代表的温度也不相同。 4、PV 乘积越大的等温线代表的温度越高。
p/105 Pa
3
2
1
0
1
2
3
4
V
二.等温变化图象 1、特点: (1)等温线是双曲线的一支。
(2)温度越高,其等温线离原点越远.
同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断
次
数1 2 3 4 5
压强（×105Pa) 3 . 0 2 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 0
体 积 ( L ) 1 . 3 1.6 2 . 0 2 . 7 4 . 0
p/105 Pa
3
实 验2
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1/V
探究结论：
一定质量的某种气体，在温
度不变时，压强p和体积V成
用气体定律解题的步骤
1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条 件)；
23
等温变化过程中压强与体积的定量关系
1.实验装置：
2、研究对象： 封闭在管内的空气柱
3.数改据变收气集体：的如体图积中，，记体录积气V体1=长度和该，状压态强下P1压= 强的 ？
大小，获得多组数据：
V2=
，P2=
。。。。
4.数据处理： 先猜想P与V是否成反比，
再作图象法验证：
作出： p 1 图象 ，看是否为直线 v
2、每一条P-V 图线代表了一 个相同的温度，因此称它为等温线。 3、不同的P-V 图线代表的温度也不相同。 4、PV 乘积越大的等温线代表的温度越高。
p/105 Pa
3
2
1
0
1
2
3
4
V
二.等温变化图象 1、特点: (1)等温线是双曲线的一支。
(2)温度越高,其等温线离原点越远.
同一气体，不同温度下等温线是不同的，你能判断
次
数1 2 3 4 5
压强（×105Pa) 3 . 0 2 . 5 2 . 0 1 . 5 1 . 0
体 积 ( L ) 1 . 3 1.6 2 . 0 2 . 7 4 . 0
p/105 Pa
3
实 验2
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1/V
探究结论：
一定质量的某种气体，在温
度不变时，压强p和体积V成
用气体定律解题的步骤
1．确定研究对象．被封闭的气体(满足质量不变的条 件)；
分离过程-闪蒸
FLGC
= 结束
判断 H ? 0
返回重设 t F 调节
由于 t1 p1 zi H 设t F
M 1
平衡后汽化
v、xi、yi
NO
yes
zi ( K i 1)v 1 ( K i 1) zi ( K i 1)v 1
M M 结束 H1M = ? HF HF H V 、H L
4.计算V，L
V F 510km ol L F V 490km ol
5.核实 yi 1.0008
xi 0.999 正确( P T K图误差）
二、汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对
, xi , yi
分层迭代： 开始 给定F，z，p，T 估计初值x，y 由(2—80),(2— 81) 计算x，y 比较 x，y的估计值和 计算值
判断相态
FLGC
( 第8讲 )
部 分 气 化 计 算 框 图
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
2.3.2 绝热闪蒸过程(等焓节流)
闪蒸是一种连续、稳态的单级蒸馏操作，又该过程是在绝热情 况下进行的，则称为绝热闪蒸，又称为等焓节流过程。节流后 生成的气液两相在分离器内达到平衡状态。如下图示：
zi
求 , xi , yi
x
i
1
N
Y
结束
（2）已知
zi， , t (或p),求p(或t ), xi , yi zi Y 由t，p(设） Ki xi 1 结束
v(e) 调整p
N
调整
2.Rachford—Rice方程 用于电算 由(2-80),(2-81）：
( K i 1) Z i yi xi 1 ( K 1) 0 (2 86) i 用于牛顿迭代： ( K i 1) Z i f ( ) 0 i 1 1 ( K i 1)
气体的等温变化(第一课时)课件(共44张PPT)高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
专题 1 : 封闭气体压强的计算
一、压力与压强
F
1、压强的计算： p
P =ρgh h:为竖直方向的高度
S
2、压强的单位：
（1）国际单位：帕斯卡（Pa） 1pa=1N/m2
（2）常用单位：标准大气压（atm）
厘米汞柱（cmHg）、毫米汞柱（mmHg）
5
1atm 1.01 10 pa 76cmHg 760mmHg
3、压强的方向：
压强的方向与压力的方向相同：垂直接触面
专题1:封闭气体压
强的计算
专题 1 : 封闭气体压强的计算
二、气体压强
1、气体压强的产生：
气体的压强是由大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的。
2、气体压强的特点:
由于气体的自重忽略不计，故密闭气体内部各部分压强
处处相等。但大气压强是由重力产生的，大气压随高度的
(2)p - 1 图像:一定质量的气体的p - 1 图像为过原点的_________,如图乙
V
所示。
V
探究与思考
1
p- 图像是一条过原点的直线,更能直观描述压强与体积的关系,
V
为什么直线在原点附近要画成虚线?
1
提示:在等温变化过程中,体积不可能无限大,故 和 p不可能为零,所以图线在
V
原点附近要画成虚线,表示过原点,但此处实际不存在。
状态参量
状态的这几个物理量叫作气体的_________。
2.等温变化:
一定质量的气体
温度不变
我们首先研究一种特殊的情况:_______________,在_________的条件下,其压
强与体积变化时的关系,我们把这种变化叫作气体的等温变化。
玻意耳定律
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程ppt课件
气体进料在分凝器中部分冷凝， 进闪蒸罐进行相分离，得到难
挥发组分较多的液体。
3
2020/5/5
化工分离工程
第 二 章
（2）闪蒸计算的类型
2.3 闪蒸过程的计算
闪蒸计算： 已知 F，Zi，PF，TF，HF→V，L，yi，xi，T或Q
闪蒸计算类型：
规定变量
闪蒸形式 输出变量
1 P,T
等温
Q,V, yi, L, xi
i1 1 (Ki 1)
10
2020/5/5
化工分离工程
第 二 章
2.3.1
等温闪蒸和部分冷凝过程
（2）闪蒸计算
2.3 闪蒸过程的计算
当C>3，由闪蒸方程式（2-71）计算 时，要试差和数值
解 xi，yi 。 Rachford-Rice方程：有很好的收敛性，可选择多种算法，
如弦位法和牛顿法，其中牛顿法收敛较快。
i 1
—理想溶液
—非理想溶液—需要有混合热数据
⑤计算Q—过程所需热量
12
2 68)
(0,1.0) 求
xi，yi
9
2020/5/5
化工分离工程
第 二 章
2.3.1
等温闪蒸和部分冷凝过程
(1)闪蒸方程
2.3 闪蒸过程的计算
将式（2-67）和（2-68）分别代入式（2-46）和（2-45）
得：
c
zi
1.0.......... ...( 2 69)
i1 1 (Ki 1)
.......... i
1,2,
c
L F V
xi
F
Fz i V VK i
..........
........ i
冷凝传热过程(课堂PPT)
1616
冷凝传热系数计算
核算Re准则：Re
4hL(ts tw)
r
41.571040.3(10098) 59.1 2257106 2.825104
说明原来假设液膜为层流成立。 换热量可按牛顿冷却公式计算：
h ( t s A t w ) 1 . 5 1 7 4 0 0 . 3 2 2 2 . 8 1 3 3 W 0
如表面涂层（油脂、纳米技术）、离子注入
2323
冷凝传热过程强化
2424
λ=0.68W/(m.K)
则有：h1.13lrLg(ts3l l2tw)1/4
1 .1 3 9 .8 2 .8 22 2 1 5 5 0 4 1 7 0 3 0 .3 9 (1 8 .4 2 0 5 9 0 0 .6 )8 3 8 1 /4
1.57 10 4W/2(K m)
1919
影响冷凝传热的主要因素
➢ 蒸汽流速与流向的影响：
蒸汽流速u增大，蒸汽与液膜间摩擦力作用不能忽 略，且u的影响随着蒸汽压强的增大而加剧。
蒸汽向下流，蒸汽与液膜流动方向相同，液膜厚 度δ减小，冷凝对流传热系数α冷凝增大；
蒸汽向上流，流速u不大时，阻碍液膜流动，液膜 厚度δ增大，冷凝对流传热系数α冷凝减小；
✓ 含不凝性气体的蒸汽冷凝 ——不凝气含量↑→冷凝冷却过程→ α ’<< α 纯蒸汽。
本节讨论——纯饱和蒸汽膜状冷凝对流传热系数的计算 方法。
6 6
冷凝传热过程简介
是否形成膜状冷凝主要取决于冷凝液的润湿能力，而润湿 能力又取决于表面张力。表面张力小的润湿能力强。
影响冷凝传热的主要因素
➢ 不凝气的影响： 不凝气在液膜与蒸汽之间形成一层气膜(冷却过程)
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该两方程均能用于求 解气相分率，它们是 C级多项式，当C>3时 可用数值法求根，但 收敛性不佳。
i c11K (iK zii 1)1.0......2 . (.7 ..)0
式（2-70）减去（2-69）得到更通用的闪蒸方程式：
f()i c11 (K i( K 1 i) zi1 )0.......2 .. .(7 .).1 .
气体进料在分凝器中部分冷凝， 进闪蒸罐进行相分离，得到难
挥发组分较多的液体。
2020/8/8
3
第 二 章
（2）闪蒸计算的类型
2.3 闪蒸过程的计算
闪蒸计算： 已知 F，Zi，PF，TF，HF→V，L，yi，xi，T或Q
闪蒸计算类型：
规定变量
闪蒸形式 输出变量
1 P,T
等温
Q,V, yi, L, xi
2020/8/8
7
第 二 章
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
（1）闪蒸方程
2.3 闪蒸过程的计算
F i L z i V x ix i.K ...i .. . 1 .,2 , .. .c ...
xi L FV iziK ........i. .1 .,2 .,. .c
LFV
x iF V F iV zi.K .....i .1 .,2 ., .c ......2 . 6 ( ..)6 ..
2.3 闪蒸过程的计算
1）等温闪蒸过程计算步骤
①确定 —由闪蒸方程式（2-71）计算
②③计计算算xVi，，yLi
④计算HL, HV
c
H V yiH V(iT,P)........2 .. .(.7.)4
—理想溶液
ic 1
HL xiHL(iT,P)........2 .. .(.7.)5
—非理想溶液—需i要1 有混合热数据
1
2020/8/8
5
第
二 章
（3）计算方程
2) 焓平衡关系式 ：
2.3 闪蒸过程的计算
FF H Q VVH LL .H ..(.2 .6 .) .5 ...1
HF、HV和HL分别为进料、气相出 料和液相出料的平均摩尔热焓， 是温度、压力和组成的函数。
3) 汽液平衡关系式
Q为加入平衡级的能量。 -对于绝热闪蒸：Q=0； -对于等温闪蒸，Q应取达到规定 分离或闪蒸温度所需要的热量。
2020/8/8
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第 二 章
2（.3.21）等闪温蒸闪计蒸算和部分冷凝过程
2.3 闪蒸过程的计算
当C>3，由闪蒸方程式（2-71）计算 时，要试差和数值
解 xi，yi 。
Rachford-Rice方程：有很好的收敛性，可选择多种算法，
如弦位法和牛顿法，其中牛顿法收敛较快。
迭代方程 导数方程
2020/8/8
2 P,Q=0
绝热
T,V, yi, L, xi
3 P,Q≠0
非绝热 T,V, yi, L, xi
4 P,L（或ψ）
部分冷凝 Q,T,V, yi, xi
5 P（或T）,V（或ψ ） 部分汽化 Q,T（或P）,yi, L, xi
求2C+3变量
2020/8/8
4
第 二 章
（3）计算方程
2.3 闪蒸过程的计算
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程 2.3.2 绝热闪蒸过程
闪蒸过程 闪蒸计算类型 计算方程
2020/8/8
2
第 二 章
（1）闪蒸过程
2.3 闪蒸过程的计算
如果设备设 计合理，则 离开闪蒸罐 的汽、液两 相处于平衡 状态。
液体进料在一定压力下被加热，通过阀 门绝热闪蒸到较低压力，在闪蒸罐内分 离出气体；若省略阀门，低压液体在加 热器中被加热部分气化后，在闪蒸罐内 分成两相。
2020/8/8
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第 二 章2（.31.Fra bibliotek）等闪温蒸闪方蒸程和部分冷凝过程
2.3 闪蒸过程的计算
x iF V F iV zi.K .....i .1 .,2 ., .c ......2 . 6 ( ..)6 ..
V / F
汽相分率
xi 1 (zK ii1 )...i. .1 .,2 ., .c .....(2 . .6 ..)7 ..(0,1.0)
求
代入式（2-44）
xi，yi
yi 1 K (iK Z ii1 )...i. .1 ,.2,. .c....2..6.).8(
2020/8/8
9
第 二 章
(2.13).1闪等蒸温方闪程蒸和部分冷凝过程
2.3 闪蒸过程的计算
将式（2-67）和（2-68）分别代入式（2-46）和（2-45）
得：
i c11(zK i i1)1.0......2 . (.6 ..)9
1) 物料衡算式
对每一组分i列出物料衡算式 ：
方程数
F i L z i V x i..y i .1 , . 2 , .c . .. .. 2 .6 . ).C3 -1..
F、V、L分别表示 进料、气相出料和 液相出料的流率
zi、yi和xi为 相应的组成
总物料衡算式：
FLV.....2. .6 ..)4 (
第
二 章
2.3 闪蒸过程的计算
闪蒸过程：闪蒸过程是连续单级蒸馏过程。 该过程使进料混合物部分气化或冷凝得到含易挥发组
分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。 闪蒸过程的计算极为重要，该计算方法推广用于塔设
备的计算。 如:精馏塔中的平衡级就是一个简单绝热闪蒸级。
2020/8/8
1
第
二 章
2.3 闪蒸过程的计算
⑤计算Q—过程所需热量
2020/8/8
12
第 二 章
2(.31.)1 汽等液温平闪衡蒸常和数部与组分成冷无凝关过程
2.3 闪蒸过程的计算
⑥ 在给定温度下进行等温闪蒸计算时，须核实闪蒸问题 是否成立：TB<T<TD
c
f(TB) Kizi 10 i1
c
f(TD) (zi /Ki)10 i1
(k 1)(k)d( ff( (k)()k/))d..........2 .. ..7 ...)2 (
d(d f(k))i c11(K (ik) (1 K )i2 zi1)2....(2 . .7 ..)3 ..
11
第 二 章
2.(31.)1汽等液温平闪衡常蒸数和与部组分成冷无凝关过程
yi Kixi i1,2,3....c..
C
Ki Ki(T,P,x,y)
2020/8/8
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第
二 章
（3）计算方程
4) 求和方程
c
xi 1............2(.46)
i1
c
yi 1............2(.45)
i1
V，L，yi，xi，T或Q
2C+3未知数
2.3 闪蒸过程的计算
1 1 2C+3 独立方程