化工热力学总结

B=T0（S0-S）-（H0-H）
9. 稳流过程的理想功： 稳流过程的理想功： Wid=T0ΔS-ΔH=T0（S2-S1）-（H2-H1） ΔS10. 有效能与理想功的联系 ∆B=-Wid 11. 有效能衡算 可逆过程
B+ = ∑ B− ∑
不可逆过程 12. 有效能效率 B− ∑ =1 − D ηB = 考虑数量、 B+ B+ 考虑数量、质量 ∑ ∑ 13. 热力学效率 Wac η= 产功过程 （仅考虑数量） 仅考虑数量） Wid Wid η= 耗功过程 Wac 14. 有效能、无效能、理想功、损失功 14. 有效能、无效能、理想功、
（恒T）
三．有关计算 1．H、S的计算 （1） 对理想气体
= CP' P CP = T P
'
∂H ' ∂T
∆H P = ∫ C P dT
' T1
T2
等P
∂S ∂T
∂H ' ∂T
'
积分
∆S P = ∫
'
T2
T1
C 'P dT T
PV B C D z= = 1 + + 2 + 3 + LL RT V V V
PV z= =1 + B' P + C' P2 + D' P3 + LL RT
一般取两项
z =1+ B p
'
B z =1+ V
BP z =1+ RT
R—K Eq K 式（2-6）、式（2-22） ）、式 22）
普遍化关系式法 ① 两参数通用Z 两参数通用Z图
H=u+PV G=H—TS G=H TS A=u—TS A=u TS 热一、 热一、二律
四个微分方程式
dU=TdS-pdV dH=Tds+Vdp dA=-SdT-Pdv dG=-SdT+Udp
Maxwell关系式 Maxwell关系式
第一、 第一、二关系式
计算H、S基本关系式 计算H
∂V ds = dT − dP T ∂T P Cp
pitzer提出的三参数通用关系式有两个 pitzer提出的三参数通用关系式有两个 普维法 普压法 普维法： A． 普维法： 以两项维里方程为基础， 以两项维里方程为基础 ， 图 2—9 曲线上方 ， 9 曲线上方， 时用， 或Vr≥2时用， BPc BPc Pr BP = B 0 + ωB 1 z =1+ =1+ ⋅ RTc RT RT T
∆M E = ∆M − ∆M id
∑ X dM
i
i
=0
7.逸度的概念和三种逸度的定义式和相互间的关系 8．活度与活度系数的概念及定义式
ˆ /f0 ˆ ai = f i i
9．L—R定则表达式 R
0 ˆ id fi = xi fi
ˆ ˆ ai fi ˆ ˆ γi = = = fi / fi X i xi f i 0
第三章
纯流体的热力学性质
一.基本概念 1．强度性质 2．广度性质（容量性质） 广度性质（容量性质） 广度性质若为单位质量的性质， 广度性质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。 mol热力学能能， mol性质。 热力学能能 性质 3．偏微分、全微分、点函数、状态函数的概念 偏微分、全微分、点函数、 4．剩余性质的定义式 5. 热容的定义式
^ i
和 f
^ i
的计算
3．f与ϕ的计算
ˆ f1 ln f = ∑ X i ln X2
ln ϕ = ∑ X i ln ϕ i
(
)
4. ri的近似计算式 （1）wohl型Eq wohl型 Margules Eq; Van Lear Eq等 Eq等 Eq ; NRTC
局部组成Eq （ 2 ） 局部组成 Eq Eq （3） 基团贡献关联式
改变循环参数 改变循环形式 改变循环形式 提高初温度 提高初压力 降低乏汽压力 再热循环 回热循环 热电联产 燃气-蒸汽联合循环 燃气 蒸汽联合循环 IGCC 新型动力循环 PFBC-CC
(
)
j ≠i
j ≠i
二．有关计算 1．偏mol性质的计算：截距法 公式法 mol性质的计算： 性质的计算
∂M Mi = M − ∑XR ∂X R≠i R T.P.Xl ≠K.i
2．逸度与逸度系数的计算 由H、S值计算 由图解积分计算 的计算： （1）ϕi和fi的计算： 由普遍化法计算 EOS法计算 由EOS法计算 （2） ϕ
id
f
0
i
(L − R ) =
fi
f
0
i
(HL ) = K i
11. 理想溶液及性质
GE 10. Q函数表达式 Q = RT = ∑ X i ln γ i Q函数表达式 ∂ nG E / RT ∂(nQ) 或 ln γ i = = ∂ni ∂ni T , P,n T , P,n
等T
=0 T
积分
∆H T = 0
'
∂S ' ∂T
R =− T T
P2 ∆S T = −Rln P 1
'
（2） 对真实气体 计算式同理想气体， 等P：ΔHp，ΔSp，计算式同理想气体，但Cp≠Cp‘ 等T： 积分
∂H ∂V =V − T ∂P T ∂T P
T2 T1
Q = ∆H = ∫ C P dT
物流某状态点i 物流某状态点i的有效能
BI =T0(S0 −Si ) −(H0 −Hi )
T2 − T1 T平 = T ln 2 T1
5.有效能损失和损失功计算 有效能损失和损失功计算
D = T0 ∆S t = T0 (∆S sys + ∆S 环 )
D = ∑ B+ − ∑ B−
∂S ∂V = − ∂P T ∂T P
∆H T = ∫
P2
P 1
∂V dP V − T ∂T P
∂V dP − ∂T P
∆S T = ∫
H = H＊+HR
P2
P1
用剩余性质计算
S = S＊+SR
2．有关HR，SR 的计算 有关H 图解积分法; 图解积分法; 普遍化方法 普维法（计算） 普维法（计算） 普压法（查图计算） 普压法（查图计算） EOS法 EOS法
3．热力学图表 lnP—H P—T图，T—S图， lnP H图，H—S图 T S S 水蒸汽表会查用。 水蒸汽表会查用。 要求： 要求： ① 推导过程能看懂会推导，计算方法 推导过程能看懂会推导， 要掌握，基本微分方程式必须牢记。 要掌握，基本微分方程式必须牢记。 热力学图表要求能认识图， ② 热力学图表要求能认识图，会查找 数据。 数据。
∆C2 ∆H + + g∆z = Q + Ws 2
稳定流动体系： 稳定流动体系：
在不同条件下可以简化
2. 熵变计算 3．熵衡算方程 一般式
∑ Sλ − ∑ S
出
+ ∆S 产出 = ∆S 积累
T ''
∆∑ (mi si ) + ∑ ∫ '
T
δQ
T
+ ∆S产出 = S 积累
在特殊条件下可以适当地简化 4．有效能计算 热量： 热量： 功 ： 100% 有 效 能 100% 。 T0 BQ = Q1 − 恒温热源 T T0 B Q = Q 1 − 变温热源 T 平
流体混合物（溶液） 第四章 流体混合物（溶液）的热力学性质
• 一. 基本概念 1．偏mol性质定义 mol性质定义 2．化学位 3．混合性质变化： 混合性质变化： 4．超额性质： 超额性质： 5．混合过程的超额性质变化 6．恒T、P下，G—D D Eq
∆M = M − ∑ x i M i
(
0
)
M E = M − M id
z = f (Tr , Pr )
z = f (Tr , Pr , ω )
查图得Z 由Tr，Pr查图得Z值 pitzer三参数通用关系式 ② pitzer三参数通用关系式
T Tr = Tc
P Pr = Pc
s
r
ω = −1.0 − (log Pr ) T =0.7
球形分子（ Ke， 球形分子（Ar，Ke，Xe） ω=0 ω=0
∂U Cv = ∂T V
∂H Cp = ∂T P
ME = M −M∗
二.热力学关系式 热力学性质的关系式，最基本的是四个微分方程， 热力学性质的关系式，最基本的是四个微分方程， 由四个微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell 由四个微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell 关系式。 关系式。 原始函数关系式
B+ = ∑ B− + D ∑
二．有关计算 1．能量平衡方程一般形式
C2 C2 C2 + gz H + + gz − H + + gz +δQ+δws = d m H + 2 2 2 1 2 体系
封闭体系
du=δq-δWS
EOS法 Virial， EOS法： VDW ，Virial，R—K，S—R—K，M—H K R K H 有关真实气体计算的状态方程式很多， Eq 。有关真实气体计算的状态方程式很多，目前 已提出的不下300种 实际应用的也有150种之多， 已提出的不下300种，实际应用的也有150种之多， 300 150种之多 我们主要介绍以上这些，重点掌握Virial Eq和R— 我们主要介绍以上这些，重点掌握Virial Eq和 K Eq ， Virial Eq
c r
B = 0.083 −
0
0.422 Tr
1.6
B = 1.139 −
1
0.172 Tr
4.2
B.
普压法： 普压法：图2—9曲线下方，或Vr＜2时用 9曲线下方，
z = z + ωZ
0
1
Z0 Z1
图
2-7 2-8
查值
普遍化关系式法重点是三参数 运用三参数普遍化关系式计算时， 运用三参数普遍化关系式计算时， 一定是要注意普维法和普压法的应用条件。 一定是要注意普维法和普压法的应用条件。
3．真实气体混合物 真实气体混合物PVT 性质计算方法同真实气体 真实气体混合物 PVT性质计算方法同真实气体 ， PVT 性质计算方法同真实气体， 有两种方法， 一种是EOS EOS法 有两种方法 ， 一种是 EOS 法 ， 另一种是普遍化关系 式法。 式法。 EOS法 EOS法：virial Eq、 Eq、 R—K Eq K 虚拟临界常数法; 虚拟临界常数法; 三参数普遍化关系式法。 三参数普遍化关系式法。 4．真实液体PVT性质 真实液体PVT性质 PVT 普遍化关系式法 ：
Wilson
第五章 化工过程的能量分析
• • • • • • • • • 一. 基本概念 热一律， 1．热一律，热二律的实质 2．卡诺循环 ——热机转化的最大限度 热机转化的最大限度 3．热机效率 可逆、非可逆、 4．可逆、非可逆、自发和非自发 熵增原理、 5．熵增原理、熵判据 可逆功、可逆轴功。 6．可逆功、可逆轴功。 限制量体系、 7．限制量体系、限容量体系 稳流体系有效能： 8. 稳流体系有效能：
∂V dH = C P dT + V − T dP ∂T P
H R 和 S R 的基本关系式
H
R
=
∫
P
0
∂V dP V − T ∂T P
（恒T）
Leabharlann Baidu
S =∫
R
P
0
∂V R − + dP ∂T P T
化工热力学
总 结
第二章
流体的PVT关系
一．P、V、T、CP是流体的最基本性质，是热力学计算基础 是流体的最基本性质， 查找文献 实验得（实测） 实验得（实测） 计算 二．PVT数据的计算 PVT数据的计算 mol）低压、 1．理想气体：PV=RT 理想气体： （1mol）低压、高温 真实气体：主要有两种计算方法，一种EOS EOS法 2．真实气体：主要有两种计算方法，一种EOS法，另 一种普遍化关系法。 一种普遍化关系法。 （由第二章介绍方法计算） 由第二章介绍方法计算）
W L = Wid − Wac
D = Wid − Wac
W L = T0 ∆S t
6．理想功和有效能的计算
第六章 蒸汽动力循环与制冷循环
• • 朗肯蒸汽动力循环 • 流程、原理与T-S图 ①流程、原理与 图 • 热力计算： ②热力计算：能量衡算与有效能分析 • ③提高效率的途径
提高循环热效率的途径