北京化工大学——《化工热力学》流体相平衡复习总结
化工热力学总结提纲
化工热力学”课程，学习重点及要求（2009年11 月12 日）第二章流体的pVT关系（1）理解气体的非理想性，掌握状态方程的基本选择方法（2）掌握截项virial方程、立方型方程、普遍化关联式的使用（3）熟悉状态方程的混合规则（基本类型）与交互作用参数的使用（简化原则与获得方法），掌握混合物pVT关系的原则求解方法（4）熟悉状态方程的基本选择方法（5）掌握饱和液体体积的计算方法（6）理解学习流体的pVT关系的应用意义第三章流体的热力学性质：焓和熵（1）了解单组分流体的热力学基本关系（2）熟悉Bridgeman表的使用（3）熟悉蒸汽压方程，掌握蒸汽压的计算（4）掌握剩余性质的计算，单组分流体的焓变与熵变的计算（5）掌握水蒸汽表、热力学性质图的使用（6）了解多组分流体的热力学基本关系（7）理解多组分流体的非理想性，掌握混合物与溶液的概念区别（8）掌握理想混合物的概念，熟悉混合性质的基本关系（9）熟悉偏摩尔性质及其与混合物性质关系的分析与计算（10）掌握多组分流体的焓变与熵变的计算第四章能量利用过程与循环（1）掌握系统能量平衡方程的表述方法（2）掌握气体压缩过程与膨胀过程在T-S图和lnp-H图上的分析与计算，以及功量计算方法（3）熟悉简单蒸汽动力循环（Rankine cycle）在T-S图和Inp-H图上的分析与计算（4）熟悉简单蒸汽压缩制冷循环在T-S图和Inp-H图上的分析与计算（5）了解热泵的概念与基本原理2（6）了解深度冷冻与液化的基本原理第五章过程热力学分析（1）了解熵产生以及能量质量不守衡定理（2）熟悉函数的概念，熟悉环境基准态的概念。
（3）了解热量、物质标准、稳定流动体系函数的原则求解方法（4）掌握损失的概念、系统铝平衡方程的表述方法（5）熟悉效率（6）了解分析的基本方法第六章流体的热力学性质：逸度与活度（1）了解多组分流体热力学性质标准态的规定（2）掌握气体和液体纯组分逸度的计算，多组分体系中的组分逸度的计算（3）熟悉超额性质及其与活度系数的关系（4）了解用活度计算混合焓（5）熟悉溶解度参数模型、van larr模型、Margulars模型和Wilson模型的使用（包括模型参数的获取）以及活度系数模型的基本选择方法第七章流体相平衡（1）了解二元体系VLE与LLE相图（2）掌握VLE关系的基本模型（3）掌握VLE问题的计算（4）了解VLE数据的热力学一致性检验方法；（5）了解共沸现象的判别方法（6）了解LLE关系的基本模型第八章化学平衡（ 1 ）熟悉平衡组成的反应进度表示方法（2）了解反应体系的独立反应数的确定方法（3）掌握化学平衡关系的基本模型（4）掌握均相气相反应计算方法（5）了解液体混合物反应、溶液反应和非均相反应平衡的计算方法3总结提纲第二章流体的pVT关系（1）概念：理解气体，非理想性（相关特性的描述参数：偏心因子、偶极距），状态方程，虚拟临界性质，流体的pVT关系的图形表示（p-V图，T-p图等）（2）原理：对比态原理（3）方法：截项virial方程、RK方程、L-K方程等EOS的选择与计算；混合规则（基本类型）与交互作用参数的使用（简化原则与获得方法）；混合物pVT关系的原则求解方法（4）其它：流体的pVT关系的应用意义第三章流体的热力学性质：焓和熵（1）概念：蒸汽压方程；剩余性质；混合物与溶液的概念区别；理想混合物；混合性质；偏摩尔性质；无限稀释偏摩尔性质；热力学性质的标准态规定（2）原理：偏摩尔性质加成关系、Gibbs-Duham方程等（3）方法：熟悉Bridgeman表的使用；蒸汽压、气化焓的计算；单组分流体的焓变与熵变的计算；水蒸汽表、热力学性质图（T-S图、lnp-H图、焓浓图等）的使用；偏摩尔性质与多组分流体性质的3个关系分析（包括结合标准态的分析）；利用偏摩尔性质、混合性质计算多组分流体的焓变与熵变（4）其它：获得混合性质的方法第四章能量利用过程与循环（1）概念：流动体系的能量数量与焓（2）原理：能量数量守衡定理（焓守衡定理）（3）方法：稳流系能量平衡分析（包括对象系统的界定和系统边界的能流评价等）；气体压缩过程与膨胀过程的数值分析与在T-S图和Inp-H图上的分析和计算，包括膨胀过程的温度效应分析以及功量计算方法；简单蒸汽动力循环（Rankine cycle）的在T-S 图和ln»H图上的分析与计算；简单蒸汽压缩制冷循环在T-S图和Inp-H图上的分析与计算（4）其它：第五章过程热力学分析4（1）概念：熵产生；流动体系的能量质量与勺；勺损失（2）原理：能量质量不守衡定理（〒不守衡定理）（3）方法：稳流系2平衡分析（包括对象系统的界定和系统边界的2流、内部损失的评价等）；热量〒的计算；物质标准铝的计算；流体勺的计算；〒效率与〒损失率；〒分析的基本方法（4）其它：第六章流体的热力学性质：逸度与活度（1）概念：逸度（逸度系数）；活度（活度系数）；理想混合物与Lewis/Ra ndall 规则；逸度与活度的标准态规定；超额性质（2）原理：基于逸度或活度的多组分流体偏摩尔Gibbs函数的模型化（3）方法：逸度的计算（气体纯组分逸度的计算，液体纯组分逸度的计算，多组分体系中的组分逸度的计算）；用活度计算混合焓；超额性质及其与活度系数的互推关系；溶解度参数模型、van larr模型、Margulars模型和Wilson模型等ACM的选择与活度系数的计算（包括模型参数的获取）（4）其它：第七章流体相平衡(1)概念：二元体系VLE与LLE相图；VLE条件(2)原理：等温等压条件下，基于Gibbs函数变的零判据所建立的VLE模型( 3) 方法：VLE 模型建立(逸度系数模型，逸度系数与活度系数组合模型，标准态的选择，VLE模型的应用选择与简化等)；根据VLE问题(5种典型问题)建立原则求解程序；LLE问题的模型化及原则求解；熟悉共沸现象的判别( 4) 其它：第八章化学平衡( 1 ) 概念：反应进度；化学平衡条件；平衡常数(2)原理：等温等压条件下，基于Gibbs函数变的零判据所建立的化学平衡模型( 3) 方法：反应体系的独立反应数的确定；化学平衡模型建立(逸度系数与活度系数在模型中的运用，标准态的选择，化学平衡模型的应用选择与简化等)；根据化学平衡问题建立原则求解程序。
化工基础期末总结
化工基础期末总结自从第一节化工基础课开始，我对化工学科有了更深入的了解。
通过这学期的学习，我对化工原理、化工过程和化工设备有了更深入的认识和理解，同时掌握了一些基本的化工计算方法和实验技能。
以下是我对化工基础课程的总结：一、化工原理化工原理是化工学科的基础，也是我们后续学习的基石。
在这门课程中，我学习了化工热力学、化工动力学和化工流体力学等基本理论。
通过学习，我对物质的热力学性质有了更深入的了解，包括热力学平衡、化学反应平衡和相平衡等。
同时，我也掌握了动力学的基本原理，了解了物质在反应过程中的转化速率和反应速率控制因素。
此外，流体力学的学习也让我了解了液体和气体在化工过程中的流动特性，包括流体的运动方程、阻力和纯粹的物质传输等。
二、化工过程化工过程是化学工程实践中的关键环节。
通过学习化工过程，我了解了化工工艺流程、化工操作和化工设备等方面的知识。
在课堂上，我学习了化工过程的基本概念和分类，并了解了各种化工工艺流程的特点和适用范围。
此外，我也学习了化工过程中常用的操作技术，包括物料输送、混合和分离等。
通过化工过程的学习，我对化工实践有了更深入的认识，也为未来的实验和工程实践奠定了基础。
三、化工设备化工设备是化工工程中的核心组成部分。
在化工设备的学习中，我了解了各种常见的化工设备，包括反应器、蒸馏塔、萃取塔和吸附塔等。
通过学习，我掌握了化工设备的基本原理和设计方法，了解了设备的结构和运行方式。
此外，我也学会了通过线性化处理和负荷平衡等方法进行化工设备的计算和分析。
通过对化工设备的学习，我对化工过程的设计和优化有了更深入的理解，也为今后从事化工工程提供了基础。
四、化工计算化工计算是化工学科中重要的一部分。
在这门课程中，我学习了化工计算的基本原理和方法。
通过学习，我掌握了化工计算的基本概念和计算方法，包括物质平衡、能量平衡和精馏塔计算等。
通过不同的计算方法，我可以处理各种化工问题，包括物料的配比计算、热量的传递和物质的分离等。
化工原理流体流动知识点总结
化工原理流体流动知识点总结化工原理中的流体流动是指在化工过程中物质（气体、液体或固体颗粒）在管道、设备或反应器中的运动过程。
了解流体流动的知识对于化工工程师来说至关重要。
下面是关于流体流动的一些重要知识点的总结。
1.流体的物理性质：-流体可以是气体、液体或固体颗粒。
气体和液体的主要区别在于分子之间的相互作用力和分子间距。
-流体的物理性质包括密度、黏度、表面张力、压力和流速等。
2.流体的运动方式：- 流体的运动可以是层流（Laminar flow）或紊流（Turbulent flow）。
-在层流中，流体以平行且有序的方式流动，分子之间的相互作用力主导着流动。
-在紊流中，流体以非线性和混乱的方式运动，分子之间的相互作用力相对较小，惯性和湍流运动主导着流动。
3.流体的流动方程：-流体流动可以通过连续性方程、动量方程和能量方程来描述。
-连续性方程（质量守恒方程）描述了流体在空间和时间上的质量守恒关系。
-动量方程描述了流体中的力平衡关系，包括压力梯度、黏度和惯性力等因素。
-能量方程描述了流体中的能量守恒关系，包括热传导、辐射和机械能转化等因素。
4.管道流动：-管道中的流体流动可以是单相（单一组分）或多相（多个组分）。
-管道流动的主要参数包括流速、压力损失和摩阻系数等。
- 常用的管道流动方程包括Bernoulli方程、Navier-Stokes方程和Darcy-Weisbach方程等。
5.流体输送：-流体输送是指将流体从一个地点输送到另一个地点的过程。
-在流体输送中，常用的设备和装置包括泵、压缩机、阀门、流量计和管道系统等。
-输送过程中要考虑流体的性质、流速、压力损失以及设备的选型和操作条件等因素。
6.流体混合与分离：-流体混合和分离是化工过程中常见的操作。
-混合可以通过搅拌、喷淋、气体分散等方法实现。
-分离可以通过过滤、沉淀、蒸馏、萃取和膜分离等方法实现。
7.流体力学实验：-流体力学实验是研究流体流动和相应现象的方法之一-常用的流体力学实验包括流速测量、压力测量、流动可视化和摩擦系数测定等。
化工热力学期末复习总结
H C2 2
S
gz Q Ws
S出 S产出
在不同条件下可以简化
S积累
gz 体系
一般式 mi si
Q T ''
T'
T
S 产出
S 积累
4．有效能计算 功：100%有效能 热量：恒温热源
Q H
T2 T1
C P dT
T平
物流某状态点 i 的有效能 EI T0 S0 S
V dP
dP S
dH E
C P dT V
P 0
V T
T V T
P
dP
P
R T
dP
有关计算 1．H、S 的计算
( 1） 对理想气体
等P
H T
'
P
CP'
S ' T
P
CP' T
积分
H P
T2 T1
CP ' dT
S P '
T2 C ' P dT T1 T
等T
H T
合物，其压力和体积与组成的关系分别表示成 Dalton 分压定律 pi pyi 和 Amagat 分体积定律Vi ( nV ) yi 。
但对于真实气体，由于气体纯组分的非理想性及混合引起的非理想性，使得分压定律和分体积定律无法准确地描述真实 气体混合物的 p –V -T 关系。为了计算真实气体混合物的 p –V -T 关系，我们就需要引入混合规则的概念。混合规则 有虚拟临界参数法和 Kay 规则、立方型状态方程的混合规则、气体混合物的第二维里系数。 2-10 状态方程主要有哪些类型？ 如何选择使用？ 请给学过的状态方程之精度排个序。 【参考答案】：状态方程主要 有立方型状态方程（vdW，RK，SRK，PR）；多参数状态方程（virial 方程）；普遍化状态方程（普遍化压缩因子法、普 遍化第二 virial 系数法）、液相的 Rackett 方程。 在使用时：（1）若计算液体体积，则直接使用修正的 Rackett 方程 (2-50)~(2-53)，既简单精度又高，不需要用立方型状态方程来计算；（2）若计算气体体积，SRK，PR 是大多数流体的
化工物理知识点总结归纳
化工物理知识点总结归纳引言：化工物理学是化学工程与化工过程控制中重要的一门基础学科。
它以物理学为基础，研究物质的各种物理性质和规律。
化工物理学知识对于化工过程的设计、控制和优化具有重要的作用。
本文将对化工物理学的相关知识点进行总结归纳，包括热力学、传质、流体力学、固体物理等方面的内容。
一、热力学1. 状态方程化学工程中最常用的气体状态方程是理想气体状态方程，其表达式为PV=nRT，其中P为压力，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
对于实际气体，可以使用范德瓦尔斯方程等状态方程进行描述。
2. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，即能量不能被创造也不能被销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。
对于闭合系统，热力学第一定律可以表达为ΔU=Q-W，其中ΔU为系统内能的变化，Q为系统吸收热量，W为系统对外做功。
3. 热力学第二定律热力学第二定律表明了自然界中热现象的不可逆性。
它有多种表述形式，包括卡诺定理、克劳修斯不等式等。
根据热力学第二定律，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，而只会在高温物体向低温物体传递。
这导致了热机的效率有限的现象。
4. 相平衡在化工过程中，相平衡是一个非常重要的问题。
相平衡指的是不同相（比如固体、液体、气体）之间处于平衡状态的物理过程。
在化工过程中，相平衡问题常常涉及到化学反应平衡、汽液平衡、凝固平衡等。
热力学可以提供对这些过程的深入理解。
二、传质1. 质量传递质量传递是指物质在空间中的分布变化过程。
在化工过程中，常见的质量传递包括气体或液体中的溶质传递，以及固体表面的传质过程。
传质的基本方程为Fick定律，它描述了在浓度梯度作用下传质的流动规律。
2. 动量传递在流体力学中，动量传递是一个重要的问题。
动量传递描述了物体在流体中的运动状态，其基本方程为纳维-斯托克斯方程。
对于不同形式的流动，可以应用质量守恒、动量守恒和能量守恒方程来描述传递规律。
3. 热量传递热量传递是物体之间热量传递的过程。
化工热力学复习重点
化工热力学——复习重点一． 流体混合物（必背公式）重要的摩尔性质和偏摩尔性质摩尔性质M偏摩尔性质二． 化工过程能量分析（简答题）1. 稳态流动系统的热力学第一定律 [J/Kg]2. 常见稳流体系装置以及能量分析i M ∑==Ni ii x M M 1{}in P T i ti nM M ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,RTG Ei γln ∑==Ni i i Ex RT G 1ln γ{}in P T i E i n RT nG ≠⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=,,)/(ln γf ln iiy f ˆln ∑==Ni i ii y fy f 1ˆln ln {}in P T i i i n f n y f≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=,,ln ˆln ϕln iϕˆln ∑==Ni i i y 1ˆln ln ϕϕ{}in P T i i n n ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=,,ln ˆln ϕϕ三．蒸汽动力循环与制冷循环（简答题）1.蒸汽动力循环能量分析(Energy Analysis)Turbine汽轮机：1 –2表示过热蒸汽在汽轮机中的可逆绝热膨胀过程，对外所做轴功可由膨胀前后水蒸汽的焓值求出。
Condensor冷凝器：2 –3表示乏汽在冷凝器中的等温等压冷凝过程，放出的热量。
Pump水泵：3 –4表示冷凝水通过水泵由P3升压至P4的可逆绝热压缩过程，需要消耗的轴功。
把水看作是不可压缩流体，则Boiler锅炉：4 –1表示液体水在锅炉中被等压加热汽化成为过热蒸汽的过程。
工质在锅炉中吸收的热量。
2.制冷循环（单级制冷循环）能量分析(Energy Analysis) 1-2可逆绝热压缩过程：W s = H2－H1 kJ/kg2-4等压冷却、冷凝过程：q2 = H4 - H2 kJ/kg4-5节流膨胀过程：H5 = H45-1等压、等温蒸发过程：q0 = H1－H5 kJ/kg。
北京化工大学--相平衡()
3 自由度数(F)：
能维持系统原有相数而可以独立改变的强度性质，如温度，压力，浓度
等，其个数为自由度数
例： ①一杯水和一桶水： T, p, F=2，状态相同，不用确定系统的大小；
② NaCl(sln)：
T, p, C,F=3
的变化，即为相图，即常用的p－T图
➢纯物质(单组分系统)的相律分析：F= C – P + 2=3-P • Pmin = 1 故 Fmax = 3-P = 2 双变量系统
故单组分系统相图可用二维坐标表示 • Pmax = 3 故 Fmin = 3– P = 0 无变量系统
故单组分系统最多可三相共存 • P = 2 时 F = C – P + 2 = 1 故两相共存时只有一个独立 变量
解：若有K 种含水盐，就有K个化学反应 C＝（2＋K）－K＝2 F＝C－P＋1＝2－P＋1＝3－P 当F＝0时，P＝3，相数最多
因系统中已有水溶液及冰两相，所以含 水盐最多只能有一种。
例3：3mol H2(g)与3mol I2(s)构成一系统，可进行 化学反应H2(g)＋I2(g)＝2HI(g) ，平衡时仍有 I2(s)存在，求F。
规律为相律：F= C P + n
二、相律推导
在不考虑重力场、电场等外界因素，只考虑温度和
压力的影响时，平衡体系的相律为： F = C P + 2 F ：体系的自由度数； C：独立组分数； P ：相数；“ 2 ”：温度和压力两个变量。
• 由相律公式可以看出：
• 体系每增加 1 个组分，自由度数也要增加 1； • 体系每增加 1 个相，自由度数则要减小 1。 • 这些基本现象和规律早就为人们所公认，但直到1876年，才 由吉布斯（Gibbs）推导出上述简洁而有普遍意义的形式。
化工热力学总复习
化工热力学总复习一．绪论1．化工热力学的研究内容：①测量关联与推算不同条件下物质的平衡性质熵焓,温度压强(纯物质),组成(混合物)②能量的计算建立在热力学第一，第二定律基础上③单元操作相应的相平衡组分逸度④物性及热力学性质状态方程2.热力学的研究方法：①微观热力学（统计热力学）②宏观热力学（经典热力学）研究体系达到平衡时的热力学性质，物系从一个状态到另一状态中间的变化。
无法研究速率问题二．流体的P-V-T关系1．几个概念①状态方程：描述流体P-V-T关系的函数式f(P.V.T)=0 称为状态方程②临界点：表示气液两相能共存的最高压力和温度的汽化线的另一个端点，称为临界点③超临界流体：高于临界压力和温度的区域内的流体车称为超临界流体（既不同于液体，又不同于气体，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。
可作为特殊的萃取溶剂和反应介质）2..状态方程的比较①.Van der Waals 方程：可用于气液两相，但是精度不高，实际应用较少。
常数随物质而异，由临界参数计算而得②.RK方程：适用于非极性和弱极性化合物，对多数强极性化合物的计算偏差较大。
能较成功的应用于气相，但对液相效果较差，不能用于气液相平衡的计算。
常数于流体特性有关，可由物质的临界参数计算③.SRK方程：计算精度比RK方程高，用于气液相平衡计算时精度较高，工程上应用广泛。
方程常数b与RK方程一致，但认为a不再是常数而是温度的函数④.PR方程：从SRK方程改进而来，精度更高，也是气液平衡工程计算的常用方程，预测液体摩尔体积的准确度较SRK明显提高。
方程参数利用纯物质的临界参数和偏心因子计算⑤.Virial方程：用于液相计算误差较大，不能用于气液相平衡计算。
其系数仅是温度的函数。
一般用普遍化方法估算。
目前尚未全部解决维里系数的数值⑥.M-H方程：方程准确度高，适用范围广，能用于包括非极性至强极性的化合物。
方程常数只需使用纯物质的临界参数及一点蒸汽压数据便可求得，是能从较少输入信息便可获得多种热力学性质的最优秀的状态方程之一3.Virial方程与virial系数①.从什么角度导出的维里方程？分子之间相互作用的受力②.维里方程为什么是纯理论方程？维里方程系用统计力学的方法推导而来，故而具有坚实的理论基础③.维里系数的确切的物理意义：第二维里系数是考虑到两个分子碰撞或相互作用导致的与理想行为的偏差，第三则是反映了三个分子碰撞所导致的非理想行为④.为什么维里方程可以截断？∵维里方程是无穷级数的形式，而实际应用时由于维里系数数据的缺乏，常使用近似成立的舍项形式，而多分子相互作用的概率很低，对Z的贡献逐项减小，∴可以截断⑤.什么时候截断误差大？什么时候使用二项截断式？压力越高，多分子碰撞的几率越大，引起的误差也越大；通常中，低压时取二项截断式⑥.维里系数取决于什么？对于一定物质而言，纯物质中维里系数仅取决于温度（混合物中取决于温度和各相组成）4.对比态原理及其应用①.对比态原理的对比态参数是什么意思？②.对比态有几个参数？哪几个？有三个；是对比温度Tr，对比压力Pr，和偏心因子ω③.偏心因子的概念？任一流体在Tr=0.7处的纵坐标lgP rS值与氩氪氙在同一条件下的lgPrS的差值④.什么时候ω=0？当流体是简单流体时，ω=0⑤.什么是简单流体？是惰性气体系球形分子的流体是简单流体5普遍化状态方程（由对比态原理推出的方程）①.状态方程的三个参数Tr Pr Vr②.两种普遍化计算方法维里系数法，普遍化压缩因子法③.Z0 Z1是谁的函数？是Pr ,Tr的复杂函数6.真实气体混合物的P-V-T关系①.混合物的P-V-T关系的状态方程的基本思路：利用纯物质的状态方程，推广应用到混合物，将A B等常数用混合物的常数代入（利用混合规则，即纯物质的性质及其组成来转化）②.混合维里系数中交叉项维里系数为什么会存在？不同的分子之间相互作用的影响③.维里系数下标的意义：B11，B22：纯物质的第二维里系数B12=B21：交叉第二维里系数，反映不同组分分子1，2之间的相互作用④.给出Σ公式进行展开，合并：B=ΣiΣjYiYjBij=y1y1B11+y1y2B12+y2y1B21+y2y2B227.液体的P-V-T性质①. 了解两个名词：修正的Rackett方程三.纯流体的热力学性质1.热力学性质间的关系①.两个概念：体积膨胀系数β等温压缩系数k②.剩余性质的定义：气体在真实状态下的热力学性质在同一温度，压力下当气体处于理想状态下热力学性质之间的差额③.计算剩余性质的目的：为了计算实际流体的热力学性质2.气体热力学性质的普遍化关系法①.计算剩余性质使用普遍化法时，把剩余性质变成谁的函数？Tr Pr Z PV=ZRT [Z:普遍化压缩因子]3.逸度和逸度系数①.为什么要引入逸度？为了修正什么？为了便于表达真实气体的自由焓，为了表征体系的逃逸趋势;为了修正压力②.什么是逸度系数？什么时候逸度系数=1？逸度系数是物质的逸度与其压力之比；[低压]理想气体时φi=1③.逸度系数的计算普遍化方法-----三参数（P V T）4．液体的逸度①.液体的逸度怎么定义？②.怎么计算液体逸度？通过液体饱和蒸汽压进行两次修正③.什么是Poynting因子？什么时候需要它？指数校正项称为Poynting因子；在高压下需要四.流体混合物的热力学性质1.化学位和偏摩尔性质①.偏摩尔体积的下标：(T,P,Nj) 混合后的偏摩尔体积与组成有关②.M Mi Mi 与Mt的名称③.摩尔与偏摩尔体积＆性质之间的关系：M=Σ（XiMi）2.Gibbs-Duhem 方程x1dM1+x2dM2=0 从一个组分的偏摩尔性质推算另一个组分①.Gibbs-Duhem方程表示了谁与谁的关系：混合物性质M与混合物中各组分的偏摩尔性质Mi之间的依赖关系3.混合物的逸度和逸度系数①.两个区别：混合物的逸度-----混合物总压的修正混合物的组分逸度------对分压的修正②.混合物的组分逸度的定义：通过给出纯物质的逸度公式改写4.理想溶液和标准态①.什么是理想溶液？组成结构相似（同系物）②.如何计算理想溶液的逸度？(为了考试方便) Lewis-Randall定则5.活度与活度系数①.二者用来修正什么？用来修正摩尔浓度②.运用活度与活度系数可以说明什么？可以说明理想溶液（与真实溶液的区别？）6.超额性质①.超额性质的概念在相同的温度，压力和组成条件下真实溶液和理想溶液性质之差②.为什么只讲超额自由焓? ∵超额自由焓与活度系数一一对应③.引入超额性质的目的？为了计算活度系数④.超额自由焓的建模中为什么取消了压强？∵其研究对象是非理想液体溶液，而压强对液体的作用影响小，故而忽略了。
化工热力学-总复习1
总复习
16
第7章 蒸汽动力循环与制冷循环
总复习
气体的膨胀
对外不做功的绝热节流膨胀
H2 H1
J
T p
h
1 Cp
T
V T
p
对外做功的绝热可逆膨胀
V
JJ
0, 0,
冷 零
J 0, 热
S2 S1
效应
效 应TH 效应
p2
p1
J dp
s
T p
s
1 Cp
T V T
p
总 有 s 0, 冷效 应
液
相
区
气相区
汽液共存区
恒温线
A 饱和液相线AC
B 饱和气相线BC
3
第2章 流体的p-V-T关系
总复习
p-V-T关系及计算
R-K方程：已知V、T和质量，求压力。
公式：
p
RT V b
a
T 0.5V V
b
注意:(1)p、V、T单位，V为mol体积。
a b
0.42748R 2Tc 2.5 pc
0.08664RTc
功源有效能 ExW W 与功源总能量相等；
热量有效能 有效能损失
ExQ
Q 1 - T0 T
典型题：作业6-9、6-11，习题课 第六、七章第6题。
El Ex WS WL T0St
有效能效率
(等价于t )
EX
Ex Ex
获 得 提 供
1-
El
Ex
提
供
不可可逆逆过过程程EEXX
100% 100%
f p
ˆi
fˆi xi p
f与fˆi、与ˆi的 关 系
ln f
化工流体知识点总结
化工流体知识点总结一、流体力学基础知识1. 流体的基本性质流体是流动的物质。
流体包括两类，即液体和气体。
液体与气体同属于流体的范畴，但它们在具体的性质和理论研究上有很多不同。
液态的分子之间距离显著小于气态的，因此分子间的相互作用力对于液态比气态更为显著。
流体的一些基本性质包括：质量、体积、密度、压强、粘度等。
这些性质对于流体的运动行为有着重要的影响。
2. 流体的运动描述对于流体的运动描述是流体力学研究的重点。
流体的运动行为可以通过速度场和压力场来描述。
速度场描述了流体在空间中的速度分布，对于不同的流体问题可以采用不同的速度场模型来进行描述。
压力场则描述了流体在空间中的压力分布情况，流体运动行为与压力场有着很大的关联。
3. 流体的基本方程流体的运动行为可以通过流体的基本方程来描述，这些基本方程包括连续性方程、动量方程和能量方程。
连续性方程描述了流体在空间中的质量守恒关系，动量方程描述了流体在空间中的动量守恒关系，能量方程则描述了流体在空间中的能量守恒关系。
这些方程为研究流体的运动行为提供了基本理论支持。
二、理想流体力学1. 理想流体的基本概念理想流体是指没有黏滞性、不可压缩、无外力、无热传递的流体。
理想流体力学是针对理想流体的流体力学理论研究。
理想流体力学的研究对象包括理想流体的运动行为、稳定性、流动特性等。
理想流体力学的理论研究对流体力学的发展有着重要的意义。
2. 均匀流动与非均匀流动在理想流体力学中，流体的运动可以分为均匀流动和非均匀流动两种。
均匀流动是指流体在空间中的速度场和压力场保持不变的运动行为，非均匀流动则是指流体在空间中的速度场和压力场随空间位置的变化而变化的运动行为。
这些运动行为对于流体的理论研究和实际应用都有着重要的影响。
3. 欧拉方程和纳维-斯托克斯方程在理想流体力学中，流体的运动行为可以通过欧拉方程和纳维-斯托克斯方程来描述。
欧拉方程是描述流体在空间中的速度场和压力场随时间变化的方程，是描述非粘性流体运动的基本方程之一。
北京化工大学高等化热--概念总结
·均相：体系内只存在分子作用力范围内（约3个分子直径）的短程密度波动，且总体表现出均一性。
·非均相：体系内还存在超过分子作用力范围的长程密度波动（涨落）,总体上表现为非均一性，这种波动往往受周围其它力场的作用而引起。
不包括传统的多相体系。
·稳态：体系的能量最低，处于平衡态，可长期稳定存在。
·亚稳态：体系的能量处于局部较低,可在一定范围、一定时间内存在,但给予扰动后，有向稳态转变的趋势。
亚稳态是非平衡中的特例。
·受限空间内的汽液相变：在纳微空间内，流体受到材料表面、孔壁的吸引（排斥）作用，产生非均相分布，导致与均相流体迥异的热力学和动力学性质以及相行为。
受限流体的相变受表面作用强度和空间大小的影响。
·磁滞线：从热力学角度上说，纳微材料对气体的吸附和解吸过程均处在亚稳状态，而真正的平衡存在于相变（预润湿转变）过程中。
·层状转变：在固体表面，如果固体的作用力较强，会对气体产生明显吸附行为，导致吸附气体会发生类似于气液相变的层状转变，或称为预润湿转变。
（同一表面存在两种吸附、有相变发生）·亚稳区具有不平衡状态的特征，是物相在理论上不能稳定存在，而实际上却能稳定存在的区域；在亚稳区内，物系不能自发产生新相，要产生新相，必然要越过亚稳区，这就是过饱和产生的原因；在亚稳区内虽然不能自发产生新相，但是当有外来杂质存在时，或在外界能量影响下，也有可能在亚稳区内形成新相，此时使亚稳区缩小。
·相变的本质是气泡、液滴、晶核等新核的形成，新相的形成必须克服新核成长所需要的能量，即越过成核能垒；相转变均是在亚稳状态下发生的；新核形成的初期处于不稳定状态，当形成的新核达到临界成核半径时，此时对应的能量为成核能垒，跨过此状态后，新核继续生长，直至稳定状态。
（液滴一定是在蒸汽超饱和的条件下产生的、气泡一定是在液体不饱和的条件下产生的）·指数律：某些热力学函数可以表示为幂函数的形式，其指数具有普适性·标度律：通过变换变量的标度，可以将原来依附于两个变量的函数退化为依赖一个变量的函数。
化工流体流动知识点总结
化工流体流动知识点总结一、流体动力学基础知识1. 流体的性质流体是一种物态，它可以分为液体和气体两种状态。
流体的特点有流动性、变形性和连续性。
2. 流体的力学性质流体的力学性质受到流体的粘性、密度、压强、速度和流体流动的稳定性等多种因素的影响。
3. 流体运动的描述流体运动可以通过流线、流量、速度、压力、流态和流体力学来描述。
4. 流场的描述流场是流体在空间中取得的分布特性，包括速度场、压力场和温度场。
流场的描述可以通过流线、流面和流管来描述。
5. 流体的动力学分析流体的动力学分析包括质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。
这些定律可以用来分析流体的流动状态和特性。
6. 流体的黏性流体的黏性是流体流动性质的重要参数之一，它可以通过流体的雷诺数来描述。
7. 流体的湍流与层流流体的流动状态可以分为湍流和层流两种状态，它们在不同流动条件下具有不同的特性和稳定性。
二、常见流体流动现象分析1. 管道流动管道流动是化工领域常见的流体流动现象，它受到管道的材料、直径、长度、粗糙度和流速等因素的影响。
2. 混合流动混合流动是流体在管道中受到驱动力的作用而产生的流动现象，它在管道的转弯处、分支处和合流处表现出不同的特性。
3. 泵的运行原理泵是用来提供流体压力的装置，它基于流体的压力动力学原理进行设计和运行。
4. 喷射流动喷射流动是一种通过一个流体射流对另一个流体进行加速混合的流动现象，它可用于混合、冷却和清洗等工艺中。
5. 涡旋流动涡旋流动是一种流体在管道中产生的旋涡运动，它通常表现为流体的渦流和旋转。
6. 空气动力学空气动力学是研究空气在空间中运动和传热特性的学科，它包括空气流动、气动噪声、通风和换热等内容。
7. 风扇和风机的原理风扇和风机是用来产生气流和输送气体的机械设备，它们基于空气动力学原理进行设计和运行。
三、流体流动模拟及应用1. 流体流动模拟流体流动模拟是通过计算机模拟流体的流动状态和参数，以达到优化工艺设计、减少能耗、优化设备性能和降低生产成本的目的。
《化工热力学》综合复习资料.
《化工热力学》综合复习资料第2章 流体的p-V-T 关系一、试用Pitzer 三参数普遍化方法计算水蒸汽在107.9×105Pa 、593K 下的比容。
第3章 流体的热力学性质一、丙烷气体的始态为1.013×105Pa 、400K(可以视为理想气体)，终态为3.013×105Pa 、500K 。
已知丙烷在理想气体状态下的摩尔热容为：T C ig p 1775.099.22+= (J/mol.K)试采用三参数普遍化关系式计算始态至终态的焓变与熵变。
二、用三参数普遍化方法计算1kmol 的1,3-丁二烯，从25atm 及130℃压缩至125atm 和280℃时的ΔH 、ΔS 、ΔU 和ΔV 。
已知理想气体状态下的定压热容(cal/mol.K)与温度(K)的函数关系为: 26310649.1710224.53432.5T T C ig p--⨯-⨯+=第5章 化工过程的能量分析一、1.57MPa 、484℃的过热水蒸气推动透平作功，并在0.0687MPa 下排出。
此透平既不绝热也不可逆，输出的轴功相当于可逆绝热膨胀功的85％。
由于隔热不好，每kg 的蒸汽有7.12kJ 的热量散失于20℃的环境中。
求此过程的理想功、损失功及热力学效率。
二、某炼厂有一台蒸汽透平，已知水蒸汽入口的温度为440℃，压力为40×105Pa ，流率为4000kg/h ，蒸汽排出的压力为7.0×105Pa 。
(1) 假定透平绝热可逆操作，试计算透平的功率；(2) 若透平绝热操作，输出的轴功等于绝热可逆轴功的82.65％。
则蒸汽的出口温度为多少？并计算过程的有效能(火用 )损失。
三、有一逆流式换热器，利用废气加热空气，空气由0.1MPa ，293K 被加热到398K ，空气流量为1.5kg.s –1；而废气从0.13MPa 、523K 冷却到368K 。
空气的等压热容为1.04kJ.kg –1.K –1，而废气的等压热容为0.84 kJ.kg –1.K –1，假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环境状态为0.1MPa 、293K 。
化工热力学专业知识点总结
化工热力学专业知识点总结一、物质的热力学性质1.热力学状态方程：描述热力学系统状态的方程，可以通过实验数据拟合得到，常见的有理想气体状态方程、范德华方程等。
2.热力学过程：系统经历的状态变化过程，包括等温过程、等容过程、绝热过程等，这些过程可以通过热力学定律进行定量描述和分析。
3.热力学势函数：用来描述系统稳定状态的函数，常见的有焓、内能、吉布斯函数等。
4.相变热力学性质：液相、气相、固相之间的相互转化过程，包括液气平衡、固液平衡等。
5.热力学平衡条件：系统达到热力学平衡的条件，包括热平衡、力学平衡、相平衡等。
二、热力学定律1.热力学第一定律：能量守恒定律，即能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，只会在不同形式之间进行转化。
2.热力学第二定律：热不能自发地从低温物体传递到高温物体，这是宇宙中熵增加的基本规律。
3.热力学第三定律：当温度趋近于绝对零度时，系统的熵趋于常数，这是绝对零度不可能实现的热力学定律。
化工热力学不仅包含了上述物质的热力学性质和热力学定律，还涉及到一些实际的应用技术和工程问题。
例如，化工过程中的热力学分析、热力学循环、热能利用、燃烧热力学等内容。
下面我们来重点介绍一些与化工工程实际相关的热力学知识点。
三、热力学循环1.卡诺循环：理想可逆循环过程，由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程组成，是热机效率的理论极限。
2.汽轮机循环：以水蒸气为工质的循环，包括理想朗肯循环、实际朗肯循环、再热朗肯循环等。
3.制冷循环：以制冷剂为工质的循环，包括制冷机、空调机、冷冻机等。
四、燃烧热力学1.燃烧过程：燃烧是一种复杂的热力学过程，包括燃烧反应机理、燃料燃烧热值、燃烧平衡等内容。
2.燃烧产物：燃料燃烧的产物包括二氧化碳、水蒸汽、一氧化碳、氨气、硫化物等，这些产物的生成与燃烧条件密切相关。
3.燃烧效率：燃料的利用效率，可以通过燃烧反应焓变来计算。
五、化工热力学应用1.热力学分析：化工反应器设计、炼油装置设计、化工装备热力计算等都需要进行热力学分析。
相平衡知识点总结
5 相平衡5.1 重点与难点相律的表述与数学表达式及其中各参量的意义。
相图的分类及其在分离提纯等化工工艺中的应用。
5.2教学基本要求理解相律的推导，掌握相律的内容及其应用掌握单组份系统相图的阅读掌握克拉贝龙――克劳修斯非常的推演与应用。
了解特鲁顿规则及外压对蒸气压的变化关系对二组份系统的气液配合相图，要求掌握恒温相图，和恒压相图中点线面的意义，会应用相律分析相图，熟悉杠杆规则计算各相的量，理解精馏原理和结果。
对二组份的气液液平衡相图和双液体系相图，要求掌握恒压相图中点线面意义，会应用相律和杠杆规则，了解水蒸馏原理。
对二组份相图的液固平衡相图，要求了解如何用溶解度法和热分析法制作相图，掌握典型相图的点线面和步冷曲线的意义及特征与用途，熟悉相律应用和杠杆规则及相区交错规则。
了解二组份气固平衡相图含义与应用。
5.3基本内容物质在不同约束条件下，可以处在不同的状态。
相图是用几何方法表示复相平衡体系状态的图形。
相图与平衡体系的状态呈相互对应关系。
状态由相态及描述各相的独立热力学变量来描述，相平衡体系中的状态用强度量描述。
相律：指导相平衡的基本规律相图：物质的相平衡规律在几何图中的表示5.3.1 相律相律：物质的相平衡变化的基本规律。
表示相变化过程中，体系的相数，独立组分数与自由度（T ，P ）之间的定量关系。
基本概念1）相φ：体系中宏观物理性质（T ，P ）和化学性质均匀一致的部分为相特点：a ）相间有物理界面b ）体系可以是单相或多相 用“φ”表示体系的相气体：无论几种气体混合，都是一相液体：相溶为一相，不相溶为2或多相:乙醇水溶液，水+苯固体：若不生成固溶体，有多少种物质，就有多少相2）相变化：物质从一相迁移到另一相的变化3）相平衡:相变化中,物质宏观上停止迁移为体系自由能最低时，0G ∆=相平衡条件：B B αβμμ=B 物质在每相中的化学势相等,同时，T α=T β P α=P β4）相图：由实验数据表示相平衡关系的几何图形，表示体系的状态与T ，P ，X 的关系5）组分数K物种数：体系中物质的数量，“S ”表示组分数：表示体系各相组成的最少物种数，称独立组分数,“K ”表示,'K S R R =--, R :化学平衡数R '为其它浓度限制条件说明：不同物质在同一相中的浓度限制条件R 为独立的化学反应数6）自由度f ：指确定体系状态的独立强度变量的数目,“f ”表示说明：a ）在一定范围内，任意改变f 不会使φ改变b ）f 确定了，体系的状态就确定了c ）若产生新相或旧相消失，f 就改变了7）相律的普遍式： 2f K φ=-+, 'K S R R =--说明：a ）相律只能适用平衡态b ）物种数S 不是存在所有相，相律仍成立c ）R ：独立化学反应数 'R ，同相独立浓度限制R S m =- （m 为化学元素数）d ）'K S R R =--e ）f K n ϕ=-+ n ：T,P,其它外场（磁场，电场等）f ）相律应用：验证由实验结果得到的相图的正确性，绘制出相图例：N 2，H 2，NH 3体系a ）无反应发生3124f =-+=（,,2X T P 个）b ）T =450℃,P =150P θ,无催化剂,不发生反应条件自由度**3102f =-+=（2个X B ）c ）T =450℃,P =150P θ,有催化剂,发生反应()**31101f =--+=（X B ）d ）T =450℃,P =150P θ,有催化剂,发生反应投料比：N 2∶H 2=1∶3 ()**311100f =---+= 5.3.2 单组分体系的两相平衡克拉贝龙方程（Clapeyron ）mm V T H dT dP ∆⋅∆= 克拉贝龙方程 m H ∆相变潜热 适用：任意单组分体系的两相平衡的相变化克劳修斯-克拉贝龙方程(克-克方程)(Clausius —Clapeyron ）2ln m H d P dT RT∆= 克—克方程 211211ln ()m H P P R T T ∆=- （m H ∆与T 无关） 说明：a ）m H ∆为等TP 时的相变潜热（蒸发热或升华热）b ）适用：理气的g-l ，g-s 体系的两相平衡c ）有近似，但简单P 为T 时的平衡蒸气压（饱和蒸气压）定量表示单组分体系蒸气压与温度的关系5.3.3 单组分体系的相图单组分体系一相：1122f=-+=（T,P）二相：1221f=-+=（T或P）三相：1320f=-+=单组分体系的相图：P-T关系水的相图如图6-1图6-11）单相区：g，l，s，1φ=1120f=-+=（T,P）2）两相线：OA，OB，OC，OD线2φ=，1221f=-+=（T或P）克拉贝龙方程：mmVTHdTdP∆∆=OA线：为蒸发线，水的饱和蒸汽压曲线22H O l H O(g→())说明：A为临界点（647K，22089KPa）>0vap mOA vap mHdPdT T V∆⎛⎫=⎪∆⎝⎭（>0>0m mH V∆∆，）OB线：升华线，冰的饱和蒸汽压曲线H2O（s）→H2O（g）>0sub mOA sub mHdPdT T V∆⎛⎫=⎪∆⎝⎭（>0>0m mH V∆∆，）>sub m vap mH H∆∆>OB OAdP dPdT dT⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（0mH∆>，0mV∆>）OC 线: 溶化曲线 H 2O （s ）→H 2O （l ）,C 点（202650KPa ，-20℃）,C 点不能无限延长若P ↑，出现不同结构的冰——复杂相图0fus m OC fus mH dP dT T V ∆⎛⎫=< ⎪∆⎝⎭ （0m V ∆<,m V V >冰，） OD 线：过冷水的气化曲线 H 2O （l ，过冷）→H 2O （g ）亚稳平衡3）三相点：三相平衡点（g ，l ，s ）1320f =-+=三相点：()273.16K,610.6Pa 冰 点：()273.15K,101.325Pa三相点与冰点的区别：a ）三相点中水为纯水 冰点中水为水溶液（0.0013g/g ），则凝固点降低0.0024Kb ）冰点压力：P θ=100KPa ， 引起凝固点降低0.00747K ，由于稀液,外压变化,降低了0.01K说明：a ）相图的点、线、面都有物理意义b ）相图中的点线面都符合相律c ）已知相图的特殊点线，可画相图，如：三相点，临界点，熔点，沸点5.3.4 二组分气-液体系224f φφ=-+=- min 1φ=，3f =（T ，P ，X B ） 相图为立体图形恒定T ：P -X 相图；恒定T ：T -X 相图；恒定X ：P-T 相图完全互溶的二组分体系理想的二组分体系P -X 图：① P -x 图绘制恒定T ：P -X 相图（平面图）液相组成x B ， 气相组成y B ，平衡蒸汽压P B , 总压P由拉乌尔定律：*B B B P P X = P -x 液相线道尔顿分压定律：B B P Py =总压A B P P P =+ P -y 气相线P-x 液相线和P-y 气相线合并()***A B A B P P P P x =+-P-y 气相线:*B B B B P P X Py == ()***A B A B P P P P x =+-*****()A B B B B A P P P P y P P =--图6-2L ：液相线；G ：气相线 P *B >P *A ，y B >x B截距：P *A , 斜率：P *B - P *A , P *A 、P *B 为 A 、B 饱和蒸气压②P-x 图分析（恒定T ）（如图6-3）图6-3面：液相和气相：*2112f =-+=（P ，x B ）二相：L 线和G 线间l-g 二相区，*2211f =-+=（P or X ）线：液相线L 和气相线G ：*2211f =-+=（P 或x B ）物系点：表示体系的状态点，由T , P , x 表示相点：表示体系某相的状态，T , P , x 表示T —X 图 恒压：一般P =P θ，f T —X 图的绘制：可由P —X 图（如图6-4）转化图6-4 注意: a) ****,B A B A P P T T >∴< b) 若P []**,0,1B A P P > P -X 、T -X 图，B B y x > 非理想二组分体系（1）正常类型的偏差a ）正偏差（如图6-5）图6-5 图6-6b ）负偏差（如图6-6）图6-7 图6-8（2）具有最高点和最低点的偏差具有最高点（P-X）（如图6-7）具有最低点（P-X）（如图6-8）说明：二组分气液体系的三条规则——柯落瓦诺夫规则a）X B→0，X A→1：B遵守亨利定律，A必遵守拉乌尔定律，反之也成立b）A对拉乌尔定律成正（负）偏差，则B也发生正（负）偏差c）最高（低）点c，气相和液相组成相同, 恒沸混合物，其组成随P（or T）变化不是化合物分（精）馏原理分馏或精馏：对混合物进行多次蒸馏，从而达到分离和提纯的目的（1）无最高（低）点的二组分气液体系简单蒸馏（如图6-9）图6-9精馏过程，T-X 图纯A ，纯B （分离）,蒸气相（蒸出液） → 低沸点的B 加热,液相（剩余液） → 为高沸点的A（2）具有最高（低）点的二组分,只能得纯A （或B ）和恒沸混合物C （如图6-10）图6-10a ）最高点体系（HCl - H 2O ）蒸出液：A 或B,剩余液：恒沸混合物C ；C 点：C C x y = ,不能达到分离b ）最低点体系（苯-乙醇）蒸出液：恒沸混合液C ；剩余液： A 或Bc ）恒沸混合物的分离, C C x y =，需用其它方法分离如：H 2O-C 2H 5OH （C 点）C T =78.15℃，C X =95.6%乙醇,恒沸混合物不是化合物，其组成随压力改变 部分互溶的双液系（无气相）如：水-苯胺（如图6-11）1）T-X 图的绘制恒定P ：（蒸气压低，不考虑气相），*2211f =-+=（T 或x ），T 1 下，在水中加苯胺，物系点水平移动少量A'：为均相加A （A-B ）：为两相，组成W A %和W B % 再加A"：单相 2）T-X 图分析a ）最高点D 两共轭相组成相同，A B X X = 为单相D 点组成D X ——为临界溶解度D 点温度D T ——为临界溶解温度 图6-11'D 点是通过一相的消失来实现不分层b ）AD 和BD 为溶解度线AD 为苯胺在水中的溶解度曲线 BD 为水在苯胺中的溶解度曲线*2211f =-+=（T 或x ）C ）面 曲线外：单相区*2112f =-+=（T ，x ）曲线内：两相区*2211f =-+=（T 或x ）d ）变温时物系点C 的变化一对液体临界溶解温度的高低，反映了互相溶解能力的强弱,临界温度越低，其互溶性越好应用：利用临界溶解温度的数据，选择良好的萃取剂 杠杆规则（原理）设： T O 时物系点O 的 重量W ，组成为X （如图6-12）相点A ：A W ，A X ；B ：B W ，B X由质量守恒原理： 图6-12A B W W W =+ A A B B XW X W X W =+A B A A B B ()X W W X W X W +=+A AB B ()()W X X W X X -=-即：A B OA OB W W =A B W OB W OA=11A B W OB W OA +=+ A B BW W OB OA W OA++= B W OA W AB = A W OB W AB=说明：即力学中的杠杆原理，只适用于两相平衡X ：摩尔分数或质量百分数；W ：总摩尔数或总质量完全不互溶双液系如：水-氯苯体系，汞-水体系两组分间没有相互溶解，每个组分的蒸汽压等于其单独存在时的蒸汽压体系的总蒸汽压**A B P P P =+ 即*A P P >, *B P P >则混合物的沸点低于任意组分的沸点水蒸气蒸馏：对高沸点有机物进行蒸馏提纯，此类有机物在常温下蒸气压很小若在常压下，沸点很高，沸点前可能分解，在常压下不能对其单独蒸馏提纯两种方法：减压蒸馏：由克-克方程定 图6-13水蒸气蒸馏（如图6-13）：与水形成完全不互溶双液系，常压下，不互溶二组分沸点在100℃以下。
《化工热力学》的教学经验总结
《化工热力学》的教学经验总结
王平;吴世逵
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2015(042)002
【摘要】《化工热力学》课程结合化工过程阐述热力学定律及其运用,是化工过程研究、设计和开发的理论基础.学生通过学习本课程,初步掌握化学工程设计和研究中获取热力学数据的方法,对化工过程进行相关计算的方法,为学习后续课程和从事化工类专业实际工作奠定基础.课程内容大致可分为四大块:(1)流体PVT关系和纯流体热力学性质;(2)热力学定律及应用;(3)溶液(均相流体混合物)热力学性质;(4)相平衡和化学平衡.运用现代教育手段提高教学质量和效果,实现优质教学资源的共享,注重教学与实践的结合,不断更新和完善教学内容,培养创新意识、提高实践能力.【总页数】2页(P142,141)
【作者】王平;吴世逵
【作者单位】广东石油化工学院化学工程学院,广东茂名525000;广东石油化工学院化学工程学院,广东茂名525000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ
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化工热力学第三版第8章流体相平衡
8.4 液液平衡
1 部分互溶系统的热力学
2 液液平衡相图
3 液液平衡计算
4 物质的萃取和分配 ——液液平衡的应用
8.4.1 部分互溶系统的热力学
8.4.2 液液平衡相图
8.4.3 液液平衡计算
在求算定温下二元系统共存的液相组成时，有４个未知数、 、 、 、 等，要列出４个方程才能解得，这些方程是
度系数表达式
8.3.2 用状态方程计算气液平衡
超临界流体萃取是一项已有工业应用的绿色、高效分离技术 ，其在天然产物中有效成分的提取、热敏性物质的分离及微量杂 质的脱除等方面应用广泛。当前，在超临界流体萃取技术的基础 上，还发展了诸如超临界流体膨胀、抗溶剂结晶、表面清洗和干 燥等多种新兴技术，统称为超临界流体过程技术。此外，随着当 前对离子液体（一种室温下为液体的有机熔融盐，几乎没有蒸汽 压）研究和开发的深入，将超临界CO2流体和离子液体这两种绿 色溶剂结合在一起来处理反应和（或）分离物系的思路业已提出 ，这既为高压气液平衡研究和应用提供新的切入点，也提出了新 的挑战。
8.2 汽液平衡
1 相平衡处理方法的简化 2 二元汽液平衡相图 3 汽液平衡计算类型 4 活度系数法计算汽液平衡 5 状态方程法计算汽液平衡 6 热力学一致性检验
8.2.1 相平衡处理方法的简化
（1）最简单的方程——Raoult定律 （2）改进的Raoult定律 （3）仅假设饱和蒸气为理想气体时得到的方程 （4）仅忽略Poynting因子时得到的方程 （5）假设液体的摩尔体积不随温度和压力变化时的方程 （6）假设液体的摩尔体积仅随温度变化时的方程 （7）假释汽、液相都是理想溶液时得到的方程 （8）严格的热力学方程
相律是多组分多相系统所共同遵守的普遍规律，由Gibbs 于1875年提出。它揭示出平衡系统的自由度F、组分数C、相数 π之间的关系，即自由度F为
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汽液两相空间
过热蒸气空间
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随着压力升高或温度升高 汽液相平衡的范围将缩小。
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1. 二元体系的P-T图
i)实线为泡点线，虚线为露 点线。 ii)不同的溶液组成在整个溶 液范围内组成了一个上拱的 泡点面和下拱的露点面。 iii)泡点面的上方为过冷液 体，露点面的下方为过热蒸 汽。 iv) C1、C2点分别为纯组分1 和2的临界点，Cm点是二元混 合物的临界点，UC1和KC2曲线 分别为纯组分1和2的汽液平 衡线。
7．2．汽液相平衡相图
▪ 相图是温度、压力和组成对能够相互平衡共存的相的 种类和相数影响的直观描述。
▪ 三维相图：T-p-x (y)
▪ 二维相图： T-p ，T-x(y)，
p-x (y) ，y-x
图7/1-1 汽液相平衡的pTxy图
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二元组分没有固定沸点。沸点是对纯物质来说的，混合物只有泡点。所谓泡 点就是对一定组成的溶液，在一定压力下第一个气泡出现时的温度。
pis
exp
Vl RT
p−
pis
(i=1，2…N)
汽液相平衡基本关系式的简化：
(1). 低压--理想气体 (2). 各组元性质类似--理想混合物 (3). 压力不太高
ˆiv = is = 1
ˆiv = iv， i = 1
( ) exp
Vl RT
p−
pis
=1
概念：汽液平衡比与分离因子
相平衡比 ：汽液相平衡时，混合物中的i组分在汽相和液相中
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yiˆiv
p
=
xi
i
f
i
(i=1，2，…N) (7/3-6)
对于液体混合物
f
i
=
fil
( ) yiˆiv
p
=
xi
s
ii
pis
Vl
exp
RT
p − pis
(6/2-8)
摩尔分数之比
Ki
=
yi xi
(7/3-7)
可以用相平衡比表示汽液相平i xi
= ˆil ˆiv
= i fi ˆiv p
(i=1，2…N) (7/3-8)
分离因子：汽液相平衡时混合物中任意两个组分的相平衡比的 比值 （相对挥发度或选择性系数）
ij
=
Ki Kj
(i=1，2…N；j=1，2…N) (7/3-10)
7．3．3．De Priester列线图与K值关联汽液相平衡
在低压下，一些场合可以把组分结构相近似体系认为是理想的汽液相 平衡体系。例如，低压下轻质碳氢化合物及其它简单分子，此类混合物的 分子间作用力通常比较简单，可以认为它们遵守Lewis-Randall规则。根据理 想混合物的概念，这类体系的汽液相平衡关系式可写成
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yiˆiv p = xi i fi (i=1，2，…N) (7/3-6)
液相的逸度系数利用活度系数方程求解，通常称作活度系数方程
用于混合物
f
i
=
fil
( ) f
l i
(T ,
p)
=
sat i
p sat i
exp
Vil RT
p
−
p sat i
(6/2-8)
( ) yiˆiv
p
=
xi
s
ii
极限情况：共沸系 （最低共沸压力） （i 1）
(xi )az = (yi )az
低压下互溶体系的汽液平衡：正偏差
非理想混合物，正偏差 （i1）
相同分子间的吸引力较相异分子 强时，则发生正偏差。
极限情况：共沸系 （最高共沸压力） （i 1）
(xi )az = (yi )az
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共沸系（最高共沸温 度对应最低共沸压力） （i 1）
混合物的临界点不同于纯组分的临界点
混合物的临界现象，特点： ① Cm点处，汽液两相的差别消失，这一点与 单组分体系临界点的特征一致； ② Cm点不一定对应于两相共存时的最高压力 和最高温度； ③ Cm点随组成变化。 ④ 所有组成对应的临界点组成了临界点曲线。
混合物临界点的特殊性，就造成了两种特殊的现象：
✓ 泡点温度与组成的计算（BUBLT）：p，x → T，y
✓ 泡点压力与组成的计算（BUBLP）： T ，x → p ，y ✓ 露点温度与组成的计算（DEWT）： p，y → T，x ✓ 露点压力与组成的计算（DEWP）： T ，y → p ，x ✓ 闪蒸的计算（FLASH）： T ， p ，z → x ， y ，L（或V）
T-x1-y1相图
共沸系（最低共沸温
度对应最高共沸压力）
（i 1）
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7．3．汽液相平衡模型化
对个相、Ｎ种化学物质的体系，相平衡时有
i
=
i
=
...
=
i
fi = fi =...= fi
（i＝1、2、…N) (7/3-3)
用于汽液相平衡分析时， 相数=2，则
( ) fˆiv T , p, y = fˆil (T , p, x) (i=1，2，…，N) (7/3-4)
与泡点相对应的还有露点，所谓露点就是对一定组成的溶液，在一定压力下 产生第一个液滴时的温度。
过冷液体空间 汽液两相空间
过热蒸气空间
不同的溶液组成在整个溶液范围内组成了一个上拱的泡点面和下拱的露点面。 泡点面的上方为过冷液体，露点面的下方为过热蒸汽。 C1、C2点分别为纯组分1和2的临界点。所有组成对应的临界点组成了临界点曲 线。
De Priester p-T-Ki列线图： 一种计算烃类体系相平衡 比的数值处理工具。
求解过程与组成无关。
压力为 2 atm 适用温度范围：70～20 ℃
图7/5-8（较低温度）
温度为-40℃
7.4 基本气液相平衡计算
• Gibbs相律：F= N+2- • 二元体系气液平衡：F=2+2-2=2 对于可观测的变量(T,p,x1,y1)可有6种组合
yi fi g = xi fil
(i=1,2,...N) (7/5-28)
或
( ) yiiv p = xiis T , pis pis
(i=1,2,...N) (7/5-29)
( ) ( ) Ki
=
yi xi
=
is iv
T, T
pis ,p
pis p
(i=1,2,...N) (7/5-30)
此类体系的相平衡比Ki与组成无关，仅由体系的温度和压力决定。
等温逆向冷凝现象， 等压逆向凝聚现象。
平衡相图p-xy,T-xy
bubble dew
dew bubble
Hexane-triethylamine
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低压下互溶体系的汽液平衡：负偏差 理想的体系，符合 Raoult定律（i=1）
pi = pis xi
非理想混合物，负偏差 （i1）
当相异分子对间的吸引力较相同 分子对间作用强时，液相会发生 离开理想混合物的负偏差。