化工热力学11化工物性数据估算
《化工热力学》课程教学大纲.
《化工热力学》课程教学大纲课程代码：040310课程名称：化工热力学/Chemical Engineering Thermodynamics学时/学分：48/3先修课程：物理化学适用专业：化学工程与工艺本科开课院系：化学化工学院化学工程与工艺系教材：陈钟秀，顾飞燕，胡望明编. 化工热力学. 北京：化学工业出版社．2004主要参考书：1．金克新，赵传钧，马沛生．化工热力学. 天津：天津大学出版社．20032．陈新志，蔡振云，胡望明．化工热力学. 北京：化学工业出版社．20013 ．Smith J M and Van Ness H C. Introduction to ChemicalEngineering ．Thermodynamics. 4th ed. McGraw-Hill. New York．1996一、课程的性质和任务化工热力学是化学工程学科的一个重要分支，也是化学工程与工艺专业必修的专业基础课程。
化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域，其主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。
本课程将热力学的理论应用于化工生产中的真实流体和混合体系，解决化工过程中的热力学问题，培养学生从热力学的基本定律和定义出发，利用有限的资料解决工程问题的能力。
它是化工过程研究、开发与设计的理论基础。
要求通过本课程的学习，要求掌握常用的几种气体状态方程，掌握流体热力学性质的计算方法，熟悉化工过程的热力学分析方法及其在化工节能领域的应用，掌握汽液平衡的计算方法，熟悉化学反应平衡的计算，了解物性数据估算等关键内容。
二、课程的内容和基本要求绪言要求：了解课程性质、任务、要求、学习注意点。
第一章真实流体的PVT关系流体的PVT关系是化工工艺设计计算和研究热力学问题的基础，重点讲解加压下真实气体及其混合物的PVT关系的计算方法。
化工物性数据的测定、应用及其估算方法(精)
• 1.5物性数据查找
• 化学科研过程中,需要知道大量的数据,包括元素的 性质,化合物的溶沸点等物理数据,如何有效的获得 呢?
• ⑪最经常的也是最基本的是知道元素的性质,那么 就需要查元素周期表:
• ① (/)从中可获得原 子量,CAS,电性质,物理性质,结晶学,核特性及其一 些常见的化合物,但速度较慢。 • ② (/yszqb.htm)一个简便的 元素周期表,可获得原子外层电子排布,溶沸点。
• (3)运算功能 数据库中的许多物性都以公式形式 存入，代入适当条件后可算出 • 相应的值。有些方程手算困难，而在数据库中可 容易地得出。按化工计算的要求，数据库中一般 存有化工计算所需的专项计算程序，如有插值法、 最小二乘法、非线性回归等，当使用者输入自带 的原始数据后，也能给出满意的结果。 • 化工数据库可有多种分类方法，如按物性分类可 分为专项型和综合型多按化合物品种可分为专业 库和大型库，按功能可分为咨询型和联机型等。
• (3)某些物性(如气体热容、熵)可用光谱数据严格 算得，由于光谱数据也是可 • 靠的实验结果，因此这些数据也被认为是实验值， 是上述物性数据的主要来源。
• (4)数据的可靠性不但取决于实验方法，还取决于 实验的有关条件，如试剂的纯度，恒温、恒压条 件，温度、压力的测量等。 • (5)化合物的物性缺乏实验测定的情况很多，一是 缺少测定，二是有些物性无法 • 测定，如某些加热分解或聚合的物质缺少沸点等 数据。
• ⑻(/) 纳米科技基 础数据库，其中包括：中国纳米专利公开 库，中国纳米专利授权库，国外纳米专利 数据库，纳米成果数据库，纳米产品厂家 数据库，纳米课题数据库，纳米研究单位 数据库，纳米专家数据库，纳米研究仪器 设备数据库，纳米测试技术数据库，纳米 产品数据库，纳米器件数据库，中外纳米 标准数据库，纳米材料性能数据库，纳米 文献摘要数据库，纳米器件数据库。
化工热力学第三版第1章绪论与第2章流体的pVT关系
2.4.3 混合物的状态方程
（3）Martin-Hou方程 温度函数混合规则的通式为
若L代表方程常数b，则n＝１
2.4.3 混合物的状态方程
2.4.4 状态方程混合规则的发展
（1）单流体混合规则的改进
2.4.4 状态方程混合规则的发展
1.3.1 体系与环境
1. 孤立体系：体系与环境之间既无物质的交换又无能量 的交换
2. 封闭体系：体系与环境之间只有能量的交换而无物质 的交换
3. 敞开体系：体系与环境之间可以有能量与物质的交换。
1.3.2 平衡状态与状态函数
状态是指体系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。热 力学中，一般说体系处于某个状态， 即指平衡状态。
2.1 纯物质的p-V-T关系
2.1 纯物质的p-V-T关系
2.1 纯物质的p-V-T关系
等温线在两相区中的水平线段随着温度升高而缩短，最 后在临界温度时缩成一点犆。从图2-3上看出，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
2.1 纯物质的p-V-T关系
2.2 气体的状态方程
对比态原理认为，在相同的对比状态下，所有的物质表 现出相同的性质。 令 将这些关系代入van der Waalls方程，得
这种关系在数学上可表示为
因为
2.3.2 以偏心因子为第三参数 的对比态原理
物质的对比蒸气压的对数与绝对温度有近似线性关系， 即
对比蒸气压方程可以表示为
2.3.2 以偏心因子为第三参数 的对比态原理
2.2.1 理想气体方程
理想气体方程是最简单的状态方程，即
2.2.2 立方型状态方程
所谓立方型状态方程是因为方程可展开为体积 （ 或密 度）的三次多项式。Vander Waals方程 （1873年）是第 一个适用真实气体的立方型方程，是对理想气体方程 （2-4）的校正。
化工热力学公式范文
化工热力学公式范文化工热力学是研究化学反应与热力学的相互关系的一门学科。
热力学是一个描述物质能量转化和传递的科学，它包括理论基础、实验方法和应用。
在化工过程中，热力学公式被广泛应用于计算与预测反应的热力学性质，以及热力学参数对反应均衡和传递的影响。
下面是一些常用的化工热力学公式。
1.焓变公式（ΔH）：ΔH = ΣH(products) - ΣH(reactants)ΔH表示反应的焓变，H代表反应体系的焓（能量），反应前后体系的焓变化量即为反应热，可以判断反应是吸热反应还是放热反应。
2. 阿伦尼乌斯公式（Arrhenius equation）：k = A × exp(-Ea/RT)k表示反应速率常数，A为频率因子，Ea为活化能，R为理想气体常数，T为反应温度。
该公式描述了化学反应速率与温度的关系，温度越高，反应速率越快。
3. 盖因斯-亨德森公式（Gibbs-Helmholtz equation）：ΔG=ΔH-TΔSΔG为自由能变化，ΔH为焓变，T为绝对温度，ΔS为熵变。
该公式描述了自由能与焓、熵之间的关系，通过计算ΔG值可以判断反应是否可逆、自发发生。
4. 凯库勒公式（Clausius-Clapeyron equation）：ln(P2/P1) = ΔHvap/R × (1/T1 - 1/T2)P1、P2为两个不同温度下的饱和蒸汽压，ΔHvap为蒸发热，R为理想气体常数，T1、T2为对应温度。
该公式描述了物质的蒸汽压与温度之间的关系，可以用于计算物质的汽化热。
5.放热反应的焓变公式：q=m×C×ΔTq为反应所释放的热量（焓变），m为物质的质量，C为物质的比热容，ΔT为温度变化。
该公式用于计算放热反应的热量释放。
6.反应平衡常数的计算：Kc=[C]^c×[D]^d/[A]^a×[B]^bKc表示反应平衡常数，[C]^c、[D]^d分别代表反应产物C、D的浓度或压力的指数，[A]^a、[B]^b分别代表反应物A、B的浓度或压力的指数。
热力学物性估算方法
每项物性有各自的多种估算方法； 同一类型的估算方法又用于不同的物性项； 目前，实用的估算方法主要是对应状态法和基团 贡献法； 此外还有参考物质法和物性间的相互估算法。
8.1 热力学性质估算思路
8.1.1 性质估算应满足的条件
(1) 能够提供纯物质及其混合物在必要条件范围内可靠的热 力学性质数据，误差较小(<5%)； (2) 估算数据仅需要少量的输入数据，所依据的物性必须是 精确而容易得到的； (3) 计算过程不宜太复杂，易学易用(已适当放宽)； (4) 估算方法尽可能对一类物质具有通用性，对不同物质的 分类不宜太多； (5) 标注明确估算数据可能的误差； (6) 在拟合估算公式中的参数时，应选择尽可能多且比较精 确的实验数据，对出现的较大偏差应多从估算公式中解决。 虽然目前尚无完全满足上述条件的估算方法，但并不影响 物性估算方法的应用价值。
Tm 178.17 Tb 409.34 pc 36.09 Vc 374
2 1
pc 0.113 0.0032 18 0.0051
618 .86( K ) Tc 617 .20
2
36.51(0.1MPa)
Vc 17.5 ni Vc ,i 17.5 358 375 .5(cm3 .mol1 )
8.1.2 物性估算基本思路
(1) 对应态原理
自范德华提出对应状态原理以来，这种方法已广泛用于状 态方程、物性估算等领域。对应态原理认为，对比压力、对比 温度都相同的任何两物质都有相同的体积 。现在该法已在较多 物性关联公式中应用，特别在对气体物性数据，如粘度、导热 系数、扩散系数等的估算和关联。
Tm 122 ni Tm,i 122 83.84 205 .84( K ) Tb 198 .2 ni Tb,i 198 .2 211 .12 409 .32( K )
化工热力学（第三版）课后答案完整版_朱自强
化工热力学（第三版）课后答案完整版_朱自强第二章流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积。
（1）理想气体方程；（2）RK 方程；（3）PR 方程；（4）维里截断式（2-7）。
其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。
[解] （1）根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积idV 为33168.314(400273.15)1.381104.05310id RT V m mol p --?+=== （2）用RK 方程求摩尔体积将RK 方程稍加变形，可写为0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1）其中2 2.50.427480.08664c c c cR T a p RT b p ==从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =190.6K, c p =4.60MPa ，将它们代入a, b 表达式得2 2.56-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010a ??== 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010b m mol --??== 以理想气体状态方程求得的idV 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为5168.314673.152.9846104.05310V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610)-----??-?-+? 3553311.381102.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为353520.563353553313.2217(1.389610 2.984610)1.381102.984610673.154.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.381102.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。
第5章_热力学物性估算方法要点
5.2.2 CG两水平基团贡献法
Constantinou和Gani 在1994年以UNIFAC基团贡献法为基础 提出了物性估算的两水平基团贡献(CG)法。他们将有机分子的结 构单元分为一级和二级两个水平的基团，物性可按两个水平来估 算。一级水平只用一级基团值，二级水平则需增加二级基团的贡 献。 估算公式如下：
《高等化工热力学》第5章
物性估算基本思路
(3) 结构和键型
所有宏观性质都与分子结构和原子间键型有关，正是它们 决定了分子间力的数量级和类型。原子、原子团和键型等是构 成分子的结构单元，通过这些分子结构单元的贡献加和，可以 求算出待估算物性。有时计算的贡献加和并不是性质本身，而 是按照简化的理论或经验规则算得的性质关联式。
《高等化工热力学》第5章
第5章 热力学性质估算方法
Methods of Estimating Thermodynamic Properties
热力学数据即物性数据，是化工数据的重要组成部分。化 工数据包括热力学数据、传递性质数据、反应速度数据、与安 全有关数据以及微观性质数据等。热力学数据是化工产品、化 工过程和化工设备的设计和操作中必不可少的数据。 由于物质种类非常多，仅“美国毒品控制法规”就列出 60000个条目，且每年都在增加；且有些物质的物性也很难通过 普通实验测得，如临界温度之前就已分解的物质的临界参数测 定。因此实验室不可能将所有物质的所有物性都能实测出来， 用热力学方法进行估算是必要的。 在过程模拟计算中耗时最多的就是物性计算，其准确与否 往往是模拟计算成败的关键因素或者先决条件。
Tm 122 ni Tm,i 122 83.84 205 .84( K ) Tb 198 .2 ni Tb,i 198 .2 211 .12 409 .32( K )
化工计算 第二章化工基础数据 第二节常用热力学物性数据
⑴蒸发热（或冷凝热）：当温度和压力不变，1mol液体蒸发时所需的热量 （或气体冷凝时放出的热量），H用V 表示。 ⑵熔融热（或凝固热）：当温度和压力不变，1mol固体熔融所需的热量（或 液体凝固时放出的热量），用Hm 表示。 ⑶升华热（或凝华热）：当温度和压力不变，1mol固体升华时所需的热量 （或气体凝华时放出的热量），H用s 表示。
解：（1）用（2-16）式计算，C1 取88，则
HV C1Tb 88 307.6 27068.8J mol 1
（2）用（2-17）式计算，由 TC 466 .7K 、pc 3.637 106 Pa 、Tb 307 .6K
Tbr
Tb Tc
307.6 466.7
0.66
H v
1.093RTcTbt
H U pV
式中 H——体系的焓，J；
U——体系的内能，J；
p——体系的压力，Pa；
V——体系的体积，m3
2.计算
H 2
H1
n
T2 T1
C
p,m
dT
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》 军
k
k
k
k
Cp,m nkak nkbkT nkckT 2 nkdkT 3
k 1
k 1
k 1
k 1
式中各参数查取见教材
适合：理想气体
3.举例：略（见教材）
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》 军
第二节 常用热力学物性数据
二、相变热
1.定义
任何物质都有三种相态，气相、液相和固相，在化工生产过程中，因为反 应条件的变化和化学反应的影响，常有物质会从一种相态变到另一种相态，出 现蒸发、冷凝、结晶、升华等相变过程，在相变发生的过程中伴随着热量的产 生，称为相变热。
物性数据估算
许多化工设计中必须的参数如压缩因子、 许多化工设计中必须的参数如压缩因子、第二 维里系数、焓差、熵差、密度、逸度、黏度、 维里系数、焓差、熵差、密度、逸度、黏度、导 热系数等，不能直接测定， 热系数等，不能直接测定，需要借助流体的临界 性质等计算才能得到， 性质等计算才能得到，而ω的引入则使得计算结 的引入则使得计算结 果更加准确， 果更加准确，所以偏心因子已成为化工计算中不 可缺少的物性参数之一。 可缺少的物性参数之一。 除此之外，应用两个特性因子一偏心因子（ 除此之外，应用两个特性因子一偏心因子（w) 和构形因子(C)预测在对比温度耳 预测在对比温度耳Tr=0.7下的化合 和构形因子 预测在对比温度耳 下的化合 物的聚集参数(3G*)o 物的聚集参数
对应态基团贡献法
2.1对应态蒸气压关联方程法 对应态蒸气压关联方程法
基于Pitzer定义式的对应态 定义式的对应态 基于 (Corresponding State)蒸气压关联 蒸气压关联 方程法. 方程法 具有代表性的如基于Clap-eyron方程 方程法、 的Edmister方程法、Lee—Kesler方程 法和最近Daniel基于Antoine方程提出 的计算法等。 的计算法等。
2.3 对应态基团贡献法
化工设计常用公式与数据
化工设计常用公式与数据化工设计是指利用化学、物理和工程原理，开发和设计能够从原材料中生产出所需产品的过程。
在化工设计过程中，需要使用一些常用的公式和数据来进行计算和设计。
下面是一些化工设计常用的公式和数据。
1.反应速率公式：化工设计中经常需要计算反应速率，可以根据不同反应的类型和机制采用不同的反应速率公式。
例如，在二级反应中，反应速率公式可以表示为r=kC_A^2，其中r是反应速率，k是反应速率常数，C_A是反应物A的浓度。
2.物质平衡公式：物质平衡是化工设计中一个重要的考虑因素。
根据质量守恒定律和物质守恒定律，可以得到物质平衡公式。
例如，在一个闭合系统中，物质平衡可以表示为Σ(m_i*x_i)=0，其中m_i是物质i的质量，x_i是物质i的摩尔分数。
3.能量平衡公式：能量平衡是化工设计中考虑的另一个重要因素。
根据能量守恒定律，可以得到能量平衡公式。
例如，在一个恒温系统中，能量平衡可以表示为Q=ΔU+W，其中Q是系统吸收的热量，ΔU是系统内部能量的变化，W是系统对外做的功。
4.蒸馏塔设计公式：蒸馏是化工过程中常用的分离技术之一、在蒸馏塔的设计中，需要使用一些公式来计算塔的高度和塔板的数目。
例如，麦克百尔公式可以用于计算理论塔板数目N，该公式为N=H/Δh+1，其中H 是有效塔高，Δh是每个塔板的高度。
5.流体力学公式：在液体和气体的流动过程中，需要使用一些流体力学公式来进行计算和设计。
例如，伯努利方程可以用于计算流体在不同位置的速度和压力。
另外，雷诺数可以用于判断流体流动的状态是层流还是湍流，可以表示为Re=ρVD/μ，其中ρ是流体密度，V是流体速度，D 是流体流动的特征长度，μ是流体的动力粘度。
6.化学能值数据：在化工设计中，需要使用一些化学能值数据来进行计算。
例如，反应热可以用于计算反应的放热或吸热程度，化学键能可以用于计算特定化学键的能量。
这些数据可以通过化学数据库或相关文献获得。
7.物性数据：化工设计中，需要使用一些物质的物性数据。
第二章物性估算
•
随着化工技术和计算机技术的高速发展，化工计算逐 渐向复杂化、精确化方向过渡，具体表现在系统增大，子 系统及各元素间的关联度增加，运算的维数增高，非线性 问题大量出现，这些工作有赖于大型高速计算机完成。运 算过程中需要调用大量物性数据，而传统的数据手册是建 立在人工计算基础上的，其数据更新慢、检索速度慢等缺 点无疑严重制约着计算机运算速度的提高。化学化工数据 库正是在这种背景下于20世纪60年代逐渐发展起来的新的 学科分支。对化学化工数据库的基本要求首先是有大量来 源可靠、经过严格评估和核对后的准确的物性数据，同时 要不断更新和扩充，还应方便使用者查阅数据源、了解数 据的整理方法等。此外，数据库还需具有完善的数据运算 和人工智能功能。当使用者需要查询的数据不在实验值上 时，数据库可根据用户的不同要求，选择一套恰当的运算 方法进行运算，向用户提供最优的计算值。为此，数据库 必须预先存入对不同化合物、不同条件、不同要求的各种 回归方法及相应的数学计算子系统，在数据评价方面建立 相应的专家系统。
2009年3月 高等化工热力学 6
• ⑤传递性质，传递性质粘度、导热系数、扩散系
数、表面张力等物性广泛应用于化工过程计算中， 也是化工数据中的重要组成部分。某些手册中把它 们称为热物理数据，但热物理数据的范围更广泛些， 它可以包括热容、蒸气压、相变热等项热力学性质。 • 每一种传递性质都有许多种测定方法，每种方 法的测定原理和设备也有很大不同，这可以作为传 递性质的特点之一。在传递性质中液体粘度和（气 液）表面张力的测定技术比较简单，其实验数据量 也大，而其他各种传递性质的测定值（数据）都很 稀缺。如粘度、热导率、扩散系数等。
2009年3月 高等化工热力学 4
• ③热力学性质，热力学性质主要包括由pVT测量和
化工热力学化工物性数据估算
（2）Ambrose法
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
（3）Joback法
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
续上表
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
续上表
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
蒸发热由两部分构成，即 （1）由Clausius-Clapeyron方程和实验蒸气压数据计算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（2）Watson （3）由蒸气压方程计算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
*11 化工物性 数据估算
化工热力学
*11 化工物性数据估算
11.1基本物性常数估算 11.2流体蒸气压的估算 11.3热化学性质估算 11.4数据的评估
化工热力学
11.1 基本物性常数估算
1 临界参数的估算 2 正常沸点的估算 3 熔点与凝固点的估算 4 偏心因子的估算
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
续上表
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
（4）MXXC法 （5）CG法
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.1.2 正常沸点的估算
（1）相对分子质量法 （2）Waston法 （3）有机物估算法
化工热力学
11.1.2 正常沸点的估算
化工热力学
10 物性参数估算
估计受温度影响的物性
使用Estimation Input T-Dependent (估计输入受温度影响参数) （1）在T-Dependent 页中选择要用Property列表框估计的参 数，在Component列表框中选择要估计所选物性的组分，如 果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选择All( 所有)估计所有组分的物性。
（1）单击Pure Component(纯组分)页 （2）在Pure Component 页中选择要用Parameter(参数)列表
框估计的参数 （3）在Component(组分)列表框中选择要估计所选物性的组
分如果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选 择All(所有)估计所有组分的物性 （4）在每个组分的Method(方法)列表框中选择要使用的估计 方法可以规定一个以上的方法。
第20页
估计受温度影响的物性
使用Estimation Input T-Dependent (估计输入受温度影响参数) （3）如果有对应温度数据的实验物性，将其输入到Properti es /Data/ Pure-Comp(性质数据纯组分)窗口。如果结合实验 数据和估计值通过选择Use Data 复选框，可以在Weight(权 重)栏中设置，实验数据的权重对于估计值权重相对为1.0。
第8页
使用一般方法确定分子结构
当使用一般方法描述化合物的原子和键时ASPEN PLUS 自动生成用于特殊运行估计方法的所需的官能团。 （1）在纸上画出分子结构. （2）给每个原子设一个号不包括氢原子号必须是连续 的从1 开始. （3）在/Property单击Molecular Structure(分子结构) （4）在Molecular Structure/Object Manager中选择要 规定其分子结构的组分号，然后单击Edit(编辑),在Gen eral(通用)页中由其连接方式定义分子,一次一对原子。 原子号和原子类型在窗口底部相应的列表中。
《化工设计》第二节基本物性数据资料
1
Tr
例题:P53
热容—一定量物质温度升高一度所需的热量。 单位：SI：kJ/（kg 〃 K） ;kJ/（kmol〃K） CGS: cal/（g〃℃）; cal/（gmol〃℃ ） （一） 理想气体的热容 1.理想气体的热容与温度的关系 公式：Cp0=a + bT + cT2 + dT3
获取物性数据的方法主要有以下几种： （1）查手册或文献资料；
《化学工程手册》、《化工工艺设计手
册》、《无机盐工业手册》、《石油化
工基础数据手册》、《氮肥工业设计手
册》、《小型合成氨厂设计手册》、
《纯碱工业》等。
（2）估算； （3）用实验直接测定。 当查手册或文献资料得不到所需数据时，估算 和用实验直接测定两法应首选估算法。 目前，应用计算机储存、检索和推算物性数据 日益增多。相应建立了物性数据库，可通过计 算机自动检索或估算所要求的数据。
0V m 推导过程：PV=nRT= M RT M RT
MP M 即： RT RT P M M kg / m 3 0.08206 273 .15 / 1 22.4
涉及到的单位问题：
R：0.08206（atm·m3）/（kmol·K）； P：1atm；T：273.15K
（一）有机物临界常数的估算（ Lydersen基团贡献法）
TC
0.567 T T
2
Tb
P C
0.34 P
M
2
VC 40 V
例题：见WORD论文
（二）无机化合物临界常数的估算 无机化合物及非金属元素（正常沸点与临界温 度之间的比例有关联式），即：
02-化工物性数据库
可以选用关联式（应有关联式及提示），输入环 境参数；
出现结果（最好能包括模型参数）；
采用主程序-子程序结构，由主程序调用这些子程
序 (主程序调用单元模块）
2021/3/11
41
程序有注释行对程序进行说明；
所需数据的输入，结果的输出，都应力求 采取让用户容易掌握和使用,以及清晰易懂、 整齐美观的方式与格式。
作为物性估算的输入参数，其值最好是由实验得到，当没有现成的 数据时，可以用估算法计算。事实上由于每种物质的各种物理性质之 间存在着内在的联系，它们之间可以互相推算，用于推算的输入参数 和被推算的参数本质上并非固定不变的，例如偏心因子可以由饱和蒸 气压数据求得，但它也可以用来求算饱和蒸气压。通常都是由易得的 去求难得的。
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（1）van der Waals方程
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化工物性数据库查询系统设计
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所存储的具体内容，其核心部分，通常是每种 物料一系列选定的特性参数 (如分子量、临界 参数、偏心因子等)的数据，根据这种特性参数， 就可对各项物性数据进行推算。因此，只要再 配合以用来进行这样的物性推算的各种物性关 联式，就可提供出每种物料的各项物性数据来。
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2、最好能同时备有建立在不同物性模型基础 之上的多种类型的物性关联式，来进行有关 的物性推算。
Aspenplus化工物性数据和相平衡数据的查询与估算PPT教学课件
第9页/共45页
1.1.1从文献中查找
• 1.1.1.2 外文工具书 • ⑸ DECHEMA Chemistry Data Series, 德国化工与生物技术学会(DECHEMA)
出版。 • 该系列手册中数据重点是化合物和混合物，尤其是流体相态的热物理性质的数据，
包括气液相平衡、液液相平衡、固液相平衡、临界性质、活度系数、混合物导热系 数及粘度、电解质相平衡及相图、聚合物溶液数据和大分子化合物溶解度及相关性 质等。涵盖了3.65万个化合物和12.4万个混合物，且这些数据均经过分析评估，为 化工工程师的工程设计和技术开发提供不可或缺的依据。 • 该系列手册从1977年开始出版，目前已经出版了13卷，各卷内容见表1-5。
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1.1 化工物性数据的查询
•1.1.2从ASPEN PLUS软件数据库中查找 • 在化工设计过程中，物性数据的查找是耗时最多的工作。能够熟练地查找数据、 判断数据的可靠性是化工专业人员的基本功之一。 • 图书馆内关于化工物性数据的专著、手册、图册、教材琳琅满目，对于新加入化 工领域的学生来说，往往无从下手。 • 而使用大型化工流程模拟软件查找、计算、估算化工物性数据，则为他们提供一 条查找物性数据的快捷通道。 • 即是使经验丰富的化工工程师，掌握软件的物性数据估算、计算功能，也会对他 们的设计工作提供一个事倍功半的利器，大大提高工作效率，成为他们设计工作中 爱不释手的有力工具。
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1.2 纯物质的物性估算
• 化工物性数据以实验测定值最可靠，但实验测定受到人力、物力、试剂来源、实 验条件等诸多限制，故实验测定数据的量往往是有限的，当需要的物性数据在文献数 据测定范围之外或文献中没有时，就需要对物性数据进行估算。 • 若软件物性数据库中没有需要的化合物，即非数据库组分，它们的物性无法直接 调用，因此需要采用ASPEN PLUS中的物性常数估算系统(PCES)来估算这些物质的物 性。
利用aspenplus进行物性全参数地估算
实用文案1 纯组分物性常数的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的输入由于Aspen Plus 软件自带的物性数据库中很难查乙基2-乙氧基乙醇的物性参数, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难, 所以采用物性估算的功能对乙基2-乙氧基乙醇计算。
已知:最简式：(C6H14O3)分子式：(CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH)沸点：195℃1.2、具体模拟计算过程乙基2-乙氧基乙醇为非库组分，其临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压、偏心因子等一些参数都很难查询到，根据的已知标准沸点TB，可以使用aspen plus软件的Estimation Input Pure Component(估计输入纯组分) 对纯组分物性的这些参数进行估计。
为估计纯组分物性参数，则需1. 在Data (数据)菜单中选择Properties(性质)2. 在Data Browser Menu(数据浏览菜单)左屏选择Estimation(估计)然后选Input(输入)3. 在Setup(设置)表中选择Estimation(估计)选项，Identifying Parameters to be Estimated(识别估计参数)4. 单击Pure Component(纯组分)页5. 在Pure Component 页中选择要用Parameter(参数)列表框估计的参数6. 在Component(组分)列表框中选择要估计所选物性的组分如果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选择All(所有)估计所有组分的物性7. 在每个组分的Method(方法)列表框中选择要使用的估计方法可以规定一个以上的方法。
具体操作过程如下：1、打开一个新的运行，点击Date/Setup2、在Setup/Specifications-Global页上改变Run Type位property Estimation3、在Components-specifications Selection页上输入乙基2-乙氧基乙醇组分，将其Component ID为DIMER4、在Properties/Molecular Structure -Object Manager上，选择DIMER，然后点Edit5、在Gageneral页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构6、转到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，点击“NEW”然后创建一个标量（Scalar）参数TB7、输入DIMER的标准沸点（TB）195℃8、然后转到Properties/Estimation/Set up页上，选择Estimation all missing Parameters9、运行该估算，并检查其结果。
化工热力学常用数据手册
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。
化工热力学11化工物性数据估算
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化工热力学11化工物性数据估算
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2020/11/12
化工热力学11化工物性数据估算
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化工热力学11化工物性数据估算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（4）对应状态法计算
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化工热力学11化工物性数据估算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
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化工热力学11化工物性数据估算
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（5）正常沸点下的蒸发热计算 ①Giacalone方程。
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化工热力学11化工物性数据估算
11.2 流体蒸气压的估算
（4）Antoine方程 Antoine对式（11-22）提出简单的改进
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化工热力学11化工物性数据估算
11.2 流体蒸气压的估算
（5）Gomez Thodos方程
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化工热力学11化工物性数据估算
续上表
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化工热力学11化工物性数据估算
11.1.1 临界参数的估算
（4）MXXC法
（5）CG法
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化工热力学11化工物性数据估算
11.1.1 临界参数的估算
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化工热力学11化工物性数据估算
11.1.2 正常沸点的估算
（1）相对分子质量法
（2）Waston法
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化工热力学11化工物性数据估算
11.1.1 临界参数的估算
（1）Lydersen法
（2）Ambrose法
物性数据的估算培训教程(ppt 39页)PPT学习课件
基团法主要用于估算有机物的物性
一些基团法不依赖于任何其他物性，但有的基 团法关系式中需要其他物性参数。
基团法发展和分类
早 误期差的小基 ，团 同早法 时很 要期简 注单 意的， 不基同基团 物划 性团分 项“ 目法粗 对糙 误很” 差， 要简所 求划 不单基 同团 ；，很少基。 团划分“粗糙”，所划基团很少。
化工数据估算的必要性
虽然在文献中或手册中已有许多数据，但化学工业 中化合物品种太多，且要考虑不同温度、压力下， 物性值的变化。 工业中处理的又多是混合物，物性项目中必须考虑 浓度的影响； 实测值远远不能满足需要，有时测定技术上存在难 以克服的困难； 估算求取化工数据成为极重要的方法。
化工数据估算的要求
i k
是在分子i中基团k的数目，它是整数。计算
c i
需要的数据是所涉基
团的Qk 和Rk值，这类微观参数可由手册查出或者由Bandi所给出的公
式计算。
N
lniR k (i)(l nklnk(i))
k
k是基团k的活度系数；
( k
i
)是在纯溶剂i中基团k的活度系数；
纯组分i中基团k的活度系数
(i) k
V c40 ni V ci
方法缺点：未考虑邻近基团影响，特别是-F、－Cl基团简单加和。
Constantinous-Gani法（C-G法）估算 Tb和临界性质
T b 2 0 4 .3 5 9 l nn i T b in j T b j
T c 1 8 1 .7 2 8 l nn i T c in j T c j 2
( j) m
为组分j中基团m的数目； X m
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11.1.3 熔点与凝固点的估算
（1）Joback法 （2）CG法
化工热力学
11.1.4 偏心因子的估算
偏心因子ω的定义在第二章中已作介绍 （1）EdmisterＥ法
化工热力学
11.1.4 偏心因子的估算
（2）Lee Kesler法 （3）从临界压缩因子Zｃ求ω
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
蒸发热由两部分构成，即 （1）由Clausius-Clapeyron方程和实验蒸气压数据计算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（2）Watson （3）由蒸气压方程计算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
（5）Gomez Thodos方程
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
对非氢键型极性化合物（包括ＮＨ３和ＣＨ３ＣＯＯＨ） 对氢键型化合物（水和醇） 对这两类极性化合物，β由式（11-29a）求得。
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
（6）Riedel方程 写成对应态方程得 其中
化工热力学
11.4 数据的评估
① 选用经典的实验方法获得的数据。 ② 采用近期的实验（或评选）数据。 ③ 宜采用经过评估的数据；善于使用数据手册或综述性 数据文献；优先使用高知名度的 测定者或实验室的数据。 ④ 注意实验测定、分析方法的可靠性及精度，实验数据 的重复性及作者公布的测定误差。 ⑤ 注意了解实验测定目的，一般不宜采用为其他目的而 附带测定的数据。
化工热力学
*11 化工物性 数据估算
化工热力学
*11 化工物性数据估算
11.1基本物性常数估算 11.2流体蒸气压的估算 11.3热化学性质估算 11.4数据的评估
化工热力学
11.1 基本物性常数估算
1 临界参数的估算 2 正常沸点的估算 3 熔点与凝固点的估算 4 偏心因子的估算
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.2 流体蒸气压的估算
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
（7）Riedel-Plank-Miller方程 写成对应态方程得 其中
化工热力学
11.3 热化学性质估算
1 气体热容的估算 2 液体热容的估算 3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
11.3.1 气体热容的估算
热容数据常用的是定压热容Cp与定容热容Cv。由于难以 做到定容，因此定容热容比较难以实测，并且在实用中 总是用到定压热容，因而本节只介绍Cp的求算。知道Cp 后，根据下列热力学的关系式即可换算成Cv。
化工热力学
11.3.1 气体热容的估算
（1）理想气体的热容
①
关联式
② 基团贡献法
化工热力学
11.3.1 气体热容的估算
化工热力学
11.3.1 气体热容的估算
（2）真实气体热容 在同一温度和组成下，实际气体的热容与理想气体的热 容有如下关系
据Lee Kesler法
化工热力学
11.3.1 气体热容的估算
详见P293-294
化工热力学
11.3.2 液体热容的估算
三种热容之间的关系可用下式来表示
以下两近似式，可用于
间的换算。
化工热力学
11.3.2 液体热容的估算
（1）Chueh-Swanson基团贡献法
化工热力学
11.3.2 液体热容的估算
续上表
化工热力学
11.3.2 液体热容的估算
（2）Rowlinson-Bondi对应状态法
（4）对应状态法计算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
（5）正常沸点下的蒸发热计算 ①Giacalone方程。 ②Riedel法。
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
③Chen法。 ④ Vetere法。
化工热力学
11.3.3 蒸发热（焓）的估算
化工热力学
Thank you
化工热力学
（1）Clausius-Claperyron方程 或
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
（2）Clapetron方程
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
（3）三参数关联式 三参数关联式中比较成功的是Pitzer展开式，其表达式 为
化工热力学
11.2 流体蒸气压的估算
（4）Antoine方程 Antoine对式（11-22）提出简单的改进
（1）Lydersen法
（2）Ambrose法
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
（3）Joback法
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
续上表
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
续上表
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
续上表
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
（4）MXXC法 （5）CG法
化工热力学
11.1.1 临界参数的估算
化工热力学
11.1.2 正常沸点的估算
（1）相对分子质量法 （2）Waston法 （3）有机物估算法
化工热力学
11.1.2 正常沸点的估算
化工热力学
11.1.2 正常沸点的估算
（4）Joback法 （5）CG法