第二章21相平衡基础20120925

K i yi / xi
Equilibrium Ratio is the ratio of mole fractions of a species present in two phases at equilibrium.
相平衡常数定义：多组分系统达到相平衡时， 某个组分在两相间的摩尔分率之比。
2.1.4 相平衡常数
For the vapor-liquid case（eg Distillation and Absorption）, the constant is referred to as the K-value（K值）or vapor-liquid equilibrium ratio（气液平衡常数）.
yi Ki xi
yi---Concentration of any component in vapor xi---Concentration of any component in liquid
For the liquБайду номын сангаасd-liquid case（eg. Extraction）, the constant is referred to as the distribution coefficient （分配系数）or liquid-liquid equilibrium ratio（液液平衡常数）.
2.1.3 活度和活度系数
（2）活度物理意义： 化学中，活度即某物质的“有效浓度”， 或称为物质的“有效摩尔分率”。 此概念由吉尔伯特· 牛顿· 路易斯首先提出。 对于理想溶液体系 气体 液体
理 想 溶 液 体 系
2.1.3 活度和活度系数
（3）活度系数 为了表示非理想溶液中活度与摩尔分率的偏 差，基于摩尔分率浓度定义的活度系数为：
逸 度 与 活 度 小 结


f iV iV yi p f iL iL xi p



0 f iV iV yi f iV 0 f iL iL xi f iL

2.1.4 相平衡常数
相平衡常数（Ki）--- Equilibrium Ratio

应用较少
2.1.5 分离因子Separation Factor
?
参考书1
参考书2
参考书3
（1）豆丁网
• http://www.docin.com/p371471213.html
（2）小木虫
• http://emuch.net/bbs/
• 各种热力学物性计 算方法及其基础数 据
计算定压比热容
计算饱和蒸汽压
课内作业
1. 相平衡准则有哪几条？ 2. 相平衡常数定义。 3. 什么是分离因子？在精馏过程中，分离因子 有什么特点？
2.1.1 相平衡关系
（2）相平衡条件 各相的温度、压力、化学位相等
偏摩尔自由能，在 实际应用上缺乏直观的 物理意义！ 引入逸度。
2.1.1 相平衡关系
（3）逸度 G. N. 路易斯于1901年首先采用逸度作为化 学位的替代量。其定义如下：
逸度的单位是压力单位，从物理意义 上讲，逸度可以看作热力学压力。
ˆ x f0 f i,L i i,L
由于逸度与压力的密切关系，为了表示非理想体系 中逸度与压力的偏差，引入逸度系数。
（2）逸度系数
对于纯物质
fi p
0 i
0
0 表示纯物质

对于混合物 气体
iv


f iv yi p


f iV iV yi p f iL iL xi p
4.说明逸度、活度及逸度系数、活度系数的定 义及物理意义。
目录
• • • • 2.1 一些基本概念 2.2 状态方程法 2.3 活度系数法 2.4 相平衡常数计算方法选择
2.1 相平衡基本概念
常见的化工单元操作，如精馏、吸收、萃取、 结晶等都是有相变化的过程，其研究和设计基础 是相平衡、物料平衡和传递速率。相平衡在传质 分离过程中占有重要地位，实际系统与平衡状态 的差距是相间传质过程的推动力。相平衡是阐述 混合物分离原理和计算传质推动力的基础数据。
K Di x / x
(1) i
( 2) i
xi(1)---Concentration of any component in extract
xi(2)---Concentration of any component in raffinate
相平衡常数计算 yi K
定义：
平衡时

状 态 方 程 法
i
xi
iL
活度 系数法

f
iV
f

而
f iV iV yi p f iL iL xi p

(2 1) (2 2) (2 3) (2 4)

被公认无用

0 f iV iV yi f iV 0 f iL iL xi f iL


液体 f il il
对于理想气体 对于理想溶液

xi p
ˆ 1 i ,V ˆ i,L pis p
2.1.3 活度和活度系数
（1）活度定义： 在某个给定温度下， 混合物中一个组分的逸 度和其在某一标准状态下逸度的比值称为 活度。 如果标准状态取相同压力和混合物相态下的 纯组分，则活度表示为
2.1.1 相平衡关系
（4）相平衡准则（常用相平衡准则） 各相的温度相等、压力相等，每个组分的逸 度相等。
2.1.2 逸度和逸度系数
不同条件下的逸度（热力学压力）
对纯理想气体
对理想气体混合物 对理想液体混合物
f i0 p
ˆ p y p y f0 f i ,V i ,V i i i ,V
2.1.1 相平衡关系
（1）什么是相平衡？ 混合物所形成的若干相保持物理平衡而共存的状态。 热力学：整个物系的自由能最小。 At equilibrium, the total Gibbs free energy (G) for all phases is a minimum. 动力学：相间表观传递速率为零。 The apparent rate of mass transfer across the phase interface is zero.