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化工热力学

化工热力学. 总结. 目 录. 第二章 流体的PVT关系 第三章 流体的热力学性质 第四章 流体混合物（溶液）的热力学性质 第五章 化工过程的能量分析 第六章 蒸汽动力循环与制冷循环 第七章 相平衡 第 八 章 化学反应平衡. 第二章 流体的 PVT 关系. 一． P 、 V 、 T 、 C P 是流体的最基本性质，是热力学计算基础. 查找文献. 实验得（实测）. 计算 （由第二章介绍方法计算）. 二． PVT 数据的计算. 1 ．理想气体： PV=RT （ 1mol ）低压、高温

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化工热力学

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Presentation Transcript

  1. 化工热力学 总结

  2. 目 录 • 第二章 流体的PVT关系 • 第三章流体的热力学性质 • 第四章 流体混合物（溶液）的热力学性质 • 第五章 化工过程的能量分析 • 第六章 蒸汽动力循环与制冷循环 • 第七章相平衡 • 第八章化学反应平衡

  3. 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 查找文献 实验得（实测） 计算 （由第二章介绍方法计算） 二．PVT数据的计算 1．理想气体：PV=RT（1mol）低压、高温 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。

  4. EOS法：Virial，VDW，R—K，S—R—K，M—H 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，我们主要介绍以上这些，重点掌握Virial Eq和R—K Eq， Virial Eq

  5. 一般取两项 R—K Eq 式（2-6）、式（2-22）

  6. 普遍化关系式法 ①两参数通用Z图 由Tr，Pr查图得Z值 ② pitzer三参数通用关系式 球形分子（Ar，Ke，Xe） ω=0

  7. pitzer提出的三参数通用关系式有两个 普维法普压法 A． 普维法： 以两项维里方程为基础，图2—9曲线上方，或Vr≥2时用，

  8. B. 普压法：图2—9曲线下方，或Vr＜2时用 Z0 2-7 2-8 图 查值 Z1 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，一定是要注意普维法和普压法的应用条件。

  9. 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，有两种方法，一种是EOS法，另一种是普遍化关系式法。 EOS法：virial Eq、 R—K Eq 普遍化关系式法 ：D-law + Z图法; A- law + Z图法; 虚拟临界常数法; 三参数普遍化关系式法。 4．真实液体PVT性质

  10. 第三章流体的热力学性质 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。 3．偏微分、全微分、点函数、状态函数的概念 4．剩余性质的定义式 5. 热容的定义式

  11. 二.热力学关系式 热力学性质的关系式，最基本的是四大微分方程，由四大微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell关系式。 原始函数关系式 四大微分方程式 Maxwell关系式 H=u+PV dU=TdS-pdV G=H—TS dH=Tds+Vdp 第一、二关系式 dA=-SdT-Pdv A=u—TS dG=-SdT+Udp 热一、二律

  12. 计算H、S基本关系式 和 的基本关系式 （恒T） （恒T）

  13. 三．有关计算 1．H、S的计算 （1） 对理想气体 积分 等P 等T 积分

  14. （2）对真实气体 等P：ΔHp，ΔSp，计算式同理想气体，但Cp≠Cp‘ 等T： 积分 用剩余性质计算 H = H＊+HE S = S＊+SE

  15. 2．有关HE，SE的计算 图解积分法; 普维法（计算） 普遍化方法 普压法（查图计算） EOS法

  16. 3．热力学图表 P—T图，T—S图， lnP—H图，H—S图 水蒸汽表★ 会查用。 要求： ① 推导过程能看懂会推导，计算方法要掌握，基本微分方程式必须牢记。 ② 热力学图表要求能认识图，会查找数据，特别是T—S图。 VLE区来历 三相线来历 等V线 T—S图 的变化规律 等P线 等H线

  17. M=Mgx+（1-x）Ml S=Sgx+（1-x）Sl H=Hgx+（1-x）Hl

  18. 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 2．化学位 3．混合性质变化： 4．超额性质： 5．混合过程的超额性质变化 6．恒T、P下，G—D Eq

  19. 7.逸度的概念和三种逸度的定义式和相互间的关系 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 9．L—R定则表达式 10. Q函数表达式 或 11. 理想溶液及性质

  20. 二．有关计算 1．偏mol性质的计算：截距法 公式法 2．逸度与逸度系数的计算 由H、S值计算 由图解积分计算 （1）i和fi的计算： 由普遍化法计算 由EOS法计算 和 的计算 （2）

  21. 3．f与的计算 4. ri的近似计算式 （1）wohl型Eq Margules Eq; Van Lear Eq等 （2） 局部组成Eq Wilson Eq ; NRTC Eq （3）基团贡献关联式

  22. 第五章化工过程的能量分析 • 一. 基本概念 • 1．热一律，热二律的实质 • 2．卡诺循环 ——热机转化的最大限度 • 3．热机效率 • 4．可逆、非可逆、自发和非自发 • 5．熵增原理、熵判据 • 6．可逆功、可逆轴功。 • 7．限制量体系、限容量体系 • 8. 稳流体系有效能： B=T0（S0-S）-（H0-H）

  23. 9. 稳流过程的理想功： Wid=T0ΔS-ΔH=T0（S2-S1）-（H2-H1） 10. 有效能与理想功的联系 ΔB=-Wid 11. 有效能衡算 可逆过程 不可逆过程 12. 有效能效率 考虑数量、质量 13. 热力学效率 产功过程 （仅考虑数量） 耗功过程 14. 有效能、无效能、理想功、损失功

  24. 二．有关计算 1．能量平衡方程一般形式 封闭体系 du=δq-δWS 稳定流动体系： 在不同条件下可以简化

  25. 变温热源 恒温热源 2. 熵变计算 3．熵衡算方程 一般式 在特殊条件下可以适当地简化 功：100%有效能。 4．有效能计算 热量： 物流某状态点i的有效能

  26. 5.有效能损失和损失功计算 6．理想功和有效能的计算，见例题

  27. 第六章蒸汽动力循环与制冷循环 一. 基本概念 1．节流过程。绝热过程的特征 2．微分节流效应系数 ＞0 制冷 ＝0 转化点 ＜0 制热

  28. 3．微分等熵膨胀系数 ＞0 4. 熵效率 膨胀 压缩： 5. 制冷系数：

  29. 6．热效率： 7．热力系数： 8．正向卡诺循环、逆向卡诺循环 9．蒸汽动力循环，蒸汽压缩制冷循环，深度制冷循环（林德、克劳特）的工作原理，能用T-S图表示， 会查用T-S图，主要设备与作用。

  30. 二．有关计算 ☆ 制冷循环： 有关计算q0，qh，G，-ωS（Nt），ε等 2. 蒸汽动力循环 ： 有关计算 、ωs、qF放、ωS、η等 ☆ 3．深度制冷循环：计算。X、-ω、Q0等

  31. 第七章相平衡 一．基本概念 1．相平衡的判据和VLE的常用判据 2．沸点、泡点和露点的概念 3．逆向凝聚现象 4．相对挥发度、汽液平衡比和汽液平衡常数 5．共（恒）沸物的概念 6．正偏差和负偏差的概念

  32. 二．VLE的计算 1．低压下 （1）完全理想体系 （2）化学体系： 恒沸点处

  33. 2．中压下 （1）V、L两相皆看作理想溶液 Ki可由列线图查取 （2）非理想体系（电算） 3．高压下 用EOS法计算 4．闪蒸计算

  34. 三．热力学一致性检验 恒T、P下， 对VLE 恒T下VLE数据热力学检验：积分法、微分法 恒P下VLE数据热力学检验。Herrington经验检验法

  35. 第八章 化学反应平衡 一．基本概念 1．反应进度的表达式 简单反应 复杂反应 2．平衡常数的基本表达式 3．温度、压力也可影响平衡转化率 4．标准态的选取：相平衡：与体系T、P相同 化学平衡：与体系T相同，1atm

  36. 二．基本关系式： 或 三．化学平衡的计算 1．复杂物系化学平衡的处理原则（4点） 2．等温复杂反应体系 （1）平衡常数法（法） 对气相 对理想溶液 对理想气体 （2）总自由焓极值法

  37. 本课程结束！

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