任务 2 计算相变潜热 -知识目标 掌握相变潜热的概念和常用的处理方法 能力目标 能用 Excel ChemCAD 计算相变潜热-1753286832050

*单元4单一化工过程能量衡算1任务2计算相变潜热

知识目标:掌握相变潜热的概念和常用的处理方法。能力目标:能用Excel、ChemCAD计算相变潜热。一、处理相变潜热的三种方法（1）查手册（2）经验公式（3）实验测定☆计算举例

二、

采用Excel计算相变潜热三、

采用ChemCAD计算相变潜热返回*单元4单一化工过程能量衡算2任务2计算相变潜热☆相变过程的类型:①g

l、冷凝与汽化②s

l、熔化与凝固③g

s、凝华与升华④固体晶形转变一、处理相变潜热的三种方法(1)查手册☆通常比较容易查到正常相变数据思考:如何由正常相变数据得到任意状态下的相变数据?方法:设计计算途径

h2=

h1－

h3－

h4

其中

h3、

h4分别是液体、气体的焓变，其计算方法可见前节内容

返回*单元4单一化工过程能量衡算3任务2计算相变潜热一、处理相变潜热的三种方法(1)查手册(2)经验公式①特鲁顿（Trouton）法则，又称沸点法用于计算标准汽化热

Hv=bTbkJ/mol （4-11）b——常数,对非极性液体,b=0.088；水、低分子量醇，b=0.109此法计算的误差在30%以内。②陈氏(Chen)方程

J/mol(4-12)Tb——正常沸点，K;pc——临界压力，atm此方程适合于烃类及弱极性化合物，误差一般小于4%。但不适用于醇、酸等具有缔合性的化合物。*单元4单一化工过程能量衡算4任务2计算相变潜热一、

处理相变潜热的三种方法(2)经验公式③Riedel方程

J/mol(4-14)采用Riedel公式计算正常沸点下的汽化焓，误差很少超过5%，一般都在5%之内。

④克劳修斯—克拉贝隆（Clausius-Clapeyron）方程(4-15)此方程是将

Hv看作常数。若在蒸气压数据覆盖的范围内，

Hv可看作常数，则可将实验测得的几个温度下相应的饱和蒸气压数据，作lnp*~1/T图，由直线斜率（

Hv/R）求出此温度范围内的平均摩尔汽化热。或根据两个温度下的饱和蒸气压来计算*单元4单一化工过程能量衡算5任务2计算相变潜热一、处理相变潜热的三种方法(2)经验公式⑤沃森(Watson)公式(4-18)此式在离临界温度10K以外平均误差为1.8%。⑥标准熔化热的估算

Hm

9.2Tm(用于金属元素)

25Tm(用于无机化合物)

50Tm(用于有机化合物)式中Tm——正常熔点。返回*单元4单一化工过程能量衡算6补充例题

混合物的部分汽化)含苯50%(mol%)的苯、甲苯混合物,温度为10℃,连续加入汽化室内,在汽化室内混合物被加热至50℃,压力为4638.8Pa,气相中含苯68.4%,液相中含苯为40%,问每kmol进料需向汽化室提供多少kJ的热量？解:以1kmol混合物为物料计算基准,由题意画出过程示意图1.物料衡算总物料平衡：F=V+L苯平衡：F

50%=V

68.4%+L

40%解之得：V=0.3521kmol,L=0.6479kmol2.能量衡算以整个汽化室为体系,则：

Hi=Q为方便计算,以10℃苯(l)、甲苯(l)为热量衡算基准,忽略混合热(因是同系物),忽略压力对焓的影响(因p较低),故每个流股的总焓等于流股中各组分焓的和。*单元4单一化工过程能量衡算7

Hv(苯)=30760kJ/kmol(正常沸点、80.26℃下)

Hv(甲苯)=33470kJ/kmol(正常沸点、110.8℃下)①苯（l）从10～50℃的

Ha

②甲苯（l）从10～50℃的

Hb查出苯,甲苯的恒压热容数据如下:*单元4单一化工过程能量衡算8④甲苯（l）10℃～甲苯（g）50℃

Hd甲苯(l)10℃

甲苯(l)110.8℃

苯(g)110.8℃

甲苯(g)50℃⑤加热器供给的热量QQ=

Hi=1421.77+2467.44+9101.32+4769.53=17760.06kJ/kmol返回上述也可由苯(l)10℃

苯(l)50℃

苯(g)50℃途径计算,只因缺乏50℃的汽化热③苯（l）10℃～苯（g）50℃

Hc

苯(l)10℃

苯(l)80.26℃

苯(g)80.26℃

苯(g)50℃

*单元4单一化工过程能量衡算9任务2计算相变潜热二、

采用Excel计算相变潜热(1)Excel单元格驱动法(2)ExcelVBA自定义函数计算法例4-4试分别利用Riedel公式,Watson公式计算水在正常沸点下和80℃下的汽化潜热,并与文献值比较。正常沸点下水的汽化潜热文献值为2257.0kJ/kg,80℃下文献值为2308.8kJ/kg。

返回*单元4单一化工过程能量衡算10任务2计算相变潜热三、采用ChemCAD计算相变潜热例4-5