化工热力学课件化工专业本科阶段-13

1、1,化工热力学,总结,2,第二章 流体的PVT关系,实验得（实测）,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,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。,3,EOS法：Virial，VDW，RK，SRK，MH 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RK Eq ，,Virial Eq,4,RK Eq 式（2-6）、式（2-22）,一般取两项,5

2、,球形分子（Ar，Ke，Xe） =0,普遍化关系式法, 两参数通用Z图, pitzer三参数通用关系式,由Tr，Pr查图得Z值,6,A 普维法： 以两项维里方程为基础，图29曲线上方，或Vr2时用，,pitzer提出的三参数通用关系式有两个 普维法 普压法,7,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。,B. 普压法：图29曲线下方，或Vr2时用,Z0,Z1,2-7 2-8,图,查值,普遍化关系式法重点是三参数,8,3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、 RK

3、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,9,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,10,原始函数关系式 四大微分方程式 Maxwell关系式,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。,dG=-SdT+Udp,dU=TdS

4、-pdV,H=u+PV,G=HTS,dH=Tds+Vdp,A=uTS,dA=-SdT-Pdv,第一、二关系式,热一、二律,11,计算H、S基本关系式,的基本关系式,和,（恒T）,（恒T）,12,三有关计算,1H、S的计算,（1） 对理想气体,等P,积分,积分,等T,13,等P：Hp，Sp，计算式同理想气体，但CpCp,（2） 对真实气体,积分,等T：,用剩余性质计算 H = H+HE S = S+SE,14,2有关HE，SE 的计算,图解积分法;,普遍化方法,普维法（计算）,普压法（查图计算）,EOS法,15, 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。 热力学图表要求能认

5、识图，会查找数据，特别是TS图。,3热力学图表,PT图，TS图， lnPH图，HS图 水蒸汽表 会查用。,要求：,的变化规律,等V线,TS图,VLE区来历,三相线来历,等P线,等H线,16,M=Mgx+（1-x）Ml,S=Sgx+（1-x）Sl,H=Hgx+（1-x）Hl,17,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，GD Eq,18,7.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,11. 理想溶液及性质,10. Q函数表达式,或,9LR定则表达

6、式,19,（2）,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,（1）i和fi的计算：,由H、S值计算,由图解积分计算,由普遍化法计算,由EOS法计算,和,的计算,20,（2） 局部组成Eq Wilson Eq ; NRTC Eq,3f与的计算,4. ri的近似计算式,（1）wohl型Eq Margules Eq; Van Lear Eq等,（3）基团贡献关联式,21,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

7、容量体系 8. 稳流体系有效能： B=T0（S0-S）-（H0-H）,22,14. 有效能、无效能、理想功、损失功,9. 稳流过程的理想功：,Wid=T0S-H=T0（S2-S1）-（H2-H1）,10. 有效能与理想功的联系,B=-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,23,在不同条件下可以简化,二有关计算,1能量平衡方程一般形式,封闭体系 du=q-WS,稳定流动体系：,24,功：100%有效能。,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,4有效能计算,热量：,恒

8、温热源,变温热源,物流某状态点i的有效能,25,6理想功和有效能的计算，见例题,5.有效能损失和损失功计算,26,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,27,5. 制冷系数：,3微分等熵膨胀系数,0,4. 熵效率,膨胀,压缩：,28,9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。,6热效率：,7热力系数：,8正向卡诺循环、逆向卡诺循环,29,二有关计算,制冷循环： 有关计算q0，qh，G，-S（Nt），等,2. 蒸汽动力循环

9、： 有关计算 、s、qF放、S、等,3深度制冷循环：计算。X、-、Q0等,30,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,31,二VLE的计算,1低压下 （1）完全理想体系,（2）化学体系：,恒沸点处,32,2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,4闪蒸计算,用EOS法计算,33,恒P下VLE数据热力学检验。Herrington经验检验法,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,34,第十章 化学反应平衡,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,一基本概念 1反