资源描述：
《化工热力学课件第5章-相平衡热力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第5章相平衡热力学0第5章相平衡热力学©目的和要求：ò混合物相平衡理论是论述相平衡时系统T、p和各相组成以及其它热力学函数之间的关系与相互间的推算。ò相平衡是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。汽液平衡(VLE)-精馏液液平衡(LLE)-萃取气液平衡(GLE)-吸收固液平衡(SLE)-结晶1ò在对混合物相平衡进行计算时，需将混合物的相平衡准则与反映混合物特征的模型(状态方程+混合规则或活度系数模型)结合起来。òGibbs-Duhem方程反映了混合物中各组分的偏摩尔性质的约束关系，它不仅在检验偏摩尔性质模型时非常
2、有用，而且因某些偏摩尔性质，例如，lnϕˆilnγi等，与混合物的相平衡紧密联系，在相平衡数据的检验和推算中也有、非常重要的应用。相平衡热力学性质计算包括两个部分：1、确定平衡状态；2、计算互成平衡状态下各个相的性质2©本章主要内容5.1相平衡性质与判据5.2平衡系统的相律5.3二元气液平衡相图5.4典型的汽液平衡相图（VLE）5.5汽液平衡计算的准则和计算类型5.6气液平衡(Gas-LiquidEquilibrium)5.7活度系数模型参数的估算5.8汽液平衡数据的热力学一致性检验5.9其它类型相平衡的计算35.
3、1相平衡性质与判据各相间有物质、能量α，β两个相，N个组分的动态传递相：β()温度：Tβ()β相未达到平衡时，压力：p传递的物质能量的组成：i=1,2,3,...,N总和不为零相：α相平衡时，传递的物温度：T()α质能量的总和为零压力：p()α组成：i=1,2,3,...,N4NddUTSp()α()αα()dV()α()ααdn()=−+∑μtttiiiNddUTSp()β()ββ()dV()β()ββdn()=−+∑μtttiii相平衡时，dS、dV、dU和dn为零ttti⎡⎤TTSppV()αβ−−()dd(
4、)α⎡⎤⎡⎤()αββ−+−=()()()αβα()dn()0∑μμ⎣⎦tt⎣⎦⎣⎦iiiTTpp()αβ(),()αβ(),()αβ(),(i1,2...)N===μμ=ii5互成平衡的两相中的温度、压力和任一组分的化学位相等——相平衡准则N个组分π个相的非均相混合物，相平衡准则为：()12()()πTT===...T()12()()πPP===...P()12()()πμμ===...μ..(iN=1,2...)iii相平衡时，系统中各相的温度，压力和组分的化学位相等。65.2平衡系统的相律相律是描述平衡系统中
5、独立变量的数目(自由度)。含有N个组分的均相敞开系统，有x,x,…,x和T，p个变量12N-1对π个相的N个组分组成的系统，变量总数：π(1N+)平衡时温度平衡压力平衡化学位平衡总方程数()α()βπ()μ===μμ"()α()βπ()pp()α===()βπ"p()iiiTT==="T(1iN=,2,,)"1+π−π−+π−1+N(1π−)=(2N)(1)F（自由度）＝总变量数－总方程数＝π(N＋1)－(N＋2)(M－1)＝N7－π＋2©相律的作用：⑴确定系统的自由度；⑵暗示系统可能的最大自由度；⑶确定平衡或共存
6、时的相数。实例⑴水的三相点，F＝？；⑵水－水蒸汽平衡F＝？；⑶水－水蒸汽－惰性气体，F＝？；⑷乙醇－水汽液平衡，F＝？；⑸戊醇－水汽液平衡（液相分层），F＝？8©相律的作用：⑴确定系统的自由度；⑵暗示系统可能的最大自由度；⑶确定平衡或共存时的相数。实例⑴水的三相点，F＝0；⑵水－水蒸汽平衡F＝1；⑶水－水蒸汽－惰性气体，F＝2；⑷乙醇－水汽液平衡，F＝2；⑸戊醇－水汽液平衡（液相分层），F＝19ò混合物的汽液相平衡及其表达图5-1混合物的汽液平衡系统示意图目的是求解：T、p、{X}、{Y}之间的相互依赖关系105.
7、3二元气液平衡相图对二元气液系统:FN=−+=−π24π故系统的最大自由度：F=3。通常选取T、p和组分的浓度为自由度。相图需用三个坐标的立体图表达。为便于用二维平面图研究问题，故一般固定T、p中的一个变量，由相律FN=−+=−π23π在单相区，π=1,F=2,系统状态可表示在二维平面上；在气液共存时，π=2,F=1，气液平衡关系表示为曲线。ò相图主要类型：T~x-y图、p~x-y图及x-y图、p-T图等。11TC2p2TC1p1x11,yTB112p=常数Ty−露点线1Aò等压二元系统相图的特征：VT2V/LB⑴
8、T~x-y图B’C”T’C’CD”¾点：T、T为纯组分在给定压力12D’DT1p下的沸点LETx−泡点线1¾饱和线：01x′x,yy′1111图5-3(a)二元气液平衡图露点线（饱和汽体线）泡点线（饱和液体线）1¾单相区：V,L¾两相区：V/Ly′11y⑵x-y图曲线上各点的温度T都不同；平衡时的汽、液相的组成不同。01x′x1113图5-3(b)二元气液平
