化工热力学总结.ppt

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1、2、流体的p-V-T关系一、几个常用的状态方程：1.理想气体状态方程2.维里方程B/V表示二分子的相互作用；表示三分子的相互作用；……3.范德华方程4.RK方程5.SRK方程6.PR方程二、对应态原理的应用1.普遍化压缩因子法2.普遍化第二维里系数法判断用普遍化压缩因子法还是用普遍化第二维里系数法的依据：或者用普遍化第二维里系数法，否则用普遍化压缩因子。时：例：试用普遍化关联法计算510K、2.5MPa时正丁烷的气相摩尔体积解：从附表1查得正丁烷的物性数据：Pc=3.80MPa，Tc=425.2K，ω

2、=0.193则有：因此用普遍化第二维里系数法所以：3、纯流体的热力学性质dU=TdS-pdVdH=TdS+VdpdA=-SdT-pdVdG=-SdT+Vdp一、基本关系式例：理想气体从T1、P1变化到T2、P2求熵变。T1、P1T2、P1T2、P2第一步第二步二、剩余性质1.通式：M=M-M*2.物理意义：在相同的T，P下真实气体的热力学性质与理想气体的热力学性质的差值三、液体热力学性质：流体体积膨胀系数β的定义：4、流体混合物的热力学性质化学位的表达式：两个重要的方程式：偏摩尔性质偏摩尔性质与溶液摩

3、尔性质间的关系偏摩尔性质的计算：（T恒定）纯物质i（T恒定）混合物整体（T恒定）混合物中的i组分逸度的定义是的偏摩尔性质§：根据摩尔性质与偏摩尔性质的关系可得：纯物质混合物组分4.2.4T、p对逸度的影响稀溶液的溶质近似遵守亨利定律。普遍地表现出能符合理想混合物规律的有两个浓度区：xi1xi0亨利定律L-R规则因此，一个更为广义的理想混合物的定义式应为标准态逸度理想混合2.非理想混合只要有一个条件不符合理想混合物热力学性质的，我们就称为非理想混合物。我们知道，对于理想混合物：对于非理想混合物与非理想气

4、体的处理相同，欲使上式成立，必须给上式加以修正此时引入了一个新的概念---活度系数，从而使解决溶液的热力学成为可能。真实溶液的混合性质对于二元体系过量热力学性质定义：过量性质就是在相同T、P、x下，真实溶液与理想溶液的热力学性质的差值。数学式过量性质变化ΔME5、化工过程的能量分析1.闭系非流动过程的能量平衡：Q：系统吸热取正号，系统放热取负号；W：系统对外做功取正号，系统得功取负号。2.开系流动过程的能量平衡：3.开系稳流过程的能量平衡：当进出物料只有一种时：4.几种简化形式：绝热时：⑴可逆轴功Ws

5、(R)：（无任何摩擦损耗的轴功）5.轴功的计算：忽略位能和动能的变化：对于液体来说，v随压强变化很小，可以视为常量，即：⑵实际轴功产功设备：实际功小于可逆功耗功设备：实际功绝对值大于可逆功绝对值——机械效率例：在一个往复式压气机的实验中，环境空气从100kPa及5℃压缩到1000kPa，压缩机的气缸用水冷却。在此特殊实验中，水通过冷却夹套，其流率为100kg/kmol（空气）。冷却水入口温度为5℃，出口温度为16℃，空气离开压缩机时的温度为145℃。假设所有对环境的传热均可忽略。试计算实际供给压气机的

6、功。假设空气为理想气体，其摩尔定压热容Cp=29.3kJ/（kmol·K）。解：以被压缩的空气为系统，以1kmol空气作为基准。在此过程中空气放出的热量为：因为空气为理想气体，所以其焓变为：根据热力学第一定律，忽略过程的动能和位能有：则：所以实际供给压气机的功为:8700kJ/kmol一、理想功和损耗功对于化学反应来说高乌—斯托多拉公式二、化工单元过程的热力学分析1.流动过程：2.传热过程：3.混合过程三、火用分析在基准状态下，上述的四个成分的均为零。由体系所处的状态到达基准态所提供的理想功即为体系处

7、于该状态的有效能。例：有一股温度为90℃、流量为72000kg/h的热水和另一股温度为50℃、流量为108000kg/h的水绝热混合。试分别用熵分析法和火用分析法计算混合过程的火用损失。大气温度为25℃。解：对绝热稳流过程，由于无轴功交换，根据热力学第一定律知：设混合的终态温度为T2，水的热容Cp不随温度改变，则解得：=66℃⑴熵分析：因是绝热过程，所以Q=0，，故过程熵产为：由附表3可查得：所以：火用损失即为功损耗，即（2）火用分析法从附表3分别查得各状态下水的焓和熵值为温度（℃）熵（）焓（）901

8、.1925376.92500.7038209.33660.9059276.36250.3674104.89，90℃时水的物理火用为：50℃时水的物理火用为：66℃时水的物理火用为：所以：6、蒸汽动力循环与制冷循环一、热力学第二定律ΔSt=ΔSsys+ΔSsurΔSt≥0ΔSg>0为不可逆过程；ΔSg=0为可逆过程；ΔSg<0为不可能过程。二、开系熵平衡式对于绝热过程，ΔSf=0对于不可逆绝热过程，ΔSg>0，有：对于可逆绝热过程，ΔSg=0，则有：三、温