化工热力学多媒体课件-第二章 p-T-V关系和状态方程-9.01.pptVIP

化工热力学多媒体课件 陕西理工学院 化学与环境科学学院 二零一零年九月 一.?纯物质的 p-V-T 相图 同理，我们可以得到RK方程的ZC 与van der Waals方程相比，RK方程计算的ZC与多数气体ZC的实验值更为接近，因此RK方程计算精度比van der Waals方程有了明显的改善。 ① R-K 方程中常数值不同于范德华方程中的a、b值，不能将二者混淆。 ② 在范德华方程中，压力修正项为a/V2，没有考虑温度的影响；在R-K方程中，考虑了温度的影响。 需要注意： ① 适用于气体pVT性质计算。 ② 非极性、弱极性物质误差在2％左右，对于强极性物质误差达10～20％。 ③ 方程计算液相体积的准确性不够。 ④ 不能同时用于汽、液两相计算（准确性很差）。 R-K 方程的应用范围 3 Soave -Redlich-Kwong（SRK）方程 鉴于RK方程在计算中存在的问题， Soave在1972年 对其作出了修正。 式中 其中 为对比温度，其值为： 1955年，Pitzer在系统研究了蒸气的数据后正式提出 了偏心因子的概念。 为偏心因子 显然，简单流体的偏心因子为零，而其它流体的偏心 因子均大于零(除过H2和He)。偏心因子实际上代表了 实际流体与简单流体的分子间相互作用的差异。 目前，各种纯流体的偏心因子可通过查表得到，如本 教材附录A-1。 需要说明的是： SRK 方程中a虽然表示为温度与偏心因子的函数，但方 程规定在临界温度时，其值为1。因此对临界等温线， RK方程与SRK方程形式上完全一样。 SRK方程的ZC值 因在临界等温线上，RK方程与SRK方程形式上完全一样，所以SRK方程的ZC也为0.333。 SRK 方程的特点 Zc=1/3，与实验值相比，仍然偏大； 计算常数需要Tc,Pc和?，a是温度的函数； 4 Peng-Robinson（PR）方程 对烃类计算精确度很高。 除了能计算气相体积之外，能用于表达蒸汽压 (汽液平衡)，是一个适用于汽、液两相的EOS，但 计算液相体积误差较大； 由于RK方程和SRK方程均无法准确预测液相摩尔体积，且ZC数值与实验值相比明显偏大，因此Peng和Robinson提出了他们的状态方程。 Zc=0.307，更接近于实际情况，虽较真实情况仍有差 别，但PR方程计算液相体积的准确度较SRK确有了明 显的改善； PR 方程的特点 计算常数需要Tc,Pc和?，a是温度的函数； 能同时适用于汽、液两相的计算； 在工业中得到广泛应用。 一个0.5m3的压力容器，其极限压力为2.75MPa，出于安全的考虑，要求操作压力不得超过极限压力的一半。试问容器在130℃条件下最多能装入多少丙烷？ (试采用理想气体状态方程、 van der Waals 方程、RK方程、 SRK方程、PR方程分别计算，并比较计算结果。) 立方型状态方程的应用 解：1、利用理想气体状态方程计算 2、利用van der Waals 方程计算 查附录表A-1得到丙烷的临界状态参数： 单位van der Waals气体在温度为403.15K、体积为0.5m3 产生的压力。 3、利用RK方程计算 单位气体在温度为403.15K、体积为0.5m3时，产生的压力。 * * 赵蔡斌 目 录 第一章 绪论(2) 第二章 p-V-T 关系和状态方程(8) 第三章 均相封闭系统热力学原理及其应用(8) 第四章 均相敞开系统热力学及相平衡准则(10) 第五章 非均相系统的热力学性质计算(8) 第六章 流动系统的热力学原理应用(8) 第八章 常用热力学基础数据(4) 第二章 p-T-V关系和状态方程 §2.1 引言 §2.2 纯物质的 p-V-T 相图 §2.3 状态方程 §2.4 立方型状态方程 §2.5 多常数状态方程 §2.6 混合法则 §2.1 引言 一、纯流体的基本性质及分类 二、利用纯流体性质解决实际问题的缺陷 三、解决问题的办法 一、纯流体的基本性质及分类 推算热力学性质时需要输入流体最基本的性质以及 表达系统特征的模型。流体最基本的性质有两大类， 一类是p、V、T、组成和热容数据，另一类是热数据 (如标准生成焓和标准生成熵等)。 可测量 p，T，V，x 不可测量 H、U、S、A、G 推算出 二、利用纯流体性质解决实际问题的困难 目前，利用纯流体性质解决实际问题存在如下两个困难： 依据有限的 p-V-T数据，无法全面了解流体的 p-V-T 行为。 2）实验得到的 p-V-T数据是离散的，无法求导和积分， 无法得到数据点以外的或其它热力学性质的信息。 三、解决问题的办法 建立能反映流体 p-V-T关系的普遍关系式—状态方程 Equation of state (EOS)。 EOS的作用： ☆EOS反映