化工热力学-讲义课程.ppt

中低压下二元汽液平衡相图：正偏差，共沸 最低共沸物： 乙醇-水 中低压下二元汽液平衡相图：负偏差，共沸 最高共沸物： 丙酮-三氯甲烷 中低压下汽液平衡计算：活度系数法 汽相混合物中逸度系数 液相摩尔体积 中低压下汽液平衡计算：状态方程法 方程系数齐全数据库众多 EOS选择有难度 可用于电解质、聚合物 难用于电解质、聚合物 相对较大摩尔质量物质 相对较大摩尔质量物质缺乏可靠数据 需要确定标准态，超临界体系难于适用 不需要确定标准态，压力范围可达临界区 不能使用 可以使用 高压 中压 常压 低压 高压 中压 常压 低压 石油化工 精细化学 石油化工 精细化学 汽液平衡：Vapor Liquid Equilibrium；VLE 低压下汽液平衡简化计算 汽液平衡：Vapor Liquid Equilibrium；VLE 泡点和露点的计算 开始 是否第一 次迭代 停止 是 否 是 否 否 是 能量合理利用应注意： 1) 防止能量无偿降级（能量品位降低） 用高温热源去加热低温物料，或者将高压蒸汽节流降温、降压使用，或者设备保温不良造成的热量损失(或冷量损失)等情况均属能量无偿降级现象，要尽可能避免。 2) 采用最佳推动力的工艺方案 速率等于推动力除以阻力。推动力越大，进行的速率也越大，设备投资费用可以减少，但有效能损失增大，能耗费增加。反之，则投资费用增大。采用最佳推动力的原则，就是确定过程最佳的推动力，谋求合理解决这一矛盾，但总费用最小。 3) 合理组织能量利用梯度 化工厂许多化学反应都是放热反应，放出的热量不仅数量大而且温度较高，这是化工过程一项宝贵的余热资源。对于温度较高的反应热应通过废热锅炉产生高压蒸汽，然后将高压蒸汽先通过蒸汽透平作功或发电，最后用低压蒸汽作为加热热源使用。即先用功后用热的原则。对热量也要按其能级高低回收使用，从而达到较高的能量利用率。 恒温过程 绝热压缩 p V g f 1 （1）等温压缩 （2）绝热压缩 （2）绝热压缩 p V g f 节省的功 I G H F E D C B A （1）单级压缩 （2）两级压缩、中间冷却 节流膨胀 绝热，不做功，典型的不可逆过程。重要特征：焓不变。 节流膨胀 绝热做功膨胀 （1）节流膨胀 （2）可逆绝热膨胀 总功基本不变 循环热效率增加 干度控制在0.88 相平衡： 两相接触 一相转变为两相或多相 质量能量；改变组成 动态平衡： 宏观：不变 微观：变化 汽液平衡：Vapor Liquid Equilibrium；VLE 气液平衡：Gas Liquid Equilibrium；GLE 液液平衡： Liquid Liquid Equilibrium；LLE 固液平衡： Solid Liquid Equilibrium；SLE, LSE 汽液平衡：精馏操作 气液平衡：气体吸收 液液平衡：液液萃取 固液平衡：结晶 水的三相点； 液态水和水蒸气平衡； 乙醇和水汽液平衡； 戊醇和水液液平衡。 1组分，3相，0自由度 1组分，2相，1自由度 2组分，2相，2自由度 2组分，2相，1自由度 汽液平衡：Vapor Liquid Equilibrium；VLE 中低压下二元汽液平衡相图：理想混合物 露点线 泡点线 泡点：在一定压力下，第一个气泡出现的温度。 露点：在一定压力下，最后一滴液体全部汽化时的温度。 中低压下二元汽液平衡相图：正偏差，占大多数 中低压下二元汽液平衡相图：负偏差，占少数 两组分的活度系数 混合热 4.5.1 闭系非流动过程能量平衡 正负号 4.5.2 稳流过程能量平衡 在考察的时间内，沿着流体流动的途径所有各点的质量流量都相等，且不随时间而变化，能流速率也不随时间而变化，所有质量和能量的流率均为常量。 4.5.2 稳流过程能量平衡 在管内作稳定流动的理想液体具有压力能、势能和动能三种形式的能量,在适合限定条件的情况下,流场中的三种能量都可以相互转换,但其总和却保持不变,这三种能量统称为机械能. 由此可以得出Bernoulli方程在本质上是机械能的转换与守恒. 教材P98 教材P110 例题4-7 功源 热机 热机 教材P121 能量不仅在数量上具有守恒性,而且在质量上具有品位性 4.6.1 熵产生 能量 总是从高品位向低品位转化，从有效能向无效能转化 熵 做功能力的大小，熵的大小表示无效能的大小 4.6.2 熵平衡 高温 463.15K 装置 冷却水273.15 4.7.1 理想功 完全可逆过程的封闭体系， 非流动过程 可逆传热 稳流系统理想功 流动过程 对于理想功的理解，应明确： 理想功实际上是一个理论上的极限值，在与实际过程一样的始末态下，通常是作为评价实际过程能量利用率的标准。 理想功与可逆功是有所区别的。可逆功的定义