化工热力学流体的PVT关系高等化工热力学上海电力学院.pptVIP

研究生课程讲义 《高等化工热力学》 Advanced Chemical Engineering Thermodynamics 主讲：（副教授） 2012-9-10 第二章 流体的p-V-T关系 2.1 纯物质的p-V-T关系 纯物质的p-V-T立体图 纯物质的p-T图 纯物质的p-V图 2.2 流体的状态方程 状态方程的Zc值 对任何气体，Van der Waals方程给出一个固定的Zc值，即 Zc＝0.375，但大多数流体的 Zc＝0.23～0.29范围内变化 ； 2.2.1.2 Redlich-Kwong (RK) 方程 2.2.1.4 Peng-Robinson(PR)方程 PR方程的特点： 立方型状态方程的应用： (1) 用一个EOS即可精确地代表相当广泛范围内的实 验数据，可精确计算所需的数据； 现以PR方程为例，经恒等变形后可得： Virial方程的意义 由于高阶Virial系数数据的缺乏限制了Virial方程的使用范围，但不能忽视Virial方程的理论价值。 2.2.2.2 Benedict-Webb-Rubin(BWR)方程 BWR方程的特点： 能同时适用于汽、液两相； 状态方程总结 p-V-T相图是EOS的基础，必须掌握相图上和、线、面，相关等概念，及其相互关系； 2.3 对应态原理及其应用 定义对比量 Pitzer三参数对应态原理 三参数对应态原理的比较 Pitzer的Z(0)和Z(1)是图表形式，参考流流体是简单流体（球形流体）。 2.3.3 普遍化状态方程 2.5 混合规则与混合物的p-V-T关系 3. BWR 方程的混合规则 关于混合规则 从纯物质的性质计算混合物的性质 。 解：(1) 用RK方程 临界性质同例2.8，计算得如下结果 － 11.072 12 18.214 22 6.440 11 ij 计算混合常数 用RK方程的普遍化形式 (2)用普遍化压缩因子关系式 2.6 液体的p-V-T关系 2.6.1 液体状态方程 1. Tait方程 D和E ——给定温度下的常数 可计算很高压力下液体体积，而且精度很高 2. Rackett方程 修正的Rackett方程 Campbell将ZRA改写为 附录1.2给出了部分物质?和?的值。 2.6.2 普遍化关联式 Lyderson等提出了一个估算液体体积的普遍化方法。 液体对比密度： 图2-7 液体的普遍化密度关系 V1:已知的液体体积 V2:需求的液体体积 解： （1）采用修正的Rackett方程 例2.10 (1) 试估算310.15K的饱和液态氨的摩尔体积； (2) 估算310K、10.13MPa下液态氨的摩尔体积。 已知实验值为 （2）采用普遍化密度关系 查表 或 用Pitzer普遍化关系式计算甲烷在323.16K时产生的压力。已知甲烷的摩尔体积 ，压力的实验值为 。 例2.4 从附录查得甲烷的临界性质： 解： 因为pr不能直接计算，需迭代求解。 假定Z的初值 ，则 即可从上式及查图求得新的Z值，重复以上计算直至迭代收敛。 实验值： ——普遍化第二维里系数 Pitzer等提出了如下关联式 1. 普遍化第二Virial系数 图2-6 普遍化关系式的适用范围 曲线上面的区域：用普遍化第二维里系数的关联式 曲线下面的区域：用普遍化压缩因子式 —根据Vr≥2绘制 例2.5 试用下列三种方法计算510K、2.5MPa下正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1.4807m3.kmol-1。 (1) 用理想气体方程； (2) 用普遍化压缩因子关联； (3) 用普遍化Virial系数关联。 解：从附录1.1查得正丁烷的临界参数 (2) 用普遍化压缩因子关联 查表： （1）用理想气体方程 （3）用普遍化Virial系数关联 例2.6 将质量为0.5kg的氨气在65℃贮存于容积为0.03m3的恒温浴内。试分别用下列方程计算气体的压力。已知实验值为2.382MPa。 (1) 理想气体状态方程； (2) R-K方程； (3) 用普遍化关联式。 例2.6 将质量为0.5kg的氨气在65℃贮存于容积为0.03m3的恒温浴内。试分别用下列方程计算气体的压力。已知实验值为2.382MPa。 (1) 理想气体状态方程； (2) R-K方程； (3) 用普遍化关联式。 解： 先求氨的摩尔体积 (2) RK方程 (1) 理想气体状态方程 (3) 用普遍化