第三章均相封闭系统热力学原理及其应用1.ppt

图3-5 状态方程计算纯物质的蒸汽压、饱和热力学性质框图 压力p的迭代，应用Newton-Raphson迭代式 ： 蒸汽压初值的估算： 例：P52 3-7 1）以相平衡准则计算饱和热力学性质更 加严格且只需一个状态方程模型 2）以压力为独立变量计算沸点，或采用 其它状态方程计算，原理相似 3）有一个能同时适用于汽、液两相的状 态方程，就可以计算纯物质的所有饱和热力学性质。结合一定的混合法则，状态方程还可以计算均相混合物的性质 4）对于混合物，在单相区，定组成混合的性质计算代入虚拟参数。但两相平衡饱和性质不能采用类似纯物质的计算方法，因为平衡条件变了，并且平衡的汽、液两相的组成不一定相等。 3.10 热力学性质图、表 （1）将p(压力)、V(比容)、T(温度)、H(焓)、S(熵)、x(干度)六个变量在同一张平面图中表达出来。 （2）重要的几种类型图为：T-S(温熵)图、lnp~H(压焓)图与H-S(焓熵)图。 （3）了解热力学图中上述各变量的表达方法。 （4）热力学图表在能量分析中具有重要应用。 单相区 两相共存区 临界点C点 汽液共存区 三相线 等变量线 ⑴等温线 ⑵等熵线 ⑶等压线：在两相区段为水平线；满足关系p1p2p3p4 ⑷等焓线：满足关系H1H2H3 ⑸等比容线：满足 关系V1V2V3V4V5 ⑹等干度线：满足 关系x1x2 x3x4 汽、液共存区内的任一点为湿蒸汽 其摩尔性质M可以从相应的饱和蒸汽性质Msv与饱和液体的性质Msl计算得到 ，即 M= Msl(1-x)+ Msv x x是饱和蒸汽在湿蒸汽中所占的分数，称为干度（或品质）。 若M分别是摩尔性质，或质量容量性质，则x分别就是摩尔干度，或质量干度 （2） lnp-H图 ⑶等温线：在两相区段为水平线；并满足关系：T1T2T3T4 ⑷等压线：满足关系 p1p2p3p4 ⑴等焓线 ⑸等干度线：满足关系 x1x2 x3x4 ⑵等熵线 热力学图表的制作原理 1）需要气(汽) 、液单相区和汽、液两相共存区的p-V-T数据 2）需要气(汽) 、液单相区和汽、液两相共存区的H和S数据 数据由实验测定，或由合适的状态方程、 模型以及汽液相平衡准则计算。 计算焓、熵的绝对值，必须指定某一参考态，使该点焓、熵值为零 一定温度和干度下的两相共存区的性质由M= Msl(1-x)+ Msv x计算 例：P57 3-9 0.95m3 0.05m3 1m3 重点掌握 1 在物性计算中明确需要给定的独立变量，掌握必要的数学方法。如Green定理、 Newton-Raphson迭代法 2 掌握偏离性质，能用偏离性质和理想气体热容表达状态函数的变化，能用给定的状态方程推导出偏离函数的具体表达式 3 掌握逸度和逸度系数的定义、意义和作用，能用给定状态方程推导逸度系数表达式 4 借助软件和热力学性质表，能用状态方程计算纯物质的逸度和逸度系数以及其它热力学性质 5 纯态物质相平衡准则，结合状态方程计算纯物质的饱和热力学性质的方法,熟练掌握和应用水的性质表。 6 掌握纯物质的压焓图和温熵图的结构，等变量线的意义及用途,能用图定性表达热力学状态及过程变化 作业： P59 三（1）以p为显函数或V为显函数推导公式， 四（2）（4） 五：可逆绝热膨胀是等熵过程， 六（4） * * 逸度随T，p的变化 逸度系数随T，p的变化 例：P45 3-3 常用状态方程的偏离焓、偏离熵、偏离定压热容和逸度系数公式 P44表3-1 3.8 均相热力学性质计算 均相封闭系统的热力学原理得到的公式，能用于均相纯物质或均相定组成混合物的热力学性质计算。 偏离函数在计算中起了重要作用 对于均相纯物质，当给定两个强度性质(通常是p，V，T中的任意两个，也有例外)后，其它的热力学性质就能计算了，所用模型主要是状态方程。 例：p46 3-4 1 状态方程选用PR方程，偏离函数及逸度系数的计算公式见P44表3-1 2 借助软件，输入相应的参数计算 PR方程 偏离函数及逸度计算公式 例：P46 3-5 初态 终态 理想状态1 （T1,p1） 理想状态2 （T2,p2） 应用PR方程，启动计算软件。 得到初、终态的摩尔体积、偏离焓 应用PR方程，启动计算软件，得偏离熵的值。 1）对于能同时适用于汽、液的状态方程模型， 用偏离函数计算更简单 2）用状态方程计算时，最好应用计算软件 3）计算液相的偏离函数时，研究态和参考态的相态可以不同 定组成混合物的热力学性质计算 均相封闭系统的热