相變潛熱的計算 ppt課件

1、相變潛熱intent heat of phase change ;一、相變潛熱機理相：系統(tǒng)中具有完全一樣的物理性質(zhì)和化學(xué)組成的均勻部分。相變化過程：物質(zhì)從一個相轉(zhuǎn)移到另一個相的過程。 本質(zhì)：新相的生成和舊相的消逝。1.相的定義;1只需是氣體，無論一種或幾種混合在一同， 都是一相；2液體根據(jù)其互溶程度，通常為一相、兩相、三相共存；3固體無論分散得多細(xì)，普通有幾種固體就有幾種相。2.相的分類;3.相變潛熱的定義相變潛熱：是指單位質(zhì)量或者單位物質(zhì)的量的物質(zhì)在等溫等壓的情況下，從一個相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€相吸收或者放出的熱量。常見的：固-液 轉(zhuǎn)變 熔解熱 液-氣 轉(zhuǎn)變 汽化熱固-氣 轉(zhuǎn)變 升華熱許多固體在不同

2、的溫度和壓強下具有不同的結(jié)晶方式，即可以從一種固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固相，這種過程稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。同素異晶轉(zhuǎn)變過程中也要產(chǎn)生相變潛熱。;4.不同物質(zhì)的相變潛熱1對于純物質(zhì)，普通以為相變是在單一溫度下進展的即所謂的理想相變，其相變值可視為一個常數(shù)；2對于復(fù)合相變介質(zhì)，其相變是在一個小的溫度范圍內(nèi)進展的，在這種相變過程中的相變潛熱不再是一個常熟，與溫度t有關(guān)。;5.相變潛熱的大小 液相分子比在固相分子中有大得多的自在動能，具有較高的能量，氣相中分子也具有較高的自在度，分子間完全自在，相互引力幾乎為0。同等情況下，對應(yīng)的潛熱大?。?固-氣 液-氣 固-液;二、相變潛熱的計算相變液體氣化 蒸發(fā)熱固體溶化

3、熔解熱液體凝固 凝固熱固體晶型轉(zhuǎn)變 相變熱相變潛熱; 相變資料按照其相變類型分類，總共可以分成四類： 1固-氣相變資料 2液-氣相變資料 3固-固相變資料 4固-液相變資料;氣-液 固-液固-氣固-固熱力學(xué)公式查手冊特魯頓公式陳氏方程Riedel方程克勞修斯方程沃森公式閱歷公式變時間步長法有限差分-有限單元法焓法顯熱容法DSC法DTA法;相變潛熱的本質(zhì)：相變過程中末態(tài)與初態(tài)的焓差H，即相變焓。同時，普通來說，壓力對于固體、液體的焓的影響都很小，所以在壓力變化不大的情況下，可以忽略壓力對于固體、液體的焓的影響。方法：根據(jù)熱力學(xué)公式 為相變焓， 為相變溫度， 為相變熵。;11方法：查手冊 許多純物

4、質(zhì)在正常沸點或熔點下的相變潛熱數(shù)據(jù)可在手冊中查到。 假設(shè)查到的數(shù)據(jù)，其條件不符合要求，可設(shè)計一定計算途徑來計算。例如：A液1molT1,P1A汽1molT1，P1A液1molT2,P2A汽1molT2，P2 h3 h1 h2 h4 h2 h1 h3 h4知？;方法： 特魯頓法那么沸點法 hvb Tb (kJ/mol) b為常數(shù)，對非極性液體，b0.088; 水低分子量醇，b0.109。 Tb 為液體的正常沸點，K； hv 汽化潛熱，kJ/mol。留意：此法用于計算規(guī)范汽化熱即正常沸點下的相變 潛熱；計算誤差比較大，在30%之內(nèi)。;方法：陳氏方程Tb為液體的正常沸點，KTc 為臨界溫度，KPc

5、為臨界壓力，atm 留意:此方程適用于烴類及弱極性化合物，誤差普通小于4%。不適用醇酸等具有締結(jié)性的化合物。)/(/07. 1)ln555. 1983. 3/978. 3(319. 8molJcTbTcpcTbTbTvh;14方法Riedel方程rbcbvTpTh930.0)2897.1(ln079.9Tb正常沸點，K ;hv正常沸點下的汽化潛熱，J/mol;pc臨界壓力，Mpa;Trb正常沸點下的對比溫度(Trb=Tb/Tc)留意：此公式計算正常沸點下的汽化焓，誤差普通都在 5%之內(nèi)。;15方法克勞修斯-克拉貝隆方程BRThpv*ln式中p*蒸汽壓，其單位要視式中常數(shù)B的數(shù)值而定，此方程h看

6、作常數(shù) 假設(shè)在蒸汽壓數(shù)據(jù)覆蓋的范圍內(nèi)， h可看作為常數(shù)時，那么可將實驗測得的幾個溫度下相應(yīng)的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)，作lnp-1/T圖，由直線斜率 hv/R)求出此溫度范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱。;16在很多情況下，汽化熱隨溫度改動，需用克拉貝隆方程：)(h*lVgVTvdTdp式中，Vg 、Vl分別為氣體和液體在溫度T時的摩爾容積。中低壓時，Vg Vl，由理想氣體形狀方程代入下式得：2*lnRThdTpdv溫度T時的汽化熱可用lnp-T圖由蒸汽壓數(shù)據(jù)來計算，即曲線上某溫度處的切線斜率，就是該溫度的dlnp/dT，由上式求出hv。;17方法：沃森公式38.01212)11()()(rrvvTThh式中：T

7、r1、Tr2分別是T1、T2下的對比溫度留意：此公式在臨界溫度10K以外平均誤差為1.8%;方法：規(guī)范熔化熱的閱歷估算hmJ/mol) 9.2Tm(用于金屬元素) 25Tm(用于無機化合物) 50Tm(用于有機化合物)式中 Tm 為正常熔點,K。;方法：變時間步長法步長就是將需求丈量的數(shù)值均勻分成假設(shè)干個區(qū)間，每個區(qū)間的長度就叫步長。時間步長法應(yīng)該是以時間軸為主自變量，確定步長后定點測值，簡單來說就是每隔一段時間取一個值記錄下來，方便統(tǒng)計、察看數(shù)據(jù)。固-液相變過程：;方法：有限差分-有限單元法該方法將求解域劃分為差分網(wǎng)格，用有限個網(wǎng)格節(jié)點替代延續(xù)的求解域。;方法：焓法由于相變問題的復(fù)雜性，普通

8、采用近似分析或者數(shù)值分析的方法來求解。對該類問題建立焓法模型，如對相變墻體傳熱的特性進展分析時，采用在整個區(qū)域建立一致才干方程的焓法模型求解傳熱，建立輕質(zhì)相變墻體房間空氣熱平衡模型，采用有限差分法對模型進展離散，并編程求解。;方法 顯熱容法即相變計算過程發(fā)生在一個可觀的溫度差范圍內(nèi)，可以把這些物質(zhì)的相變潛熱看作是在足夠厚度的相變區(qū)域內(nèi)有一個很大的顯熱容量，隨著相變過程的逐漸進展，相變潛熱不斷釋放或吸收，相變區(qū)內(nèi)的物質(zhì)溫度也隨時間逐漸下降。構(gòu)造熱容表達(dá)式和導(dǎo)熱系數(shù)的表達(dá)式。此方法適宜求解 【變溫相變】，即相變發(fā)生在一個溫度范圍內(nèi)的相變過程。;方法液體的凝固及固體融化過程，數(shù)值的求解方法可分為3類：前沿跟蹤法：固定步長法 變時間步長法 固定前沿法：經(jīng)過某種轉(zhuǎn)換將挪動前沿變?yōu)楣潭ㄇ把?，從而將挪動區(qū)域問題化為固定區(qū)域問題求解。 熱面挪動法 自變量變換法固定區(qū)域法：將分區(qū)求解的導(dǎo)熱問題化成整個區(qū)域上的非線性導(dǎo)熱問題處置， 焓法、顯熱容法、等效熱容法。;方法 相變資料儲熱性能分析DSC法差示掃描量熱法運用的溫度范圍：-175 +725運用差式掃描量熱儀，在程序控制溫度下，丈量輸入物質(zhì)和參比物質(zhì)的功率差和溫度關(guān)系，可以定量得測定物質(zhì)的熔點、熱焓、熵、比熱容等熱動力學(xué)參數(shù)。 測定相變資料的相變溫度和相變潛熱; DTA差熱分析法運用溫度：-180