氣液相平衡課件

第八章流體相平衡課時(shí)：4學(xué)時(shí)要求：1、掌握相平衡的判據(jù)，了解相平衡處理方法；2、二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系；3、掌握簡(jiǎn)單相平衡計(jì)算方法內(nèi)容：8.1相平衡的判據(jù)和處理方法8.2二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系8.3汽液平衡8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算活度系數(shù)8.5汽液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)1最新課件第八章流體相平衡課時(shí)：4學(xué)時(shí)內(nèi)容：1最新課件第八章流體相平衡1、相平衡的有關(guān)概念相：體系中的一個(gè)均勻空間，其性質(zhì)和其余部分有區(qū)別，每個(gè)相都是一個(gè)敞開體系，能與相鄰的相進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換。相遷移：物質(zhì)從一個(gè)相遷移到另一相的過程，叫該物質(zhì)的相遷移過程。相平衡：當(dāng)物質(zhì)遷移停止時(shí)，此時(shí)各相的性質(zhì)和組成不再隨時(shí)間而變化——相平衡（相間的平衡），此時(shí)各相間某些性質(zhì)如密度、粘度、焓、熵等相差很大，而有些性質(zhì)如溫度、壓力卻是相等的。2最新課件第八章流體相平衡1、相平衡的有關(guān)概念相：體系中的一個(gè)均勻空2、研究相平衡的意義第八章流體相平衡（1）為分析解決傳質(zhì)分離設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作和控制提供理論依據(jù)（2）為新工藝、新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā)提供相平衡數(shù)據(jù)和相平衡熱力學(xué)模型3最新課件2、研究相平衡的意義第八章流體相平衡（1）為分析解決傳質(zhì)分1、普適判據(jù)——熵判據(jù)

依據(jù)：熵增原理——dS孤0，即熵增大到最大值時(shí)，體系達(dá)平衡。dS孤=0

特點(diǎn)：需要同時(shí)考慮體系和環(huán)境的變化，應(yīng)用不太方便。2、自由焓判據(jù)

依據(jù)：恒溫恒壓下，只做體積功的封閉體系的一切自發(fā)過程必將引起體系自由焓的減少，達(dá)到平衡時(shí)，體系自由焓最小。即體系達(dá)平衡：dG（T，P）=0

特點(diǎn)：T，P易測(cè)易控，應(yīng)用廣泛。8.1.1相平衡判據(jù)一、相平衡判據(jù)8.1相平衡判據(jù)和處理方法4最新課件1、普適判據(jù)——熵判據(jù)2、自由焓判據(jù)8.1.1相平衡判據(jù)一8.1.1相平衡判據(jù)3、化學(xué)位判據(jù)對(duì)于多組分兩相平衡的封閉體系（α相、β相），每一相都可視為一個(gè)敞開體系，兩相之間有物質(zhì)交換，對(duì)于單相敞開體系，根據(jù)變組成體系熱力學(xué)基本關(guān)系式有：當(dāng)T，P一定時(shí)，封閉體系的自由焓為兩相之和：自由焓判據(jù)5最新課件8.1.1相平衡判據(jù)3、化學(xué)位判據(jù)當(dāng)T，P一定時(shí)，封閉體系8.1.1相平衡判據(jù)同理，對(duì)于多相（相）多組分（N組分）體系的相平衡判據(jù)為：6最新課件8.1.1相平衡判據(jù)同理，對(duì)于多相（相）多組分8.1.1相平衡判據(jù)4、逸度判據(jù)

恒溫積分：對(duì)每個(gè)相中組分化學(xué)位有：根據(jù)化學(xué)位判據(jù)

即達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，多相平衡體系中，每個(gè)組分在各相中的逸度必相等。7最新課件8.1.1相平衡判據(jù)4、逸度判據(jù)恒溫積分：對(duì)每8.1.1相平衡判據(jù)1、汽液平衡的處理方法

（1）氣液平衡低壓、加壓情況二、相平衡的處理方法（2）8最新課件8.1.1相平衡判據(jù)1、汽液平衡的處理方法（18.1.1相平衡判據(jù)汽液平衡適用于高壓或常壓情況（3）液液平衡2、汽液平衡四種情形（見表7-1）

9最新課件8.1.1相平衡判據(jù)汽液平衡（3）液液平衡2、汽液平衡四種8.1.1相平衡判據(jù)情形汽相液相舉例適用范圍1理想氣體混合物道爾頓分壓定律理想溶液拉烏爾定律同分異構(gòu)體或同系物構(gòu)成的體系壓力小于0.2MPa2非理想氣體混合物但屬理想溶液理想溶液Lewis—Randall規(guī)則烴類混合物壓力小于1.5MPa3理想氣體混合物非理想溶液大部分體系低壓4非理想溶液非理想溶液含超臨界組分體系高壓表8-1汽液平衡情形10最新課件8.1.1相平衡判據(jù)情形汽相液相舉例適用范圍1理想氣體混合8.1.2狀態(tài)方程法特點(diǎn)：利用狀態(tài)方程計(jì)算逸度或逸度系數(shù)，這就要求選用一種狀態(tài)方程既可用于汽相又適用于液相，計(jì)算結(jié)果的可靠性取決于狀態(tài)方程的可靠性，通常用于高壓條件。計(jì)算過程比較麻煩。狀態(tài)方程法11最新課件8.1.2狀態(tài)方程法特點(diǎn)：利用狀態(tài)方程計(jì)算逸度狀態(tài)方程法18.1.2活度系數(shù)法狀態(tài)方程活度系數(shù)模型活度系數(shù)法液相活度系數(shù)汽相逸度系數(shù)L—R標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即與體系溫度和壓力相同的純液體作為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。12最新課件8.1.2活度系數(shù)法狀態(tài)方程活度系數(shù)模型活度系數(shù)法液相活度8.1.2活度系數(shù)法特點(diǎn)：適用低壓和中壓下汽液相平衡計(jì)算。兩種方法比較見表8-213最新課件8.1.2活度系數(shù)法特點(diǎn)：適用低壓和中壓兩種方法比較見表88.1.2活度系數(shù)法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)狀態(tài)方程法1、不需要標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。2、不需要相平衡數(shù)據(jù)，只需要P、T、V、N數(shù)據(jù)。3、容易采用對(duì)應(yīng)狀態(tài)理論。4、可以用在臨界區(qū)。1、沒有一個(gè)狀態(tài)方程能完全適用于所有的流體密度區(qū)間。2、受混合規(guī)則影響很大。3、對(duì)于含極性物質(zhì)，大分子化合物和電解質(zhì)的體系難于應(yīng)用?；疃认禂?shù)法1、簡(jiǎn)單的液體混合物模型已能滿足要求。2、溫度的影響主要反映在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度上，而不是活度系數(shù)上。3、對(duì)于許多類型的混合物，包括聚合物、電解質(zhì)的體系都能應(yīng)用。1、需要用其他方法計(jì)算偏摩爾體積。2、對(duì)含有超臨界組分的體系應(yīng)用不便。3、在臨界區(qū)難以應(yīng)用。14最新課件8.1.2活度系數(shù)法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)狀態(tài)方程法1、不需要標(biāo)準(zhǔn)態(tài)8.2二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系8.2.1非理想溶液的過量自由焓15最新課件8.2二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系8.2.1非理想8.2.1非理想溶液的過量自由焓16最新課件8.2.1非理想溶液的過量自由焓16最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程伍爾（Wohl）型方程建立在正規(guī)溶液的基礎(chǔ)上。正規(guī)溶液：造成溶液非理想性的原因：不同組分具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)、不同的分子大小，分子間的相互作用不相等，以及分子的極性具有差異等。將表示為有效體積分?jǐn)?shù)的函數(shù)，并展開成以下形式（經(jīng)驗(yàn)式）：17最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程伍爾（Wohl）型方程建立8.2.2伍爾（Wohl）型方程說明：（1）Zi：混合物中組分i的有效體積分?jǐn)?shù)混合物中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)混合物中組分i的有效分子體積（2）不同組分分子間的相互作用力18最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程說明：（1）Zi：混合物中8.2.2伍爾（Wohl）型方程（3）多階伍爾方程，階數(shù)越高，越能代表真實(shí)氣體的性質(zhì)，但相應(yīng)的參數(shù)就越多，需要的數(shù)據(jù)也就越多，計(jì)算就更繁瑣。以二元體系為例，只考慮雙分子和三分子相互作用：19最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程（3）多階伍爾方程，階數(shù)越8.2.2伍爾（Wohl）型方程由Z1+Z2=120最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程由Z1+Z2=120最新課8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：21最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：21最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：設(shè)：分子體積相差很大即：范拉爾方程—VanLaar方程（4）范拉爾方程—VanLaar方程22最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：設(shè)：分子體積相差很大即8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可以計(jì)算方程參數(shù)：23最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可（5）馬格勒斯方程(Margules)8.2.2伍爾（Wohl）型方程設(shè)：分子體積相差很小，即：令：24最新課件（5）馬格勒斯方程(Margules)8.2.2伍爾（Wo8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可以計(jì)算方程參數(shù)：25最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可8.2.2伍爾（Wohl）型方程（6）伍爾（Wohl）型方程特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：不能用二元系數(shù)據(jù)直接推算多元系的汽液平衡，必須采用多元系參數(shù)；對(duì)含強(qiáng)極性組分或非理想性很高的體系，不適用。26最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程（6）伍爾（Wohl）型方8.2.3局部組成型方程局部組成型方程建立在無熱溶液的基礎(chǔ)上。無熱溶液威爾遜方程N(yùn)RTL方程和UNIQUAC方程：特點(diǎn)：能杰出地表征含極性組分體系和含非極性組分體系的組分活度系數(shù)行為，而且可以直接從二元系參數(shù)推算多元素的汽液平衡數(shù)據(jù)；不能用在液液不互溶區(qū)。特點(diǎn)：直接從二元系參數(shù)推算多元素的汽液平衡數(shù)據(jù)，而且能用于不互溶的濃度區(qū)間。27最新課件8.2.3局部組成型方程局部組成型方程建立在無熱溶液的基礎(chǔ)8.3汽液平衡8.3.1熱力學(xué)關(guān)聯(lián)方程平衡時(shí)：指數(shù)項(xiàng)可忽略飽和蒸汽可視為理想氣體汽相可視為理想氣體液相可視為理想溶液拉烏爾定律28最新課件8.3汽液平衡8.3.1熱力學(xué)關(guān)聯(lián)方程平衡時(shí)：指數(shù)項(xiàng)可忽8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算1、低壓下，可作一系列假設(shè)：氣相可視為理想氣體混合物（1）（2）飽和蒸汽可視為理想氣體（3）指數(shù)校正因子上式可簡(jiǎn)化為：由相應(yīng)的活度系數(shù)模型方程求得由Antoine方程求解29最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算1、低壓下，可作一系列假設(shè)：氣8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算2、以二元系為例，介紹各種計(jì)算方法的步驟已知：P，xi

求T，yi，泡點(diǎn)計(jì)算

P，yi

求T，

xi，露點(diǎn)計(jì)算（1）已知：T，x

求P，y30最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算2、以二元系為例，介紹各種計(jì)算8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（2）已知：T，y

求P，x設(shè)？是為計(jì)算結(jié)果。否則將代入直到31最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（2）已知：T，y求P，8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（3）已知：P，x求T，y

設(shè)溫度T？是為計(jì)算結(jié)果，所設(shè)溫度T為平衡溫度。否重新假設(shè)溫度，并重復(fù)上述計(jì)算。直到32最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（3）已知：P，x求（4）已知：P，y

求T，x8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算設(shè)溫度T設(shè)？是否為計(jì)算結(jié)果，所設(shè)溫度T為平衡溫度。重新假設(shè)溫度，并重復(fù)上述計(jì)算，直到33最新課件（4）已知：P，y求T，x8.3.2低壓汽液相平8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算若液相為理想溶液：二元系：34最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算若液相為理想溶液：二元系：348.3.3低壓至中壓的汽液相平衡計(jì)算（1）活度系數(shù)不受壓力影響（2）液相的摩爾體積與壓力無關(guān)，且該值很小壓力不高時(shí)，可忽略壓力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度的影響，則有：35最新課件8.3.3低壓至中壓的汽液相平衡計(jì)算（1）活度系數(shù)不受壓力（1）由無限稀釋活度系數(shù)確定，簡(jiǎn)便，但難以得到（2）由二元液相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（T，P，x，y）求方程參數(shù)，再利用方程求任意組成下的活度系數(shù)。忽略壓力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度的影響8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算36最新課件（1）由無限稀釋活度系數(shù)確定，簡(jiǎn)便，但難以得到（2）由二元液常壓和低壓下，氣相可視為理想氣體8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算可測(cè)常壓和低壓下，體系具有恒沸點(diǎn)的二元體系37最新課件常壓和低壓下，氣相可視為理想氣體8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)8.5汽液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)由Gibbs-Duhem方程，恒溫恒壓下：由于是的偏摩爾性質(zhì)，則可得到：38最新課件8.5汽液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)由Gibbs-Duhe8.5.1面積檢驗(yàn)法從x1=0積分到x1=1：39最新課件8.5.1面積檢驗(yàn)法從x1=0積分到x1=1：39最新課件8.5.1面積檢驗(yàn)法以為縱坐標(biāo)，x1為橫坐標(biāo)作圖，所描繪的曲線與橫軸構(gòu)成的面積等于0。x101AB+-即：A=B或：滿足上述關(guān)系的相平衡數(shù)據(jù)符合熱力學(xué)一致性40最新課件8.5.1面積檢驗(yàn)法以為縱坐標(biāo)，x1為橫坐標(biāo)作圖，所描繪的8.5.2點(diǎn)檢驗(yàn)法以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的—x1曲線為基礎(chǔ)逐點(diǎn)檢驗(yàn)x101baT，P一定41最新課件8.5.2點(diǎn)檢驗(yàn)法以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的—x1曲線為基礎(chǔ)逐點(diǎn)檢驗(yàn)任意一點(diǎn)對(duì)曲線作截線，于x1=0和x1=1軸，得到截距為8.5.2點(diǎn)檢驗(yàn)法42最新課件任意一點(diǎn)對(duì)曲線作截線，于x1=0和x1=1軸，得到截距為例8-1在常壓和25℃時(shí)，測(cè)得x1=0.059的異丙醇（1）—苯（2）溶液的汽相分壓P1=1720Pa，已知25℃時(shí)，異丙醇和苯的飽和蒸汽壓分別為5866Pa和13252Pa。（1）計(jì)算液相異丙醇的活度系數(shù)（對(duì)稱歸一化）（2）求該溶液的GE解：（1）壓力不高時(shí)，汽相視為理想氣體混合物，飽和蒸汽為理想氣體：8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算43最新課件例8-1在常壓和25℃時(shí)，測(cè)得x1=0.059的異丙醇（（2）由對(duì)稱歸一化原理：8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算44最新課件（2）由對(duì)稱歸一化原理：8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算44最新第九章化學(xué)反應(yīng)平衡課時(shí)：2學(xué)時(shí)要求：掌握化學(xué)反應(yīng)平衡的判據(jù)，掌握簡(jiǎn)單反應(yīng)平衡及有關(guān)計(jì)算，了解復(fù)雜反應(yīng)平衡常數(shù)和平衡組成的計(jì)算。內(nèi)容：9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度9.2均相化學(xué)反應(yīng)9.3非均相化學(xué)反應(yīng)(自學(xué)）9.4復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)平衡（自學(xué)）45最新課件第九章化學(xué)反應(yīng)平衡課時(shí)：2學(xué)時(shí)內(nèi)容：45最新課件9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度1、單個(gè)反應(yīng)（1）規(guī)定：反應(yīng)物：產(chǎn)物：（2）反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，各參加反應(yīng)的物質(zhì)摩爾數(shù)變化嚴(yán)格按照計(jì)量系數(shù)比例關(guān)系進(jìn)行。（3）微分反應(yīng)46最新課件9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度1、單個(gè)反應(yīng)（1）規(guī)定：9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度，即反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行的程度。（4）物理意義當(dāng)時(shí)意味著反應(yīng)進(jìn)行到這樣的程度：每中反應(yīng)物有vimol消耗掉，而產(chǎn)物有vimol生成。（5）轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率轉(zhuǎn)化率=平衡時(shí)消耗反應(yīng)物的mol數(shù)加料時(shí)反應(yīng)物的mol數(shù)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物的反應(yīng)物mol數(shù)平衡時(shí)消耗掉的反應(yīng)物mol數(shù)產(chǎn)率=47最新課件9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度，即反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行2、多個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度表示第j個(gè)反應(yīng)中的i物質(zhì)的計(jì)量系數(shù)3、有關(guān)計(jì)算：P297-299例9-1和例9-248最新課件2、多個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度表示9.2均相化學(xué)反應(yīng)平衡1、平衡判據(jù)是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和平衡條件的判據(jù)。反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)平衡恒溫恒壓下，敞開體系的自由焓的微分形式為：49最新課件9.2均相化學(xué)反應(yīng)平衡1、平衡判據(jù)是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和平：恒溫時(shí)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由焓的變化。平衡時(shí)：狀態(tài)變化從標(biāo)準(zhǔn)態(tài)變?yōu)槿芤?，則有：9.2均相化學(xué)反應(yīng)平衡50最新課件：恒溫時(shí)反應(yīng)的平衡時(shí)：狀態(tài)變化從標(biāo)準(zhǔn)態(tài)變?yōu)槿芤?，則有：9.29.2.1真實(shí)氣體混合物中的反應(yīng)1、用逸度表示活度——真實(shí)氣體混合物只是溫度的函數(shù)，而與T，P，x均有關(guān)系51最新課件9.2.1真實(shí)氣體混合物中的反應(yīng)1、用逸度表示活度——真實(shí)2、混合物為理想溶液9.2.1真實(shí)氣體混合物中的反應(yīng)3、壓力低，溫度較高時(shí)，混合物為理想氣體混合物，平衡常數(shù)：4、有關(guān)計(jì)算：P301例9-352最新課件2、混合物為理想溶液9.2.1真實(shí)氣體混合物中的反應(yīng)3、壓9.2.2液相混合物中的反應(yīng)體系溫度和常壓的純液體為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則：體系溫度和壓力下的純液體逸度體系溫度和常壓下的純液體逸度53最新課件9.2.2液相混合物中的反應(yīng)體系溫度和常壓的純液體為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（1）當(dāng)體系壓力不太高時(shí)，9.2.2液相混合物中的反應(yīng)（2）當(dāng)體系壓力較高時(shí)，54最新課件（1）當(dāng)體系壓力不太高時(shí)，9.2.2液相混合物中的反應(yīng)（29.2.2液相混合物中的反應(yīng)（3）溶液為理想溶液時(shí)：（4）有關(guān)計(jì)算：P303例9-4例9-555最新課件9.2.2液相混合物中的反應(yīng)（3）溶液為理想溶液時(shí)：（4）9.3非均相化學(xué)反應(yīng)自學(xué)56最新課件9.3非均相化學(xué)反應(yīng)自學(xué)56最新課件9.4復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)平衡自學(xué)57最新課件9.4復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)平衡自學(xué)57最新課件結(jié)束58最新課件結(jié)束58最新課件59最新課件59最新課件感謝親觀看此幻燈片，此課件部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除，謝謝配合！60感謝親觀看此幻燈片，此課件部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，60感謝親觀看此幻燈片，此課件部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除，謝謝配合！61感謝親觀看此幻燈片，此課件部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，61第八章流體相平衡課時(shí)：4學(xué)時(shí)要求：1、掌握相平衡的判據(jù)，了解相平衡處理方法；2、二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系；3、掌握簡(jiǎn)單相平衡計(jì)算方法內(nèi)容：8.1相平衡的判據(jù)和處理方法8.2二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系8.3汽液平衡8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算活度系數(shù)8.5汽液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)62最新課件第八章流體相平衡課時(shí)：4學(xué)時(shí)內(nèi)容：1最新課件第八章流體相平衡1、相平衡的有關(guān)概念相：體系中的一個(gè)均勻空間，其性質(zhì)和其余部分有區(qū)別，每個(gè)相都是一個(gè)敞開體系，能與相鄰的相進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換。相遷移：物質(zhì)從一個(gè)相遷移到另一相的過程，叫該物質(zhì)的相遷移過程。相平衡：當(dāng)物質(zhì)遷移停止時(shí)，此時(shí)各相的性質(zhì)和組成不再隨時(shí)間而變化——相平衡（相間的平衡），此時(shí)各相間某些性質(zhì)如密度、粘度、焓、熵等相差很大，而有些性質(zhì)如溫度、壓力卻是相等的。63最新課件第八章流體相平衡1、相平衡的有關(guān)概念相：體系中的一個(gè)均勻空2、研究相平衡的意義第八章流體相平衡（1）為分析解決傳質(zhì)分離設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作和控制提供理論依據(jù)（2）為新工藝、新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā)提供相平衡數(shù)據(jù)和相平衡熱力學(xué)模型64最新課件2、研究相平衡的意義第八章流體相平衡（1）為分析解決傳質(zhì)分1、普適判據(jù)——熵判據(jù)

依據(jù)：熵增原理——dS孤0，即熵增大到最大值時(shí)，體系達(dá)平衡。dS孤=0

特點(diǎn)：需要同時(shí)考慮體系和環(huán)境的變化，應(yīng)用不太方便。2、自由焓判據(jù)

依據(jù)：恒溫恒壓下，只做體積功的封閉體系的一切自發(fā)過程必將引起體系自由焓的減少，達(dá)到平衡時(shí)，體系自由焓最小。即體系達(dá)平衡：dG（T，P）=0

特點(diǎn)：T，P易測(cè)易控，應(yīng)用廣泛。8.1.1相平衡判據(jù)一、相平衡判據(jù)8.1相平衡判據(jù)和處理方法65最新課件1、普適判據(jù)——熵判據(jù)2、自由焓判據(jù)8.1.1相平衡判據(jù)一8.1.1相平衡判據(jù)3、化學(xué)位判據(jù)對(duì)于多組分兩相平衡的封閉體系（α相、β相），每一相都可視為一個(gè)敞開體系，兩相之間有物質(zhì)交換，對(duì)于單相敞開體系，根據(jù)變組成體系熱力學(xué)基本關(guān)系式有：當(dāng)T，P一定時(shí)，封閉體系的自由焓為兩相之和：自由焓判據(jù)66最新課件8.1.1相平衡判據(jù)3、化學(xué)位判據(jù)當(dāng)T，P一定時(shí)，封閉體系8.1.1相平衡判據(jù)同理，對(duì)于多相（相）多組分（N組分）體系的相平衡判據(jù)為：67最新課件8.1.1相平衡判據(jù)同理，對(duì)于多相（相）多組分8.1.1相平衡判據(jù)4、逸度判據(jù)

恒溫積分：對(duì)每個(gè)相中組分化學(xué)位有：根據(jù)化學(xué)位判據(jù)

即達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，多相平衡體系中，每個(gè)組分在各相中的逸度必相等。68最新課件8.1.1相平衡判據(jù)4、逸度判據(jù)恒溫積分：對(duì)每8.1.1相平衡判據(jù)1、汽液平衡的處理方法

（1）氣液平衡低壓、加壓情況二、相平衡的處理方法（2）69最新課件8.1.1相平衡判據(jù)1、汽液平衡的處理方法（18.1.1相平衡判據(jù)汽液平衡適用于高壓或常壓情況（3）液液平衡2、汽液平衡四種情形（見表7-1）

70最新課件8.1.1相平衡判據(jù)汽液平衡（3）液液平衡2、汽液平衡四種8.1.1相平衡判據(jù)情形汽相液相舉例適用范圍1理想氣體混合物道爾頓分壓定律理想溶液拉烏爾定律同分異構(gòu)體或同系物構(gòu)成的體系壓力小于0.2MPa2非理想氣體混合物但屬理想溶液理想溶液Lewis—Randall規(guī)則烴類混合物壓力小于1.5MPa3理想氣體混合物非理想溶液大部分體系低壓4非理想溶液非理想溶液含超臨界組分體系高壓表8-1汽液平衡情形71最新課件8.1.1相平衡判據(jù)情形汽相液相舉例適用范圍1理想氣體混合8.1.2狀態(tài)方程法特點(diǎn)：利用狀態(tài)方程計(jì)算逸度或逸度系數(shù)，這就要求選用一種狀態(tài)方程既可用于汽相又適用于液相，計(jì)算結(jié)果的可靠性取決于狀態(tài)方程的可靠性，通常用于高壓條件。計(jì)算過程比較麻煩。狀態(tài)方程法72最新課件8.1.2狀態(tài)方程法特點(diǎn)：利用狀態(tài)方程計(jì)算逸度狀態(tài)方程法18.1.2活度系數(shù)法狀態(tài)方程活度系數(shù)模型活度系數(shù)法液相活度系數(shù)汽相逸度系數(shù)L—R標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即與體系溫度和壓力相同的純液體作為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。73最新課件8.1.2活度系數(shù)法狀態(tài)方程活度系數(shù)模型活度系數(shù)法液相活度8.1.2活度系數(shù)法特點(diǎn)：適用低壓和中壓下汽液相平衡計(jì)算。兩種方法比較見表8-274最新課件8.1.2活度系數(shù)法特點(diǎn)：適用低壓和中壓兩種方法比較見表88.1.2活度系數(shù)法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)狀態(tài)方程法1、不需要標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。2、不需要相平衡數(shù)據(jù)，只需要P、T、V、N數(shù)據(jù)。3、容易采用對(duì)應(yīng)狀態(tài)理論。4、可以用在臨界區(qū)。1、沒有一個(gè)狀態(tài)方程能完全適用于所有的流體密度區(qū)間。2、受混合規(guī)則影響很大。3、對(duì)于含極性物質(zhì)，大分子化合物和電解質(zhì)的體系難于應(yīng)用。活度系數(shù)法1、簡(jiǎn)單的液體混合物模型已能滿足要求。2、溫度的影響主要反映在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度上，而不是活度系數(shù)上。3、對(duì)于許多類型的混合物，包括聚合物、電解質(zhì)的體系都能應(yīng)用。1、需要用其他方法計(jì)算偏摩爾體積。2、對(duì)含有超臨界組分的體系應(yīng)用不便。3、在臨界區(qū)難以應(yīng)用。75最新課件8.1.2活度系數(shù)法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)狀態(tài)方程法1、不需要標(biāo)準(zhǔn)態(tài)8.2二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系8.2.1非理想溶液的過量自由焓76最新課件8.2二元系組分活度系數(shù)與組成間的關(guān)系8.2.1非理想8.2.1非理想溶液的過量自由焓77最新課件8.2.1非理想溶液的過量自由焓16最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程伍爾（Wohl）型方程建立在正規(guī)溶液的基礎(chǔ)上。正規(guī)溶液：造成溶液非理想性的原因：不同組分具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)、不同的分子大小，分子間的相互作用不相等，以及分子的極性具有差異等。將表示為有效體積分?jǐn)?shù)的函數(shù)，并展開成以下形式（經(jīng)驗(yàn)式）：78最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程伍爾（Wohl）型方程建立8.2.2伍爾（Wohl）型方程說明：（1）Zi：混合物中組分i的有效體積分?jǐn)?shù)混合物中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)混合物中組分i的有效分子體積（2）不同組分分子間的相互作用力79最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程說明：（1）Zi：混合物中8.2.2伍爾（Wohl）型方程（3）多階伍爾方程，階數(shù)越高，越能代表真實(shí)氣體的性質(zhì)，但相應(yīng)的參數(shù)就越多，需要的數(shù)據(jù)也就越多，計(jì)算就更繁瑣。以二元體系為例，只考慮雙分子和三分子相互作用：80最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程（3）多階伍爾方程，階數(shù)越8.2.2伍爾（Wohl）型方程由Z1+Z2=181最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程由Z1+Z2=120最新課8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：82最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：21最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：設(shè)：分子體積相差很大即：范拉爾方程—VanLaar方程（4）范拉爾方程—VanLaar方程83最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程令：設(shè)：分子體積相差很大即8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可以計(jì)算方程參數(shù)：84最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可（5）馬格勒斯方程(Margules)8.2.2伍爾（Wohl）型方程設(shè)：分子體積相差很小，即：令：85最新課件（5）馬格勒斯方程(Margules)8.2.2伍爾（Wo8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可以計(jì)算方程參數(shù)：86最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程已知任何一點(diǎn)的活度系數(shù)，可8.2.2伍爾（Wohl）型方程（6）伍爾（Wohl）型方程特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算比較簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：不能用二元系數(shù)據(jù)直接推算多元系的汽液平衡，必須采用多元系參數(shù)；對(duì)含強(qiáng)極性組分或非理想性很高的體系，不適用。87最新課件8.2.2伍爾（Wohl）型方程（6）伍爾（Wohl）型方8.2.3局部組成型方程局部組成型方程建立在無熱溶液的基礎(chǔ)上。無熱溶液威爾遜方程N(yùn)RTL方程和UNIQUAC方程：特點(diǎn)：能杰出地表征含極性組分體系和含非極性組分體系的組分活度系數(shù)行為，而且可以直接從二元系參數(shù)推算多元素的汽液平衡數(shù)據(jù)；不能用在液液不互溶區(qū)。特點(diǎn)：直接從二元系參數(shù)推算多元素的汽液平衡數(shù)據(jù)，而且能用于不互溶的濃度區(qū)間。88最新課件8.2.3局部組成型方程局部組成型方程建立在無熱溶液的基礎(chǔ)8.3汽液平衡8.3.1熱力學(xué)關(guān)聯(lián)方程平衡時(shí)：指數(shù)項(xiàng)可忽略飽和蒸汽可視為理想氣體汽相可視為理想氣體液相可視為理想溶液拉烏爾定律89最新課件8.3汽液平衡8.3.1熱力學(xué)關(guān)聯(lián)方程平衡時(shí)：指數(shù)項(xiàng)可忽8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算1、低壓下，可作一系列假設(shè)：氣相可視為理想氣體混合物（1）（2）飽和蒸汽可視為理想氣體（3）指數(shù)校正因子上式可簡(jiǎn)化為：由相應(yīng)的活度系數(shù)模型方程求得由Antoine方程求解90最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算1、低壓下，可作一系列假設(shè)：氣8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算2、以二元系為例，介紹各種計(jì)算方法的步驟已知：P，xi

求T，yi，泡點(diǎn)計(jì)算

P，yi

求T，

xi，露點(diǎn)計(jì)算（1）已知：T，x

求P，y91最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算2、以二元系為例，介紹各種計(jì)算8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（2）已知：T，y

求P，x設(shè)？是為計(jì)算結(jié)果。否則將代入直到92最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（2）已知：T，y求P，8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（3）已知：P，x求T，y

設(shè)溫度T？是為計(jì)算結(jié)果，所設(shè)溫度T為平衡溫度。否重新假設(shè)溫度，并重復(fù)上述計(jì)算。直到93最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算（3）已知：P，x求（4）已知：P，y

求T，x8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算設(shè)溫度T設(shè)？是否為計(jì)算結(jié)果，所設(shè)溫度T為平衡溫度。重新假設(shè)溫度，并重復(fù)上述計(jì)算，直到94最新課件（4）已知：P，y求T，x8.3.2低壓汽液相平8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算若液相為理想溶液：二元系：95最新課件8.3.2低壓汽液相平衡計(jì)算若液相為理想溶液：二元系：348.3.3低壓至中壓的汽液相平衡計(jì)算（1）活度系數(shù)不受壓力影響（2）液相的摩爾體積與壓力無關(guān)，且該值很小壓力不高時(shí)，可忽略壓力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度的影響，則有：96最新課件8.3.3低壓至中壓的汽液相平衡計(jì)算（1）活度系數(shù)不受壓力（1）由無限稀釋活度系數(shù)確定，簡(jiǎn)便，但難以得到（2）由二元液相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（T，P，x，y）求方程參數(shù)，再利用方程求任意組成下的活度系數(shù)。忽略壓力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)逸度的影響8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算97最新課件（1）由無限稀釋活度系數(shù)確定，簡(jiǎn)便，但難以得到（2）由二元液常壓和低壓下，氣相可視為理想氣體8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算可測(cè)常壓和低壓下，體系具有恒沸點(diǎn)的二元體系98最新課件常壓和低壓下，氣相可視為理想氣體8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)8.5汽液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)由Gibbs-Duhem方程，恒溫恒壓下：由于是的偏摩爾性質(zhì)，則可得到：99最新課件8.5汽液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)由Gibbs-Duhe8.5.1面積檢驗(yàn)法從x1=0積分到x1=1：100最新課件8.5.1面積檢驗(yàn)法從x1=0積分到x1=1：39最新課件8.5.1面積檢驗(yàn)法以為縱坐標(biāo)，x1為橫坐標(biāo)作圖，所描繪的曲線與橫軸構(gòu)成的面積等于0。x101AB+-即：A=B或：滿足上述關(guān)系的相平衡數(shù)據(jù)符合熱力學(xué)一致性101最新課件8.5.1面積檢驗(yàn)法以為縱坐標(biāo)，x1為橫坐標(biāo)作圖，所描繪的8.5.2點(diǎn)檢驗(yàn)法以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的—x1曲線為基礎(chǔ)逐點(diǎn)檢驗(yàn)x101baT，P一定102最新課件8.5.2點(diǎn)檢驗(yàn)法以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的—x1曲線為基礎(chǔ)逐點(diǎn)檢驗(yàn)任意一點(diǎn)對(duì)曲線作截線，于x1=0和x1=1軸，得到截距為8.5.2點(diǎn)檢驗(yàn)法103最新課件任意一點(diǎn)對(duì)曲線作截線，于x1=0和x1=1軸，得到截距為例8-1在常壓和25℃時(shí)，測(cè)得x1=0.059的異丙醇（1）—苯（2）溶液的汽相分壓P1=1720Pa，已知25℃時(shí)，異丙醇和苯的飽和蒸汽壓分別為5866Pa和13252Pa。（1）計(jì)算液相異丙醇的活度系數(shù)（對(duì)稱歸一化）（2）求該溶液的GE解：（1）壓力不高時(shí)，汽相視為理想氣體混合物，飽和蒸汽為理想氣體：8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算104最新課件例8-1在常壓和25℃時(shí)，測(cè)得x1=0.059的異丙醇（（2）由對(duì)稱歸一化原理：8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算105最新課件（2）由對(duì)稱歸一化原理：8.4由汽液相平衡數(shù)據(jù)計(jì)算44最新第九章化學(xué)反應(yīng)平衡課時(shí)：2學(xué)時(shí)要求：掌握化學(xué)反應(yīng)平衡的判據(jù)，掌握簡(jiǎn)單反應(yīng)平衡及有關(guān)計(jì)算，了解復(fù)雜反應(yīng)平衡常數(shù)和平衡組成的計(jì)算。內(nèi)容：9.1化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)進(jìn)度9.2均相化學(xué)反應(yīng)9.3非均相化學(xué)反應(yīng)(自學(xué)）9.4復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)平衡（自學(xué)）10