化工熱力學(xué)前沿及SWCF-VR-EOS

化工熱力學(xué)應(yīng)用及研究前沿化工熱力學(xué)1化工熱力學(xué)ChemicalThermodynamics化工熱力學(xué)Chemical2精品資料精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”化工熱力學(xué)前沿及SWCF-VR-EOS41979~2003年北極冰帽的演變100年間阿爾卑斯山的冰川萎縮情況新疆烏魯木齊河源1號冰川在1962-1980年退縮了80m1980-1992年又退縮了60m近30年來，青藏高原的冰川正以年均7％以上的速度萎縮1979~2003年北極冰帽的演變100年間新疆烏魯木齊52005年的卡特里娜颶風(fēng)及其對美國新奧爾良市的影響死亡1600余人，財(cái)產(chǎn)損失金額在250億至1000億美元之間。2008年“古斯塔夫”再次襲擊美國新奧爾良市，引起全球關(guān)注。2005年的卡特里娜颶風(fēng)及其對美國新奧爾良市的影響死亡16062005年第13號臺風(fēng)“泰利”造成浙江、安徽、福建、江西、河南、湖北等6省1930.1萬人受災(zāi)，死亡124人，失蹤31人，緊急轉(zhuǎn)移安置災(zāi)民183.6萬人；倒塌房屋9.7萬間，損壞27.7萬間；農(nóng)作物受災(zāi)面積126.1萬公頃，絕收26.2萬公頃；直接經(jīng)濟(jì)損失154.2億元2005年第13號臺風(fēng)“泰利”72015年7月7~15日，三臺鬧海。蓮花燦鴻浪卡2015年7月7~15日，三臺鬧海。蓮花燦鴻浪卡8氣象災(zāi)害2006年第1號臺風(fēng)對廣東造成重大災(zāi)害2006年四川重慶地區(qū)持續(xù)高溫干旱，最高溫度達(dá)44C以上2006年9月初內(nèi)蒙古東部遭罕見秋季大雪襲擊，牲畜被大雪壓死、凍死2008年1月~2月，中國南方發(fā)生大面積雪災(zāi)，損失慘重2008年4月，第1號臺風(fēng)襲擊海南省2008年5月，緬甸遭遇強(qiáng)熱帶風(fēng)暴襲擊，死亡人數(shù)難以計(jì)數(shù)2009年8月8日，臺灣遭遇莫拉克臺風(fēng)災(zāi)害，損失慘重，多個(gè)村莊遭埋氣象災(zāi)害2006年第1號臺風(fēng)對廣東造成重大災(zāi)害98月8日8月9日8月10日8月11日2013年7月中旬以后我國南方大范圍高溫天氣，持續(xù)時(shí)間和最高氣溫均打破有氣象記錄以來的記錄。南方六省局地氣溫40～42℃！氣象災(zāi)害8月8日8月9日8月10日8月11日2013年7月中旬以后我10因北極冰川融化找不到食物而餓死的北極熊全球十年地表平均溫度變化全球暴雨暴雪增加趨勢近30年美國應(yīng)對極端天氣救災(zāi)支出安徽高溫少雨旱情蔓延10.7億元被“蒸發(fā)”極端天氣等引起的損失不斷擴(kuò)大氣象災(zāi)害因北極冰川融化找不到食物而餓死的北極熊全球十年地表平均溫度變112007年初發(fā)表的第四次氣候變化評估報(bào)告指出，氣候變暖已經(jīng)是“毫無爭議”的事實(shí)，人類活動(dòng)“很可能”是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因?！昂芸赡堋北硎?0%以上的可能性。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)主要國家的CO2排放80%以上的CO2由化石燃料燃燒產(chǎn)生；其中鋼鐵、水泥和火電廠是主要排放源。2007年初發(fā)表的第四次氣候變化評估報(bào)告指出，氣候變暖已經(jīng)是12自然界中碳的循環(huán)和100多年來大氣中CO2濃度的變化與氣溫變化的關(guān)系370ppm自然界中碳的循環(huán)和100多年來大氣中CO2濃度的變化與氣溫變13歷史長河中大氣CO2濃度與氣溫變化的關(guān)系14.61℃12.39℃歷史長河中大氣CO2濃度與氣溫變化的關(guān)系14.61℃12.314嚴(yán)峻的CO2減排形勢如果要使大氣中的CO2濃度穩(wěn)定在450ppmv,則在2050年時(shí)必須在目前的排放水平下降低50~60%的排放量,至2100年降低80%。

嚴(yán)峻的CO2減排形勢如果要使大氣中的CO2濃度穩(wěn)定在45015氣候變化已成為全球政治和經(jīng)濟(jì)問題1992年9月，巴西里約熱內(nèi)盧，《聯(lián)合國氣候變化綱要公約》

1997年12月，日本京都，《京都議定書》

2007年12月，印尼巴厘島，巴厘島路線圖

2015年12月，巴黎，巴黎協(xié)定氣候變化已成為全球政治和經(jīng)濟(jì)問題1992年9月，巴西里約熱16圍繞氣候問題的分歧、博弈、挑戰(zhàn)2009年12月7日~12月18日，聯(lián)合國哥本哈根氣候變化大會核心分歧：減排目標(biāo)與資金援助

超級博弈：發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)嫁歷史責(zé)任與發(fā)展中國家爭取發(fā)展空間

巨大挑戰(zhàn)：綠色挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存11月25日美國：

減排17％；11月26日中國：

下降40％至45％；12月03日印度：

下降20％至25％。乘“氣候快車”去開氣候大會減排目標(biāo)：單位GDP碳排放，2020年比2005年：圍繞氣候問題的分歧、博弈、挑戰(zhàn)2009年12月7日~12月117(a)把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2°C之內(nèi)，并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5°C之內(nèi)，同時(shí)認(rèn)識到這將大大減少氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)和影響(b)提高適應(yīng)氣候變化不利影響的能力并以不威脅糧食生產(chǎn)的方式增強(qiáng)氣候抗御力和溫室氣體低排放發(fā)展(c)使資金流動(dòng)符合溫室氣體低排放和氣候適應(yīng)型發(fā)展的路徑圍繞氣候問題的分歧、博弈、挑戰(zhàn)2015年12月12日，巴黎氣候變化大會通過《巴黎協(xié)定》2016年9月3日，中國全國人大常委會批準(zhǔn)中國加入《巴黎氣候變化協(xié)定》，成為第23個(gè)完成批準(zhǔn)協(xié)定的締約方2017年6月1日，美國總統(tǒng)唐納德·特朗普在華盛頓宣布，美國將退出應(yīng)對全球氣候變化的《巴黎協(xié)定》(a)把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2°C之18氣候變化問題的核心——能源

追根朔源，溫室氣體排放引起的全球氣候變化的根源在于人類活動(dòng)的加強(qiáng)和生活水平的提高對能源和各種物質(zhì)的需求越來越大，而目前所使用的能源大部分來源于媒、石油、天然氣等不可再生的化石燃料的燃燒以及加工。解決之道：1、開發(fā)可再生能源(綠色能源)2、提高能源利用效率，包括能源轉(zhuǎn)換和終端使用效率3、工藝開發(fā)與改進(jìn)、節(jié)能降耗減排技術(shù)開發(fā)氣候變化問題的核心——能源追根朔源，溫室氣體19請舉例說明生活中熱力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例請舉例說明生活中20生活實(shí)例熱生活實(shí)例熱21能源高效利用和過程開發(fā)理論基礎(chǔ)——熱力學(xué)為了提高熱機(jī)效率和熱能轉(zhuǎn)化而誕生的科學(xué)湯姆生1753-1814炮膛鉆孔功熱轉(zhuǎn)換卡諾1796-1832熱機(jī)卡諾定理焦耳1818-1889熱功當(dāng)量亥姆霍茲1821-1894能量守恒原理邁爾1814-1878熱功轉(zhuǎn)換原理克拉佩龍1799-1864汽液平衡克拉佩龍方程克勞修斯1822-1888熵概念開爾文1824-1907熱功轉(zhuǎn)換需要代價(jià)麥克斯韋1831-1879統(tǒng)計(jì)方法玻爾茲曼1844-1906熵/熱力學(xué)幾率吉布斯1839-1903熱力學(xué)勢化學(xué)熱力學(xué)能斯特1864-1941低溫普拉克1858-1947熵為零能源高效利用和過程開發(fā)理論基礎(chǔ)——熱力學(xué)為了提高熱機(jī)效率和熱22能源高效利用和過程開發(fā)理論基礎(chǔ)——熱力學(xué)為了提高熱機(jī)效率和熱能轉(zhuǎn)化而誕生的科學(xué)J.M.PrausnitzJ.GmehlingG.Sadowski韓世鈞朱自強(qiáng)胡英李以圭郭天民馬沛生汪文川時(shí)鈞侯虞鈞陸九芳劉洪來張鎖江陸小華張香平徐南平仲崇立能源高效利用和過程開發(fā)理論基礎(chǔ)——熱力學(xué)為了提高熱機(jī)效率和熱23

混亂是自發(fā)的，恢復(fù)次序是有條件和需要代價(jià)的。

所得少于所當(dāng)?shù)?，所費(fèi)

多于所當(dāng)費(fèi)，都是浪費(fèi)熱力學(xué)第一定律：能量守恒熱力學(xué)第二定律：功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功(不可能造出永動(dòng)機(jī))熱力學(xué)第三定律：絕對零度不能達(dá)到

=1-T2/T1為了提高熱機(jī)效率和熱能轉(zhuǎn)化而誕生的科學(xué)能源高效利用和過程開發(fā)理論基礎(chǔ)——熱力學(xué)混亂是自發(fā)的，恢復(fù)次序所得少于所當(dāng)?shù)?，所費(fèi)

24化工熱力學(xué)的兩大應(yīng)用領(lǐng)域過程分析——能量的合理利用原料原料提純反應(yīng)產(chǎn)物純化產(chǎn)品去除有害反應(yīng)物副產(chǎn)物未反應(yīng)的反應(yīng)物循環(huán)使用IIIIII在化工生產(chǎn)的第I步和第III步都涉及分離操作，如精溜、吸收、萃取等，在一個(gè)典型的化工廠，分離設(shè)備的投資約占總投資的40－80％，甚至達(dá)到90%以上。相平衡熱力學(xué)——分離過程的選擇和設(shè)計(jì)化工熱力學(xué)的兩大應(yīng)用領(lǐng)域過程分析——能量的合理利用原料原料25物理化學(xué)分離工程產(chǎn)品工程化工工藝過程優(yōu)化化工熱力學(xué)基本原理工程應(yīng)用將物理化學(xué)基本原理應(yīng)用于具體的化工過程和物系，提供物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)化工熱力學(xué)是應(yīng)用性科學(xué)，以解決實(shí)際問題為目標(biāo)?；崃W(xué)的核心作用物理化學(xué)分離工程化工熱力學(xué)基本原理工程應(yīng)用將物理化學(xué)26化工熱力學(xué)的核心作用化工熱力學(xué)的核心作用27化工過程分析(物料和熱量衡算、熵或[火用]分析)；分離過程的相平衡計(jì)算；反應(yīng)過程的化學(xué)平衡計(jì)算；工程應(yīng)用普遍規(guī)律熱力學(xué)基本方程；熱力學(xué)函數(shù)間關(guān)系；相平衡熱力學(xué)；…物質(zhì)特性pVT關(guān)系；狀態(tài)方程；熱化學(xué)性質(zhì)；熱化學(xué)性質(zhì)模型；相平衡規(guī)律；活度因子模型；核心內(nèi)容實(shí)驗(yàn)測定；計(jì)算機(jī)模擬；統(tǒng)計(jì)力學(xué)推導(dǎo)；經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)估算；理論基礎(chǔ)GlobalInformationSystemsinScience:ApplicationtotheFieldofThermodynamicsbyThermophysicalPropertiesDivision,NationalInstituteofStandardsandTechnology,USAJCED,2009,54,2411復(fù)雜材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系；生命現(xiàn)象的熱力學(xué)基礎(chǔ)；新能源開發(fā)的熱力學(xué)基礎(chǔ)；環(huán)境修復(fù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)；學(xué)術(shù)前沿化工熱力學(xué)的主要研究內(nèi)容和方法化工過程分析(物料和熱量工程應(yīng)用普遍規(guī)律物質(zhì)特性核心內(nèi)容實(shí)驗(yàn)28液固平衡相圖氣(汽)液平衡相圖液液平衡相圖定量化、模型化是化工熱力學(xué)的靈魂液固平衡相圖氣(汽)液平衡相圖液液平衡相圖定量化、模型化是化29普遍規(guī)律與物質(zhì)特性相結(jié)合是化工熱力學(xué)解決實(shí)際問題的基本手段相平衡熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)方程或活度系數(shù)模型經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)配分函數(shù)模型普遍規(guī)律與物質(zhì)特性相結(jié)合相平衡熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)30化學(xué)工程學(xué)科的新進(jìn)展0. Pre-paradigm-engineerswithnoformaleducation

Descriptivetreatmentofspecificprocesses(potash,sulfuricacid,soap)1. Thefirstparadigm-UnitOperations,1923

Processesbrokenintocommon,standardunitssuchasheatexchange,distillation,crystallization,etc.2. Thesecondparadigm-TransportPhenomena,1960Unifiedmathematicaltreatmentofmomentum,heatandmasstransfer3. Thethirdparadigm-ProductDesign?(Wei,Cussler)MolecularEngineering?ProductdesignrequiresconsiderationofspecificmaterialspropertiesFromtheUnitoperationconceptuptoM2P2EMolecular,Materials,ProcessandProductengineering分子、材料、過程和產(chǎn)品工程化學(xué)工程學(xué)科的新進(jìn)展0. Pre-paradigm-en31a)

conservationequations(mass,energy,momentum,electriccharge)b)

equilibriumlawsattheinterface(s)c)

constitutivelawsd)

kineticlawsofheat/masstransferandreactione)

initialandboundaryconditionsf)

optimizationcriterionFromrawmaterialstoproductsinvolvingreactionsandseparationsProcessEngineering大宗化學(xué)品的生產(chǎn)分子產(chǎn)品除了復(fù)雜的多相流系統(tǒng)，大部分過程工業(yè)已經(jīng)可以進(jìn)行大規(guī)模的計(jì)算機(jī)模擬。多相系統(tǒng)的難點(diǎn)在于復(fù)雜的界面現(xiàn)象及其與傳遞和反應(yīng)的耦合作用機(jī)理尚未完全掌握。a)

conservationequations(ma32結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造需求概念選擇制造產(chǎn)品工程結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品

不單產(chǎn)品的化學(xué)組成及其分子結(jié)構(gòu)重要，許多時(shí)候，其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)更為重要。

產(chǎn)品工程的核心

結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，以及結(jié)構(gòu)的形成、演變和調(diào)控方法。結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造需求概念選擇制造產(chǎn)品工程結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品

33多樣化產(chǎn)品制造的特點(diǎn)（1）生物制藥、功能材料、電子材料、納米材料、催化劑、試劑等的生產(chǎn)，品種繁多，附加價(jià)值高，更貼近最終用戶。對產(chǎn)品質(zhì)量及性能要求變動(dòng)很大。（2）規(guī)模小，往往是批式生產(chǎn)，非穩(wěn)態(tài)操作。（3）不單產(chǎn)品的化學(xué)組成重要，許多時(shí)候，其介觀結(jié)構(gòu)更為重要。（4）有些原來是大規(guī)模生產(chǎn)，為減少有害化學(xué)品的儲存和運(yùn)輸，也要發(fā)展分散的小規(guī)模的生產(chǎn)。多樣化產(chǎn)品制造的特點(diǎn)（1）生物制藥、功能材料、電子材料、納米34多樣化產(chǎn)品制造涉及的關(guān)鍵技術(shù)（1）利用量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行具有一定介觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并預(yù)測其性能。（2）利用組合化學(xué)方法，快速進(jìn)行篩選，得到目標(biāo)產(chǎn)品。（5）采用高新技術(shù)，如不對稱催化、模板導(dǎo)向合成、自組裝等，進(jìn)行生產(chǎn)。（3）發(fā)展綜合化小型化的生產(chǎn)流程。（4）在非穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)過程模擬基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。多樣化產(chǎn)品制造涉及的關(guān)鍵技術(shù)（1）利用量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論35產(chǎn)品配方(添加劑等)分子結(jié)構(gòu)聚集狀態(tài)分相結(jié)構(gòu)分子產(chǎn)品的性能

結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品的性能化學(xué)制備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過程控制(剪切等)分子層次分子以上層次介觀層次過程(制備)機(jī)理研究結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)控產(chǎn)品性能產(chǎn)品配方分子結(jié)構(gòu)聚集狀態(tài)分相結(jié)構(gòu)分子產(chǎn)品的性能結(jié)36化學(xué)工程核心原理的重組分子概念+多尺度描述+系統(tǒng)分析與合成化學(xué)工程的理論已從“單元操作”

、“三傳一反”向“多尺度時(shí)空結(jié)構(gòu)和復(fù)雜系統(tǒng)”的方向過渡。化學(xué)工程核心原理的重組分子概念+多尺度描述+系統(tǒng)分析與合成化37例：物質(zhì)轉(zhuǎn)化的多層次多尺度特征多尺度多層次電荷軌道晶格自旋微尺度電子/原子例：物質(zhì)轉(zhuǎn)化的多層次多尺度特征多尺度多層次電荷軌道晶格自旋微38化學(xué)與化學(xué)工程的融合，它們共同構(gòu)成了化學(xué)科學(xué)

基礎(chǔ)化學(xué)研究正以前所未有的程度與化學(xué)工程相互重疊和滲透?；瘜W(xué)是由下而上的粗粒化和預(yù)測；化學(xué)工程是由上而下的離散化和控制，在介觀層次相遇，互相借鑒，對化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，形成了巨大的推動(dòng)。物理化學(xué)和化工熱力學(xué)是基礎(chǔ)化學(xué)與化學(xué)工程聯(lián)系的橋梁和紐帶。

大學(xué)科研人員(研究)與化學(xué)工程師(制造)的角色分工越來越模糊?；瘜W(xué)與化學(xué)工程的融合，它們共同構(gòu)成了化學(xué)科學(xué)基39分子模擬將成為化學(xué)工程的主流工具？FromDiscoverytoData:WhatMustHappenforMolecularSimulationtoBecomeaMainstreamChemicalEngineeringToolMaginnE.J.,AIChEJ.,55,1304(2008)適用面廣、可移植性強(qiáng)的分子力場參數(shù)的開發(fā)是關(guān)鍵！分子模擬將成為化學(xué)工程的主流工具？FromDiscover40復(fù)雜流體的分子熱力學(xué)表面活性劑溶液組裝結(jié)構(gòu)高分子材料微相結(jié)構(gòu)流體物性與相平衡如何準(zhǔn)確計(jì)算復(fù)雜流體混合物的物性？復(fù)雜流體混合物在什么條件下分相？各相組成？相分離(或聚集態(tài))結(jié)構(gòu)及其形成過程？相界面結(jié)構(gòu)？微相結(jié)構(gòu)形態(tài)對材料宏觀性質(zhì)的影響？復(fù)雜流體的分子熱力學(xué)表面活性劑溶液組裝結(jié)構(gòu)高分子材料微相結(jié)41復(fù)雜系統(tǒng)微觀分相結(jié)構(gòu)和演化過程動(dòng)態(tài)密度泛函理論相界面密度、組成分布和微觀分子構(gòu)型密度泛函理論復(fù)雜系統(tǒng)的自由能模型(狀態(tài)方程)A(T,V,x)復(fù)雜系統(tǒng)的相平衡和熱物性相平衡條件復(fù)雜分子材料的力學(xué)性能彈簧格子理論復(fù)雜流體的分子熱力學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)微觀分相結(jié)構(gòu)和演化過程動(dòng)態(tài)密度泛函理論相界面密度42狀態(tài)方程U=U(T,p,n1,n2,……nK)狀態(tài)方程U=U(T,p,n1,n2,……nK)43普遍規(guī)律與物質(zhì)特性相結(jié)合是化工熱力學(xué)解決實(shí)際問題的基本手段狀態(tài)方程——

描述物質(zhì)狀態(tài)函數(shù)之間定量化關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式

廣義函數(shù)：

U=U(T,p,n1,n2,……nK)

狹義函數(shù)：普遍規(guī)律與物質(zhì)特性相結(jié)合狀態(tài)方程——廣義函44原則：任何EOS理想狀態(tài)p0理想氣體狀態(tài)方程(EOS)：實(shí)際流體狀態(tài)方程：σx原則：任何EOS理想狀態(tài)p0理想氣體狀態(tài)方程(EOS)：實(shí)際45范德華狀態(tài)方程：改進(jìn)的狀態(tài)方程范德華狀態(tài)方程：改進(jìn)的狀態(tài)方程46狀態(tài)方程的模塊化設(shè)計(jì)熱力學(xué)性質(zhì)及相平衡與狀態(tài)方程的聯(lián)系狀態(tài)方程的模塊化設(shè)計(jì)熱力學(xué)性質(zhì)及相平衡與狀態(tài)方程的聯(lián)系47鏈狀流體狀態(tài)方程的開發(fā)鏈狀流體狀態(tài)方程的開發(fā)48鏈狀流體狀態(tài)方程的模塊化設(shè)計(jì)方法鏈流體，即將實(shí)際流體分子假想為由多個(gè)球形(或橢球形)鏈節(jié)像珍珠項(xiàng)鏈那樣串連而成。高分子是典型的鏈流體分子，小分子也可設(shè)想為鏈分子，只是鏈的長短不同而已。1234rr-1123ijnfgsn-1s-1s+n=rr-1r14235線形鏈狀分子含支鏈的鏈狀分子環(huán)形鏈狀分子支鏈烷烴接枝共聚物正烷烴均聚高分子環(huán)烷烴芳香化合物鏈狀流體狀態(tài)方程的模塊化設(shè)計(jì)方法鏈流體，即將實(shí)際流體分子假想49基于不同的理論方法已開發(fā)出很多類型的鏈狀流體狀態(tài)方程鏈流體狀態(tài)方程各向異性鏈流體方程微擾鏈狀態(tài)方程……異核鏈流體方程統(tǒng)計(jì)締合流體理論微擾硬球鏈方程微擾硬鏈理論體系性質(zhì)=參考項(xiàng)+微擾項(xiàng)鏈狀流體狀態(tài)方程的分類和發(fā)展基于不同的理論方法已開發(fā)出很多類型的鏈狀流體狀態(tài)方程鏈流體各50分子間勢能相互作用范圍減小Phys.Rev.Lett.,1994,72,2211物質(zhì)名稱勢能范圍甲烷1.444正庚烷1.574四氟甲烷1.287全氟丙烷1.352J.Chem.Phys.,1997,106,4168鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-1實(shí)際分子勢能作用范圍分子間勢能相互作用范圍減小Phys.Rev.Lett.,51構(gòu)型參數(shù)r,σ,ε非構(gòu)型參數(shù)λ鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-2分子勢能函數(shù)假設(shè)構(gòu)型參數(shù)鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-2分子勢能函數(shù)假設(shè)52設(shè)有一r元等摩爾單體構(gòu)成的混合體系，各單體可通過某種反應(yīng)形成具有r個(gè)鏈節(jié)的鏈狀分子。1234rr-1123ijnfgsn-1s-1s+n=rr-1r14235鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-3設(shè)有一r元等摩爾單體構(gòu)成的混合體系，各單體可通過某種反應(yīng)形53根據(jù)統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論，亥氏函數(shù)可表示為r個(gè)粒子集團(tuán)的Mayer函數(shù)的泛函微分形式：r階空穴相關(guān)函數(shù)系統(tǒng)的締合度鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-4根據(jù)統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論，亥氏函數(shù)可表示為r個(gè)粒子集團(tuán)的Mayer函54實(shí)際鏈流體形成過程：硬球單體流體方阱球單體流體方阱鏈流體鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-5實(shí)際鏈流體形成過程：硬球單體流體方阱球單體流體方阱鏈流體鏈狀55方阱鏈流體體系剩余亥氏函數(shù)為：硬球單體貢獻(xiàn)方阱色散貢獻(xiàn)方阱鏈節(jié)成鏈貢獻(xiàn)二階微擾理論積分方程理論壓力自恰原理積分方程理論鏈狀流體狀態(tài)方程的設(shè)計(jì)過程-6方阱鏈流體體系剩余亥氏函數(shù)為：硬球單體貢獻(xiàn)方阱色散貢獻(xiàn)方阱鏈56方阱單體流體在不同對比阱寬下模型預(yù)測結(jié)果和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)的比較

0.00.10.20.30.40.50.40.81.21.62.02.42.8λ=2.01.751.51.3751.25T

*ηourSAFT-VR鏈狀流體狀態(tài)方程的分子模擬驗(yàn)證-1方阱單體流體在不同對比阱寬下模型預(yù)測結(jié)果和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)的比57方阱鏈流體(λ=1.5)在不同鏈長下模型預(yù)測結(jié)果和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)的比較

ourSAFT-VR鏈長(鏈節(jié)個(gè)數(shù))鏈狀流體狀態(tài)方程的分子模擬驗(yàn)證-2方阱鏈流體(λ=1.5)在不同鏈長下模型預(yù)測結(jié)果和計(jì)算機(jī)模擬58方阱鏈流體在r=29,λ=1.5時(shí)模型預(yù)測相圖和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)的比較PC-SAFTour鏈狀流體狀態(tài)方程的分子模擬驗(yàn)證-3方阱鏈流體在r=29,λ=1.5時(shí)模型預(yù)測相圖和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)59組成影響能量影響鏈接直徑影響方阱鏈(λ=1.5)混合流體(二聚體+二聚體)模型計(jì)算結(jié)果和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)值比較鏈狀流體狀態(tài)方程的分子模擬驗(yàn)證-4組成影響能量影響鏈接直徑影響方阱鏈(λ=1.5)混合流體(二60鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-1

鏈長r構(gòu)型參數(shù)鏈節(jié)直徑σ

能量參數(shù)ε

非構(gòu)型參數(shù)對比阱寬λP相V平T衡模型參數(shù)預(yù)測純流體pVT和相圖計(jì)算混合物相平衡性質(zhì)計(jì)算其他熱力學(xué)性質(zhì)指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)123r-1r鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-161N2相圖CO2相圖實(shí)驗(yàn)臨界點(diǎn)；計(jì)算臨界點(diǎn)鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-2純流體完整相圖計(jì)算N2相圖CO2相圖實(shí)驗(yàn)臨界點(diǎn)；計(jì)算臨界點(diǎn)鏈狀流體狀態(tài)62實(shí)驗(yàn)臨界點(diǎn)；計(jì)算臨界點(diǎn)正烷烴分子中碳原子數(shù)純流體的P-T圖和T-V圖計(jì)算鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-3實(shí)驗(yàn)臨界點(diǎn)；計(jì)算臨界點(diǎn)正烷烴分子純流體的P-T圖和T63同系物的分子參數(shù)與他們對應(yīng)的分子量還有著良好的關(guān)聯(lián)，這就可以賦予狀態(tài)方程的預(yù)測功能。正烷烴(C1-C20)分子參數(shù)與分子量關(guān)系鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-4同系物的分子參數(shù)與他們對應(yīng)的分子量還有著良好的關(guān)聯(lián)，這就可以64正烷烴同系物飽和蒸汽壓和液體密度預(yù)測C15C17C19同系物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同系物模型參數(shù)普遍化模型參數(shù)預(yù)測同系物汽液平衡鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-5正烷烴同系物飽和蒸汽壓和液體密度預(yù)測C15C17C19同系物65鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-6正烷烴同系物飽和蒸汽壓和液體密度預(yù)測純流體蒸發(fā)焓乙酸丙酯-正庚烷二元混合物過剩焓鏈狀流體狀態(tài)方程的實(shí)際應(yīng)用-6正烷烴同系物飽和蒸汽壓和液體密66締合流體狀態(tài)方程-1締合流體狀態(tài)方程-167水(左)和甲醇(右)的相圖.●：汽液共存區(qū)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；○：單相區(qū)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)締合流體狀態(tài)方程-2水(左)和甲醇(右)的相圖.●：汽液共存區(qū)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)68純物質(zhì)蒸發(fā)焓預(yù)測苯甲醇1-壬胺丙烯醇水乙胺甲硫醇PVT預(yù)測□：1-十二烷醇；○：正十二烷酸；△：1-十二烷胺締合流體狀態(tài)方程-3純物質(zhì)蒸發(fā)焓預(yù)測PVT預(yù)測□：1-十二烷醇；○：正十二69101.3kPa下1-丙醇-1-丁醇系統(tǒng)汽液平衡和剩余焓101.325kPa下丙酮-甲醇-乙醇系統(tǒng)不同溫度下CO2-甲醇汽液平衡T=230-477K締合流體狀態(tài)方程-4101.3kPa下1-丙醇-1-丁醇系統(tǒng)汽液平衡和剩余焓170四氫呋喃-水(左)和水-苯酚(右)系統(tǒng)常壓下液液平衡締合流體狀態(tài)方程-5四氫呋喃-水(左)和水-苯酚(右)系統(tǒng)常壓下液液平衡71靜電離子締合電解質(zhì)溶液狀態(tài)方程-1靜電電解質(zhì)溶液狀態(tài)方程-172308K下[Cxmim][Br]水溶液離子締合度與溶質(zhì)濃度關(guān)系(□-C2;?-C3;Δ-C4;

-C5;○-C6)不同溫度下LiCl水溶液蒸汽壓比較308K下[Cxmim][Br]水溶液離子締合度與溶質(zhì)濃度73ZdipolZdipol74對應(yīng)狀態(tài)法結(jié)構(gòu)加和法Bulter方程密度梯度理論密度泛函理論微擾理論徑向分布函數(shù)理論P(yáng)RCPASAFT經(jīng)驗(yàn)方法理論方法流體表面張力誤差大純經(jīng)驗(yàn)簡單分子形式復(fù)雜計(jì)算繁瑣計(jì)算繁瑣難以推廣混合流體表面張力定狀標(biāo)態(tài)粒方子程關(guān)聯(lián)預(yù)測二元多元非締合締合離子液體常規(guī)流體鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算表面張力對應(yīng)狀態(tài)法結(jié)構(gòu)加和法Bulter方程密密度泛函理論微擾理論徑75鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算表面張力鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算表面張力76Cyclohexane+ChlorobenzeneCyclohexane+HexaneSolidline:Correlationwithlij;Dashline:Predictedwithκij=lij=0Cyclopentane+BenzeneHexane+Acetone鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算表面張力Cyclohexane+CyclohexaneSolid77二元混合體系苯(1)+正已烷(2)表面張力直接預(yù)測應(yīng)用lij預(yù)測鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算表面張力二元混合體系苯(1)+正已烷(2)表面張力直接預(yù)測應(yīng)用lij78ExperimentaldataofBinarymixtureParameterskijorlijPredictionofTernarymixtureChloroformHexaneAcetoneCyclohexaneHexaneBenzene鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算表面張力ExperimentalParametersPredicti79正烷烴離子液體C10C8C6C5C4lnμ=A+B/T狀態(tài)方程與相關(guān)模型結(jié)合計(jì)算流體粘度鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算流體粘度正烷烴離子液體C10C8C6C5C4lnμ=A+B/T狀態(tài)方80C5C6C8C10T=303.15KC6mim[NTf2]T=298.15KC2mim[NTf2]C4mim[NTf2]n-alkanes

Ionicliquids鏈狀流體狀態(tài)方程計(jì)算流體粘度C5C6C8C10T=303.15KC6mim[NTf2]T81分子相互作用力的研究（微觀機(jī)理）混合規(guī)則計(jì)算機(jī)模擬（力場、方法）

實(shí)驗(yàn)測量技術(shù)應(yīng)用范圍拓展（普遍化）狀態(tài)方程的進(jìn)一步發(fā)展和研究分子相互作用力的研究（微觀機(jī)理）狀態(tài)方程的進(jìn)一步發(fā)展和研究82風(fēng)力地?zé)岢毕?/p>