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1、实用标准文案合肥学院HefeiUniversity《化工热力学》过程论文题目：气液平衡的计算方法系别：化学与材料工程系专业：化学工程与工艺学号：1303021001姓名：于晓飞教师：高大明精彩文档实用标准文案气液平衡的计算方法摘要：气液平衡计算是化学过程中一项十分重要的计算。气液平衡的计算方法有几种，活度系数法，状态方程法（EOS法），GEMC和GDI方法计算流体气液相平衡。在气液平衡的计算中有三种泡点计算、露点计算和闪蒸计算，这里我们对闪蒸计算不做研究。关键词:气液平衡计算方法GEMCGDI正文：气液平衡计算的基本公式及计算类型：相平衡的判据应用于气液平衡，即为：(i=1,2,3,…,N
2、)式中，为混合物中组分i的逸度；上标V指的是气相；上标L指的是液相。上式既是气液平衡的准则，有事气液平衡计算的基本公式。具体应用时，需要建立混合物中组分的逸度、与体系的温度、压力以及气液相平衡组成关系。1.1活度系数法根据溶液热力学力论，将液相中组分的逸度与组分的活度系数相联系，简称活度系数法。对液相，由活度与活度系数的定义式得出=式中，为标准态的逸度，以取Lewis-Randall定则为基准的标准态，即纯液体i在体系的温度下的逸度。==式中，指数项称为Poynting因子，其意义是压力对影响的校正。对气相将与表达式带入式中，得p=(i=1,2，…，N)式中，和分别为汽、液相中组分i的摩尔
3、分数；为气相混合物中组分i在体系温度T，体系压力p下的逸度系数；为液相中组分i的活度系数；为纯组分i在体系温度T时的饱和蒸气压；精彩文档实用标准文案为纯组分i在体系温度T与其饱和蒸气压时的逸度系数；为纯组分i在体系温度T时液相的摩尔体积。1.2GEMC方法计算原理GEMC方法可同时在两个模拟盒子中进行蒙特卡罗(MC)模拟,二者相对独立,但保持热力学相关,即满足相平衡条件(压力、温度和化学势相等),其温度T、总体积V和两个盒子中的总粒子数N保持不变.为达到相平衡,在模拟过程中需要进行3种不同的蒙特卡罗移动,按不同的接受概率接受,以满足相平衡条件:1)两个模拟盒的粒子分别在盒内自由移动,包括粒
4、子的平动、转动等,以达到盒内平衡,其接受概率为P=min[1,exp(-ΔU/kT)]（1）2)在保持总体积不变的条件下,在两个模拟盒子间进行体积的涨落,以达到两模拟盒压力相等,其接受概率为P=min（2）3)保持粒子总数不变的条件下,在两个模拟盒子间进行粒子交换,以达到两模拟盒化学势相等,接受概率为P=min（3）式中,U、V和N分别为两盒子的能量、体积和粒子数,T为体系温度,k为玻尔兹曼常数.1.3GDI方法计算原理流体的蒸发焓与饱和蒸气压可通过Clapeyron方程关联起来:（4）式中,p、T分别为体系压力和温度,ΔHv为蒸发焓,ΔVv为两相的体积差.对含气体的相平衡,(4)式一般变
5、形为（5）(5)式右边气液两相的蒸发焓及体积差均可由分子模拟求得,进而式转变为压力对温度的常微分方程,可通过数值法求解.因此在已知体系气液共存线上一个点作为积分起点的情况下,整个气液共存线可通过分子模拟并结合热力学积分计算得到.本工作采用三种分子的沸点作为积分参考点,液体和气体分别采用分子动力学和蒙特卡罗方法模拟,通过预测-矫正法计算积分,最终计算气液共存线。1.4Q函数法(间接法)汽液平衡时，按判据式(1-6.13)，(k=1,…,K)，如气相采用逸度因子、液相采用第I种活度因子分别计算气液相的非理想性，得，(2-2.1)精彩文档实用标准文案整理上式可得系统总压p，(2-2.2)式中用式
6、(1-7.46、7.47)代入，得(2-2.3)注意当i=K，式中对xK的偏导数全为零。式(2-2.3)的意义在于：如果暂时不考虑、、、、和，则式中除了Q以外，其它的变量就是已输入的T、p、x。而Q函数正是T、p、x的函数，式(2-2.3)实质上是一个Q函数的偏微分方程，只要有足够数量的一系列T、p、x的实验数据，原则上可以解得Q=Q(T,p,x)。有了Q，可用式(1-7.46、47)计算gk,I，代入式(2-2.1)即可求得y。至于那些暂时放在一边的变量：其中、和是纯组分性质，与混合物无关。jk决定于气相组成y，可利用上次迭代的y值计算，但还需要使用合适的状态方程，从这个意义上说，T、p
7、、x推算y并不是完全的无模型，但当压力不太高时，气相非理想性远没有液相的那样强烈，在压力较低时，采用截止到第二维里系数的维里方程足以估算这种非理想性，甚至可以令jk=1，也不致带严重误差。至于和，后者很小，常可忽略，前者对于恒温数据不起作用，对于恒压数据，实践证明略去后影响不大。总之，这一方法基本上不使用模型，或者严格地说，不使用液相活度因子模型，而它是气液平衡计算中最关键的模型。式(2-2.3)原则可以求解，但实践上却
