ASPEN+PLUS+10.0+物性方法和模型

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1、第1章ASPENPLUS性质方法概述第1章ASPENPLUS性质方法概述所有的单元操作模型都需要性质计算而生成结果对于热力学平衡闪蒸计算最经常需要的性质是逸度焓的计算也时常需要对于计算一个质量和热量平衡而言逸度和焓通常是足够的信息然而对于所有的过程物流也计算其它的热力学性质如果需要的话也计算传递性质性质计算对于模拟结果的影响是很大的这是由于平衡计算和性质计算的准确程度及对它的选择将影响模拟结果这一章介绍平衡计算和性质计算的基础知识理解这些基础知识对选择适当的性质计算很重要第二章给出了关于这方面的更多帮助性质计算的准确程度由模型方程式本

2、身和它的用法决定若想采用最佳的用法你需要阅读关于性质计算的详细资料这些资料在第三和四章给出本章包括三节l热力学性质方法l传递性质方法l非常规组分的焓计算在热力学性质方法章节中论述了两种计算汽-液平衡VLE的方法状态方程方法和活度系数方法每种方法包括如下内容l相平衡基本概念和使用的方程式l汽-液平衡和其它类型平衡如液-液平衡的应用l其它热力学性质的计算这一节的最后部分给出了当前状态方程和活度系数技术的概述在标题为符号定义的表中定义了方程式中使用的符号热力学性质方法在一个模拟中所执行的主要热力学性质计算是相平衡在一个平衡的系统的汽液相中对

3、于每个组分i最基本的关系是vlfi=fi(1)其中:vfi=组分i在汽相中的逸度lfi=组分i在液相中的逸度应用热力学提供了两种通过相平衡关系根据可测量的状态变量来描述逸度的方法即状态方程方法和活度系数方法在状态方程方法中vvfi=jiyip2llfi=jixip(3)同时éùa1Vaæ¶PöRTalnj=-êç÷-údV-lnZ(4)iRTò¥ç¶n÷VmêëèiøT,V,niejúû其中:1-1ASPENPLUS10版物性方法和模型第1章ASPENPLUS性质方法概述a=v或lV=总体积ni=组分i的摩尔数a方程2和3是相同的唯一

4、的差别是变量所适用的相态逸度系数j是通过状态方程获i得在方程4中由P表示参见方程45它是状态方程的一个例子在活度系数方法中vvfi=jiyip(5)l*,lfi=xigifi(6)v其中ji依照方程4计算gi=组分i的液相活度系数*,lfi=纯组分i在混合物温度下的液相逸度方程5与方程2是相同的同样逸度系数也是由一个状态方程计算的方程6是完全不同的在ASPENPLUS中对于相平衡计算每一个性质方法都是基于一个状态方程或活度系数方法相平衡方法决定了如何计算其它的热力学性质例如计算焓和摩尔体积采用一个状态方程方法两相中的所有性质都可以由状

5、态方程导出采用一个活度系数方法和状态方程方法一样汽相的性质也是由一个状态方程导出的然而液相的性质是通过纯组分性质加和来确定的对于纯组分性质加和将增加一个混合项或过剩项状态方程方法组分i在一个气体混合物中的分压为:pi=yip(7)一个组分在一个理想气体混合物中的逸度等于它的分压在一个真实混合物中逸度是有效分压vvf=jyP(8)iiivv校正因子ji是逸度系数对于在中压下一个汽相ji接近于1相同的方程可应用到液相llf=jxP9iii一个液相与一个理想气体的差别比一个真实气体与一个理想气体的差别更大因此对于某一液体的逸度系数和1相差很

6、远例如液相水在室温标准大气压下的活度系数大约是0.03Haar等,1984状态方程描述了纯组分和混合物的压力体积和温度PVT表现行为通常对于压力的描述是明确的大多数状态方程都有不同的项来描述分子间的吸引和排斥力任何热力学性质如活度系数和焓都可以由一个状态方程来计算在相同的条件下以相同的混合物的理想气体的性质为基准计算出状态方程的性质见用一个状态方程性质方法计算性质ASPENPLUS10版物性方法和模型1-2第1章ASPENPLUS性质方法概述汽-液平衡将方程8和9代入方程1并除以p即可获得汽-液相平衡的关系vljy=jx10iiii逸

7、度系数由状态方程获得见方程4和用一个状态方程性质方法计算性质对于超临界和亚临界组分计算是相同的见活度系数方法压力-温度图流体的相平衡不仅取决于温度而且还取决于压力在恒温并低于混合物的临界温度下一个多组分混合物在非常低的压力下将处于汽相状态在非常高的压力下将处于液相状态会有一个中间压力范围在该范围内液相和汽相共同存在从低压开始第一个露点出现然后越来越多的液相形成直到在泡点压力下汽相消失该现象在标题为富甲烷烃混合物的相平衡曲线图中予以举例说明恒汽相分率0.00.20.40.60.8和1.0曲线是作为一个温度函数而绘出的汽相分率值1对应的是

8、露点汽相分率0对应泡点露点和泡点曲线所包围的面积是两相区域露点和泡点曲线在高温和高压的临界点相遇其它恒汽相分率的曲线也在同一点相遇在富甲烷烃混合物的相平衡曲线图中临界点出现在相平衡曲线的最大压力点临界冷凝压力这不是一般规