化工热力学2流体的P-V-T关系课件.ppt

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1、第二章流体的P-V-T关系肇庆学院化学与化工学院莫再勇本章目的：1.流体的P-V-T关系可直接用于工程设计，如：（1）一定P、T下求V（2）流体输送管道的选取（3）储罐的压力2.利用可以直接测量的热力学性质（如P、V、T、Cp、Cv等）计算不可以直接测量的热力学性质（如H、S、U、A、G、γ等）本章要求：了解纯物质的P-T图和P-V图正确、熟练地应用R-K方程、两项Virial方程计算单组分气体的P-V-T关系正确、熟练地应用三参数普遍化方法计算单组分气体的P-V-T关系了解计算真实气体混合物P-V-T关系的方法，并会进行计算。本章

2、重点：R-K方程、两项Virial方程、三参数普遍化方法难点：纯物质的P-V-T图、真实气体混合物P-V-T关系的混合规则2.1纯物质的p-V-T关系2.2气体的状态方程2.3对比态原理及其应用2.4真实气体混合物的p-V-T关系2.5液体的p-V-T性质2.1纯物质的p-V-T关系图2.1P-V-T相图的投影图图2.2纯物质的P-T图1-2线汽固平衡线（升华线）2-c线汽液平衡线（汽化线）2-3线液固平衡线（熔化线）C点临界点P>Pc,T>Tc的区域，压缩流体区（密流区，超临界流体区）超临界流体既不同于液体，又不同于气体，密度可以

3、接近液体，但又具有气体的体积可变性和传递性质，可以作为特殊的萃取溶剂和反应介质。Tc123C固相气相液相超临界流体PABPcT2点三相点图2.3纯物质的P-V图T1T2T3TcT4T5汽液两相区汽液C特性：高于Tc的的等温线光滑，无转折点。低于Tc的的等温线有折点，由三部分组成。临界点处，等温线既是极值点又是拐点；临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力VP在临界点：气等温线在两相区中的水一线段随温度升高而缩短，最后在临界温度时缩成一点C。2.2气体的状态方程（Equationofstate）纯流体的状态方程（EOS）是描述流体P-

4、V-T性质的关系式。由相律可知，对纯流体有：f(P,V,T)=0混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）2.2气体的状态方程已经知道的EOS：理想气体方程、范德华（vdW）方程、RK方程、维里方程、对应态（原理）方程将要介绍的新EOS：立方型方程（vdW型）、高次型方程(virial型）、三参数CSP2.2气体的状态方程状态方程的应用：（1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据，从而大大减少实验测定的工作量。（2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其他热

5、力学性质。（3）用状态方程可进行相平衡计算2.2气体的状态方程2.2.1理想气体方程（IdealGasEOS）pV=RTZ=PV/RT=1p为气体压力；V为摩尔体积；T为绝对温度；R为通用气体常数R=8.314(m3·Pa)/(mol·K)2.2.1理想气体方程理想气体方程的应用：（1）在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。（2）为判断真实气体状态方程的正确程度提供了一个标准：当P0或V∞时，任何状态方程都还原为理想气体方程。2.2.2立方型状态方程立方型状态方程可以展开成为V的三次方形式。范德华（VanderWaals）

6、方程是第一个适用真实气体的立方型方程，其形式为：方程常数多用pc、Tc表示（VC不如pc、Tc可靠）●第一个同时计算汽，液两相，表达临界点的方●形式简单，a，b是常数，准确度低，实际应用少●其它立方型方程的基础特点：（1）Redlich-Kwong(RK)方程※RK方程能较成功地用于非极性和弱极性流体P-V-T的计算，但对极性化合物的效果较差，也不能预测纯流体的蒸汽压（即汽液平衡）（2）Soave-Redlich-Kwong(SRK)方程a(T)=ac(Tr，)，其中是一个纯物质的特性常数，称为偏心因子，可以查表得到。这样就可

7、以从纯物质的Tc，Pc和计算SRK常数。SRK方程的特点：提高了对极性物质P-V-T计算的准确度；与RK方程相比，SRK方程大大提高了表达纯物质汽液平衡的能力，使之能用于混合物的汽液平衡计算，故在工业上获得了广泛的应用。除了能计算气相体积之外，能用于表达蒸汽压（汽液平衡），是一个适用于汽、液两相的EOS，但计算液相体积误差较大；（3）Peng-Robinson(PR)方程为了改善计算液相体积的准确性，Peng-Robinson提出了PR方程。（4）立方型状态方程的根及其求解方法给定T和V，由立方型状态方程可直接求得P，如例2-1。

8、将1kmol氮气压缩贮于容积为0.04636m3、温度为273.15K的钢瓶内。问此时氮气的压力多大？（1）用理想气体方程计算；（2）用RK方程计算；（3）用SRK方程计算。其实验值为101.33MPa。解：从附录1.1查得N2的临界