《流体pVT关系》PPT课件.ppt

《《流体pVT关系》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章流体的p–V-T关系本章要掌握的主要内容通过纯物质的p–V–T图、p–V图和p–T图，定性地了解纯物质的p–V–T关系。建立p-V-T之间的定量关系，要求重点掌握维里方程（viral方程）和立方型状态方程。了解维里系数的物理意义，如何通过维里系数与温度的定量关系计算第二维里系数，如何推广到混合物的第二维里系数的计算。请大家理解每个方程的特点、计算方法和使用情况，根据不同的计算要求选择不同的方程。普遍化计算方法中临界压缩因子Zc及偏心因子ω的概念流体混合物的p–V–T关系计算及混合规则2.1纯物质的p–V–T关系2.1纯物质的p–V–T关系纯物质的p–V

2、–T图C固液汽液汽固液纯物质的p–T图AB三相点纯物质的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，所对应的温度和压力是纯物质气液平衡的最高温度和最高压力点超临界流体的特点从A点到B点，即从液体到汽体是渐变的过程，不存在突发的相变。超临界流体的性质非常特殊，既不同于液体，又不同于气体，它的密度接近于液体，而传递性质则接近于气体，可作为特殊的萃取溶剂和反应介质。超临界分离技术和反应技术成为研究热点纯物质的p–V图纯物质的p–V图T

3、平段随着温度的升高而逐渐变短，到临界温度时最后缩成一点CT=Tc等温线在临界点上是一个水平拐点，其斜率和曲率都等于零等温线曲线平滑并且不与相界面相交2.2气体的状态方程状态方程的定义：描述流体p–V-T关系的函数式为称为状态方程（EquationofState，EOS）它用来联系在平衡态下纯流体的压力、摩尔体积、温度之间的关系。作用：状态方程具有非常重要的价值（1）当已知p、T时用来计算V，从而用来确定带压容器的体积、管道的直径、精馏塔的塔径；（2）可通过它计算不能直接从实验测得的其他热力学性质例如H、S。（3）用来进行相平衡的计算要求：形式简单计算方便计算

4、时有较高的精确度分类：（1）理想气体状态方程；（2）virial（维里）方程；（3）立方型状态方程；（4）硬球形状态方程（5）多参数状态方程理想气体状态方程假设：分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体理想气体状态方程是最简单的状态方程：作用：（1）在工程设计中，在低压情况下，数据精度要求不太高的情况下，可以用理想气体状态方程进行计算。（2）它可以作为衡量真实气体状态方程是否正确的标准之一，当压力趋近于0或者体积趋于无穷大时，任何真实气体状态方程都应还原为理想气体方程。维里方程基本概念：（1）“维里”（virial

5、）这个词是从拉丁文演变而来的，它的原意是“力”的意思，因此该方程是考虑了分子之间作用力以后的状态方程。（2）方程利用统计力学分析分子间的作用力，具有坚实的理论基础。方程形式：压力形式：体积形式：密度形式：维里系数：……分别称为第二、第三、第四……维里（virial）系数。对于特定的物质，它们是温度的函数与压力无关。意义：从统计力学分析，它们具有确切的物理意义。第二virial系数表示两个分子碰撞或相互作用导致的与理想气体的差异第三virial系数则反应三个分子碰撞或相互作用导致的与理想气体的差异。关系：当方程取无穷级数时，不同形式的virial系数之间存在着

6、下述关系：局限性：（1）原则上，维里系数是由实验拟合而来，由于维里系数比较缺乏，通常不用维里系数的实验值直接计算，而是通过维里系数的普遍化关系来计算维里系数，然后用于PVT的计算。（2）高阶维里系数的数据更少，普遍化关系也没有，因此通常舍去不用。维里系数目前，广泛使用是二阶舍项的维里方程二阶舍项的维里方程方程形式：使用情况：（1）当温度低于临界温度、压力不高于1.5MPa时，用二阶舍项的维里方程可以很精确地表示气体的p–V-T关系，当压力高于1.5MPa时用其它方法计算。（2）当压力高于5.0MPa时，需要用更多阶的维里方程。立方型状态方程立方型状态方程是指

7、方程可展开为体积（或密度）的三次方形式。特点：这类方程能够解析求根，有较高精度，又不太复杂，很受工程界欢迎。常用方程：vanderWaalsRK方程RKS方程PR方程vanderWaals状态方程1873年vanderWaals（范德华）首次提出了能表达从气态到液态连续性的状态方程：参数：a/V2—分子引力修正项。由于分子相互吸引力存在，分子撞击器壁的力减小，造成压力减小。b—分子本身体积的校正项。分子本身占有体积，分子自由活动空间减小，由V变成V-b。分子自由活动空间的减小造成分子撞击器壁的力增大。b增大，造成压力增大参数a和b获得途径：（1）从流体的p-

8、V-T实验数据拟合得到（2）利用VDW方程的使用情况