第2章--传质分离过程热力学基础ppt课件.ppt

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1、第2章传质分离过程的热力学基础?第2章传质分离过程的热力学基础2.1相平衡2.2多组分物系的泡点和露点计算2.3闪蒸过程的计算2.4液液平衡过程的计算2.5多相平衡过程√√√1.相平衡常数计算：状态方程法，活度系数法2.泡点、露点计算（1）泡点计算：在一定P（或T）下，已知xi，确定Tb（或Pb）和yi。（2）露点计算3.等温闪蒸计算：给定物料的量与组成，计算在一定P和T下闪蒸得到的汽相量与组成，以及剩余的液相量与组成。主要内容及要求：2.1相平衡相平衡的定义相平衡：由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存的状态。热力学上

2、看—物系的自由焓最小动力学上看—相间表观传递速率为零物理平衡？相平衡条件（具体准则）：各相的温度、压力相同，各组分的逸度也相等。相平衡关系的表示方法：1.相图2.相平衡常数：yixi03、分离因子：精馏中，分离因子又称为相对挥发度，它相对于汽液平衡常数而言，对温度和压力的变化不敏感，可近似看作常数，使计算简化。对于萃取过程，分离因子与1的偏离程度表示组分之间分离的难易程度。2.1.1汽液相平衡关系基准态下组分i的逸度,通常取纯组分i的液体在系统温度和压力下的逸度，用fiL表示。气液平衡关系的两种表示形式：（2-10）（2-11）相平

3、衡常数Ki=yi/xi状态方程法活度系数法一、状态方程法：汽液相平衡关系：相平衡常数：汽相：液相：应用状态方程分别计算汽、液两相的逸度系数。以V和T为变量的状态方程表达式：以p和T为变量的状态方程表达式：（2-14）（2-13）以上两方法作用相同，视方便而用。对状态方程的选择不同以及同一状态的混合规则不同，逸度系数的具体表达式多种多样。(2-14)推导：积分后得（2-14）应用状态方程法计算平衡常数，需要选择一个既适合于气相、又适合于液相的状态方程，常用的状态方程有：2、范德华方程3、R-K方程4、SRK方程1、(2—13)、(2—

4、14)适用于气、液、固相，是计算的普遍化方法。注意：只要知道状态方程就可代入求状态方程法计算相平衡常数的步骤1、由具体的状态方程得出V和T或者p和T之间的关系2、带入公式2-13、2-14进行积分求解和3、带入公式2-12求解出Ki1.用Vanderwaals方程计算Vanderwaals方程：——a、b为Vanderwaals常数将（2—13）积分后代入以上结果：计算方法：1.由〈2〉计算ZM三个根：求气体（）取求液体（）取2.由〈3〉求注意：求汽相逸度时组成用求液相逸度时组成用步骤：i=1i=1i=i+1YesNo列线图法求气液

5、平衡常数烃类物系接近理想情况，可仅考虑P、T对Ki的影响，迪普里斯特（Depriester）以BWR方程为基础，经广泛的实验和理论推算，作出了轻烃类的p-T-K列线图，见P12图2-1。平均误差为8-15%。适用于0.8-1Mpa（绝对压）以下的较低压区域。查P-T-K图，乙烯的K值=1.95如何查？三、活度系数法：相平衡常数：求取:1、基准态逸度2、液相活度系数3、汽相逸度系数。汽液相平衡关系：1.基准态逸度液相活度系数：OLif讨论：◆可凝性组分基准态◆不凝性组分基准态◆溶液基准态)92(ˆ-=OLiiLiifxfg取基准态：（

6、1）可凝性组分基准态)172(ˆ9211-===®LiiLiiOLiLiOLiiifxfiPTfffxgg）为：—（组分逸度下液相中纯、为在系统这时，时当？如何求前已解决，LiiLiLifPxffˆˆ=纯组分i的逸度：对气、液、固组分均适用。用于计算纯组分i的逸度：将以p、T为独立变量的状态方程式：（2-14）（2-18）纯液体组分i的逸度：纯组分i在一定温度的饱和蒸汽压下的逸度系数。纯液体组分i在系统温度下的摩尔体积，与压力无关。2-19校正饱和蒸汽压下的蒸汽对理想气体的偏离。Poynting因子，校正压力对饱和蒸汽压的偏离。（

7、2）不可凝组分基准态逸度：基准态：xi0时，i＊1（2-21）或：（T、P一定，xi0）亨利定律（2-22）H—化工计算解决返回取基准态：溶质：属不凝性组分，定义基准态溶剂：属可凝性组分，定义基准态—不对称性标准化方法（3）溶液基准态2、液相活度系数i：活度系数i由过剩自由焓GE推导得出：如有适当的GE的数学模型，则可求i的表达式。到目前有20多种经验、半经验公式。VanLaar方程特点：简便;由于缺乏多元数据，不能应用于多元。1.Wohl型经验关系式其中A12,A21为经验参数,由实测平衡数据推算。Margules方程应用

8、无限稀释活度系数推算确定端值，()[]21122212122lnAAxAx-+=g2.由局部组成概念建立的半经验方程优点：1.推算精度高；2.对理想系偏离很大的物系也适宜；3.无需多元实验值。可适用多组分体系。Wilson方程：其中为