第二章流体的热力学性质ppt课件.ppt

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1、第二章流体的热力学性质2流体的P-V-T关系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性质纯物质的P-V-T关系图2-1纯物质的P-V-T相图凝固时收缩凝固时膨胀固固液液液-汽汽气临界点三相线固-汽气临界点液-汽液固固-汽三相线汽图2-2P-V-T相图的投影图在常压下加热水带有活塞的汽缸保持恒压液体水Tv12534液体和蒸汽液体气体临界点饱和液相线（泡点线）饱和汽相线（露点线）图2-3纯物质的P-T图纯物质的P-V图PCVC饱和汽相线饱和汽相线液

2、/汽液汽气在临界点C：2.2状态方程纯流体的状态方程(EOS)是描述流体P-V-T性质的关系式。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）。f(P,T,V)=0理想气体方程p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。理想气体方程的应用在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。为真实气体状态方程计算提供初始值。判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。Virial方程Virial方程的几种形式微观上Virial系数反映了分子间的相互作用，如第二Virial

3、系数反映了两分子间的相互作用，第三Virial系数反映了三分子间的相互作用等等。宏观上，Virial系数仅是温度的函数。Virial系数的获取(1)由统计力学进行理论计算目前应用很少(2)由实验测定或者由文献查得精度较高(3)用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的数据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。vanderWaals方程是第一个适用真实气体的立方型方程，其形式为：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。但大多数情况是由T和P求V。当T>Tc时，立方型状态方程有一个实根

4、，它是气体容积。当T

5、K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。Peng-Robinson（PR）方程方程形式：常数a的表达式：由临界条件所得的PR方程常数压缩因子：Zc=0.307特点：Zc=0.307，更接近于实际情况，虽较真实情况仍有差别，但PR方程计算液相体积的准确度较SRK确有了明显的改善；能同时适用于汽、液两相；计算常数需要Tc,Pc和；沿用了SRK方程(Tr,)的形式；在工业中得到广泛应用。多常数状态方程立方型方程形式简单，常数可以从Tc、Pc和ω计算；数学上有解析的体积根；

6、但有内在缺限；方程常数更多的高次型状态方程，适用的范围更大，准确性更高，但计算量和复杂性增大，随着电算技术的发展，多常数方程的应用受到重视，多常数方程包含了更多的流体的信息，具有更好的预测流体性质的效果；立方型方程的发展是基于了vdW方程，而多常数状态方程是与virial方程相联系。2.3对应态原理的应用2.3.1普遍化状态方程R-K方程的普遍化可迭代计算R-K方程普遍化上述迭代计算不能用于液相。凡将Z表达成Tr、Pr函数的状态方程称为普遍化方程式或对比状态方程式。对于所有气体都适用。S-R-K方程普遍化例题2-3分别用R-K方程和

7、S-R-K方程的普遍化计算360K、1.541MPa下异丁烷蒸气的压缩因子，已知由实验数据求出的Z实=0.7173。两参数对比态原理认为在相同的对比温度和对比压力下，任何气体或液体的对比体积(或压缩因子)是相同的。Vr=f1(Tr，Pr)由于所以又因为Zc几乎都在0.27~0.29的范围内，故看成常数，于是2.3.3以ω为第三参数的对比态原理1955年，pitzer提出了以偏心因子ω作为第三参数的关系式：偏心因子ω的提出基于对比饱和蒸汽压与对比温度的关系：表示在坐标图得图Pitzer对大量的物质进行了试验，并发现：①球形分子（非极性

8、）氩、氪、氙的斜率相同，且在Tr=0.7时：②非球形分子的直线都位于球形分子的直线下面，物质的极性越大，其偏离球形分子直线的程度也越大。偏心因子的物理意义为：其值的大小，是反映物质分子形状与物质极性大小的量度。球形分子(Ar、Kr、X