第2章单级平衡过程ppt课件.ppt

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1、分离工程SeparationEngineering2单级平衡过程Chapter2Singlestagebalanceprocess1本章学习内容掌握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液液平衡过程计算2.5多相平衡过程重点掌握掌握自学自学思考题2１、掌握相平衡条件及相平衡的表示方法；２、掌握汽液相平衡常数的三种计算方法原理，学会查Ｐ-Ｔ-Ｋ图；３、熟练掌握多组分物系泡露点的计算；４、掌握混合物相态的判别方法及等温闪蒸和部分冷凝的计算；５、了解绝热闪蒸过程的计算。本章学习要求本章主要解决问题：多组分汽-液单级相平衡过程的计算问题3相平衡：是

2、指混合物或溶液形成若干相，这些相保持着物理平衡而共存的状态。热力学，是整个物系的自由能处于最小的状态；动力学，是相间表观传递速率为零的状态。单级相平衡过程：是指两相经一次紧密接触达到相平衡后随即引离的过程。起到一个平衡级的分离作用。如果两个组分在两相中的分离因子很大，则单级平衡过程就可以满足预期的分离要求；否则，需要采取多级平衡分离。2.1相平衡（Phaseequilibrium）4一、相平衡条件TⅠ=TⅡ=TⅢ=…　　　(1)PⅠ=PⅡ=PⅢ=…　　(2)μiⅠ=μiⅡ=μiⅢ=…(3)2.1.1相平衡关系（RelationofPhaseequilibrium）引入逸度

3、概念后，相平衡条件可改写为：TⅠ=TⅡ=TⅢ=…　(1)PⅠ=PⅡ=PⅢ=…　　(2)相平衡时平衡各相的温度、压力相同，各组分的逸度相等(4)5二、相平衡的表示方法（３种方法）1、相平衡关系式法引入逸度系数和活度系数两个辅助函数：（１）组分i的逸度系数：式中：p为总压；xi为混合物中组分i的摩尔分率。2.1.1相平衡关系(2-5)汽相中组分i的逸度系数：(2-6)液相中组分i的逸度系数：6液相中组分i的活度系数：(2-7)2.1.1相平衡关系（２）组分i的活度系数：式中：xi为混合物中组分i的摩尔分率；为基准态下组分i的逸度。（基准态：纯组分i在系统T、P条件下的逸度）汽

4、相中组分i的活度系数：液相纯组分i在系统T、P条件下的逸度。7由式(2-5)、(2-6)、(2-7)得：(2-8)(2-9)2.1.1相平衡关系①汽液平衡关系汽液平衡关系的表示形式：由相平衡条件：可得：8相平衡常数的定义式：３、分离因子法(2-12)(2-13)2.1.1相平衡关系②液液平衡关系液液相平衡关系表示形式：２、相平衡常数法对精馏、吸收而言，Ki称为汽液平衡常数；对萃取而言，Ki称为液液平衡常数（分配系数）。END9一、状态方程法由PVT关系，从热力学上推得式(2-15)(2-16)，是计算逸度的普遍化方法计算公式。（P29）方程选择原则：既适用于汽相又适用于液

5、相的状态方程。常用：RK、SRK、PR、BWRS等方程。适用条件：中压、液相非理想性不是很强的烃类系统。(2-14)方法模型：由状态方程计算。和其中：教材P30以范德华（vdw）方程为例，列出计算相平衡常数的步骤2.1.2汽液平衡常数的计算10当时二、活度系数法（2-17）方法模型：2.1.2汽液平衡常数的计算(1)基准态逸度fioL的计算（仅讨论可凝性组分）活度系数的基准态：活度系数等于１的状态，即：在基准态下，由热力学可推导出逸度为：(P31)Vm,iL—纯液体i在系统温度下的摩尔体积，与压力无关；PiS—纯组分i的饱和蒸汽压；—纯组分i在一定温度、饱和蒸汽压下的逸度

6、系数。(2-21)此时，fioL为纯液体组分i在系统T、P下的逸度11指数校正因子(Poynting)是校正压力偏离饱和蒸汽压时的影响。***的计算：用状态方程式计算（P=PiS）纯液体中组分i在T、P下的逸度等于饱和蒸汽压乘以两个校正系数校正纯组分i处于饱和蒸汽压下时的蒸汽对理想气体的偏差2.1.2汽液平衡常数的计算*饱和蒸汽压Pis由Antone公式LnPis=Ai-Bi/(t+Ci)求得**纯组分摩尔体积VmiL的计算：VmiL=ai+biT+ciT212(2)逸度系数　　　的计算计算逸度系数可以通过气体状态方程、PVT实验数据、普遍化关系式等。较简单的状态方程：维

7、里方程（P34）、PK方程、范德华方程（P30）等。(3)液相活度系数　　的计算A、二元溶液的活度系数a、Van-LaarEqu.和MargulesEqu.这两个方程有悠久的历史，仍有实用价值，特别是定性分析方面。优点：数学表达式简单；容易从活度系数数据估计参数；非理想性强的二元混合物包括部分互溶物系，也经常能得到满意的结果。缺点：不能用二元数据正确推断三元系的活度系数。若无三元或比较高级的相互作用参数不能用于多元系相平衡计算。2.1.2汽液平衡常数的计算13b、WilsonEqu.该方程考虑了T、P的影响，根据局部体积分数的