化工热力学培训课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,泡、露点计算,泡点压力,计算：,指定液相组成,x,和温度,T,，,求汽相组成,y,和压力,P,；,泡点温度,计算：,指定液相组成,x,和压力,P,，,求汽相组成,y,和温度,T,；,露点压力,计算：,指定汽相组成,y,和温度,T,，,求液相组成,x,和压力,P,；,露点温度,计算：,指定汽相组成,y,和压力,P,，,求液相组成,x,和温度,T,。,上节课内容：,输入,T,，,x,i,和状态方程所需参数,Tc、Pc、w,等；,给,P,和,K,i,赋初值。,No,Yes,输出,P,和,y,i,调整,P,No,计算,y,i,初值,计算,i,L,i,V,K,i,和,再次计算,y,i,再次计算,i,V,K,i,和,变化？,=1？,状态方程法计算泡点压力框图,Yes,7.3.3.2,活度系数法计算泡、露点,状态方程法,可以适用各种汽-液平衡的情况。前提是必须有同时能够准确描绘汽相和液相的状态方程，这一点在同系物或者非理想性小的场合可以满足。,对于,非理想性大,的体系，多使用采用,活度系数法,。,此时，相平衡计算的,基本公式,7.3.3.2.1,低压,下的计算方法,低压的范围,：界线不明确,非极性低压一般指低于几个大气压,对于强缔合的羧酸混合物，如醋酸-水体系，在,25,及比,1 atm,低的多的压力下，汽相逸度系数已经严重的偏离,1,特点：,汽相的非理想性可以忽略,液相的体积随压力的变化可以忽略不计。,V,L,RT,Poynting,校正项等于1,低压下泡点压力计算,活度系数只是温度和液相组成的函数，而饱和蒸汽压只是温度的函数，因此泡点压力的计算不需迭代。,泡点压力的计算公式,已知液相组成,x,和温度,T,活度系数和所求的液相组成有关，需要迭代,设定,=1,输入,T，y,i,计算,P,结束,迭代,P,yes,重新计算,和,P,N,o,P,变化,露点压力计算时的公式,已知汽相组成,y,和温度,T,设定,T,初值,设定,P,，,x,i,计算,K,i,y,i,=K,i,x,i,结束,Yes,调整T,No,泡点温度计算框图,泡点和露点温度计算,对于泡、露点温度的计算，由于活度系数和饱和蒸气压均与被求温度有关，活度系数还与液相组成有关，因此必须采用迭代求解,设定,T,初值,设定,P,，y,i,计算,K,i,x,i,=y,i,/K,i,结束,Yes,调整,T,No,露点温度计算框图,露点温度计算,特殊情况：如果活度系数为,1,完全理想系,，气相为理想气体，液相为理想液体,气液平衡关系式,对于二元系：,7.3.3.2.2,中压,下的计算方法,中压,(0.3-1.0 MPa),是指远离临界点区域的压力,气体非理想,对于液相,因为,V,很小，忽略压力对活度系数的影响,液相逸度的,Poynting factor,等于,1,结合,进行泡露点计算,（1）,泡点压力计算,已知：,T、x,；,求,P、y,输入,T,x,和模型参数,P,?,输出,P,和,y,i,No,Yes,取所有 1,计算,P,i,S,，,i,和,i,s,计算,计算,y,i,和,再次计算,P,泡点压力计算框图,露点压力,计算,进行露点压力计算时的公式为,输入T,y,和模型参数,P,?,输出,P,和,x,i,No,Yes,取所有,1,i,=1,计算,P,i,S,和,i,S,计算,P,计算,计算,x,i,，,并归一化，计算,i,露点压力计算框图,i,?,计算,P,泡点和露点温度计算,T,未知，而,、P,i,s,均与,T,有关,，较为复杂，迭代。可以将泡点或露点温度的计算看作一组泡点或露点压力的计算。,首先假设泡点温度为,T,0,，,在该温度下泡点压力计算，比较计算得到的泡点压力是否和体系压力相等，,如果不等，则调整温度的值，直到求得的泡点压力和体系压力的差别在误差允许的范围内为止，则此时的温度就是所求的泡点温度，而汽相组成即为平衡汽相组成。,根据独立变量的指定方案不同可以将汽-液平衡计算分成以下两大类，即,泡、露点计算,和,平衡闪蒸,计算。,泡、露点计算,的,特点,是已知温度、压力、汽相组成、液相组成四者中的两个，去求另两个。,汽-液平衡计算回顾：,泡点压力计算,：,指定液相组成,x,和温度,T,，求汽相组成,y,和压力,P,；,泡点温度计算,：,指定液相组成,x,和压力,P,，求汽相组成,y,和温度,T,；,露点压力计算,：,指定汽相组成,y,和温度,T,，求液相组成,x,和压力,P,；,露点温度计算,：,指定汽相组成,y,和压力,P,，求液相组成,x,和温度,T,。,状态方程法,计算泡、露点：,活度系数法,计算泡、露点：,例,1,：二元体系丙酮,（1）,乙腈,（2）,服从拉乌尔,（Raoult）,定律，使用下表中的蒸汽压数据绘制,50,下的,P-x-y,图和,53.3 KPa,下的,T-x-y,图,T,38.45 42.0 46.0 50.0 54.0 58.0 62.33,P,1,S,kPa 53.3 61.1 70.9 82.0 94.4 108.2 124.9,P,2,S,kPa 21.2 24.6 28.9 33.8 39.3 45.6 53.3,解：,因为溶液符合拉乌尔定律，即,系统压力不高，气相可作为理想气体来处理,这是气液平衡中最简单的情况,（1）,已知,T,和,P,i,s,，,求,P-x-y,关系，,二元系二相平衡，,F=C-,+2=2-2+2=2,需指定,2,个参数，,T,已定，再选定一个,x、y、P,均可以,此处选择,x,x,1,y,1,P/kPa,0 0 33.8,0.2 0.3775 43.44,0.4 0.6179 53.08,0.6 0.7844 62.72,0.8 0.9066 72.36,1.0 1.0000 82.00,(2),求,P,=53.3 KPa,时的,T-x-y,数据,（若指定,x,，,则因为,T,未知，而,T,与,P,i,s,的关系为非线形 关系，求温度时要试差）,因为求,T-x-y,关系，也可指定,T,，求,x,和,y,取一系列,T,值，求出,P,1,s,和,P,2,S,，再加上,P,即可求出,x,y,T,值的范围为两个纯组分沸点,T x y,38.45 1.00 1.00,42.00 0.7863 0.9014,46.00 0.5810 0.7728,50.00 0.405 0.623,54.00 0.254 0.450,58.00 0.127 0.249,62.33 0.000 0.000,例,2,：试作环乙烷,（1）,苯,（2）,体系在,40,时的,Pxy,图，已知气相符合理想气体，液相活度系数与组成的关系为,40,时组分的饱和蒸汽压为,解：气相符合理想气体，则有,液相为非理想液，但因为低压，所以压力对液相逸度的影响忽略,与,x,关系已知，据此可以求出,，不同组成时的,P,，然后由相平衡关系，可求出,y,，结果如下,x,1,2,1,y,1,P/KPa,0.0000,1.000,1.581,0.0000,24.4,0.2000,1.018,1.341,0.2490,26.5,0.4000,1.076,1.179,0.4234,27.4,0.5000,1.121,1.121,0.5000,27.5,0.6000,1.179,1.076,0.5796,27.4,0.8000,1.341,1.018,0.7532,26.6,1.0000,1.581,1.000,1.000,24.6,例,：试用,Wilson,方程计算甲醇,（1）,水,（2）,体系在,1.01310,5,Pa,下的汽液平衡。,已知该二元体系的,Wilson,参数为,甲醇、水的,Antoine,公式以及液相体积与温度的关系为,甲醇,水,解：由于低压气相理想气体，液相为非理想溶液，,汽液平衡关系为,而二元系的,Wilson,方程为,由于,T,未知，所以要试差，步骤为,如果先给定,T,，,可以求出,P,i,s,、V,i,L,，,的表达式中参数都已知，则可以直接求解。,取,设,与,1.000,差别较大，重新试差,设,T,349.2 K,，重新计算求得：,设,T,349.2,K,，由上面的公式求得：,认为迭代结束,x,1,0.05,0.20,0.40,0.60,0.80,0.90,T,计算,92.7,82.6,76.2,71.9,67.8,66.11,测量,92.4,87.5,75.4,71.3,67.8,66.14,y,1,计算,0.269,0.564,0.724,0.832,0.920,0.961,测量,0.277,0.582,0.726,0.824,0.914,0.958,作业 P187:第1,2,4,5题,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,内容总结,泡、露点计算。指定液相组成x和压力P，求汽相组成y和温度T。指定汽相组成y和压力P，求液相组成x和温度T。指定汽相组成y和压力P，求液相组成x和温度T。输入T，xi和状态方程所需参数Tc、Pc、w等。计算iL,iV,Ki 和。再次计算iV,Ki 和。前提是必须有同时能够准确描绘汽相和液相的状态方程，这一点在同系物或者非理想性小的场合可以满足。7.3.3.2.1 低压下的计算方法。液相的体积随压力的变化可以忽略不计。VLRT,Poynting校正项等于1。7.3.3.2.2 中压下的计算方法。中压(0.3-1.0 MPa)是指远离临界点区域的压力。根据独立变量的指定方案不同可以将汽-液平衡计算分成以下两大类，即泡、露点计算和平衡闪蒸计算。泡、露点计算的特点是已知温度、压力、汽相组成、液相组成四者中的两个，去求另两个。（1）已知T和Pis，求P-x-y关系，。解：由于低压气相理想气体，液相为非理想溶液，,