PVT关系的普遍化计算.ppt

2.3PVT关系的普遍化计算,2.3.1对应状态原理2.3.2普遍化压缩因子法2.3.3普遍化第二维里系数法2.3.4基于状态方程的压缩因子普遍化计算,2.3.1对应状态原理,对比态定义：通过大量的实验发现，许多物质的气体当接近临界点时，都显示出相似的性质，因而引出了对比参数的概念。,状态方程,对比参数,2.3.1对应状态原理,理想气体,真实气体,真实气体与理想气体的偏差集中反映在压缩因子Z上，人们发现所有气体的临界压缩因子ZC相近，表明所有气体在临界状态具有与理想气体大致相同的偏差。,2.3.1对应状态原理,气体的ZC值,2.3.1对应状态原理,对多数非极性物质Zc0.27，这就启发人们以临界状态为起点，将温度、压力、体积表示为对比参数。无因次化（“化工原理”中用的较多-相似原理）普遍化,2.3.1对应状态原理,如果将各种物质的Zc视为相同的常数，则：各物质在相同的Pr，Tr（Vr）下，有相同的Z值。这就引出对比态原理。对比态原理：所有的物质在相同的对比态下，表现出相同的性质。,2.3.1对应状态原理,例如H2和N2这两种流体，H2状态点记为1点：N2状态点记为2点：当Tr1=Tr2，Pr1=Pr2时，就称这两种流体处于相同对比状态，在这一点H2和N2表现出相同的性质。,2.3.1对应状态原理,对比状态原理尽管不太严密，但在实际当中很有指导意义；状态方程普遍化后的显著表现为：不含有物性常数，以对比参数作为独立变量。对比状态原理的应用普遍化状态方程普遍化关系式,2.3.2普遍化压缩因子法,根据对应状态原理，则两参数的普遍化压缩因子关系式为：,但通过统计发现，Zc处在0.2-0.3之间，并非常数，两参数普遍化关系式对约60%的物质是适用的，而对剩下的40%误差较大，工程上不满足，因此，为了拓宽对比态原理的应用范围和提高计算精度，提出在对比态关系式中引入第三参数。,工程中使用较多的的是偏心因子为第三参数的对比态关系式。,2.3.2普遍化压缩因子法,第三参数的特性：最灵敏反映物质分子间相互作用力的物性参数，当分子间的作用力稍有不同，就有明显的变化。,2.3.2普遍化压缩因子法,Pitzer对大量的物质进行了试验，并发现：球形分子（非极性）氩、氪、氙的对比蒸汽压的对数与对比温度的倒数的斜率相同，且在Tr=0.7时：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。,偏心因子的提出：,图,2.3.2普遍化压缩因子法,2.3.2普遍化压缩因子法,偏心因子的定义：,2.3.2普遍化压缩因子法,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、Xe等)：=0非球形分子：0,根据以上结论，Pitzer提出了两个非常有用的普遍化关系式。普压法：以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式。普维法：以两项维里方程表示的普遍化第二维里系数关系式。,2.3.2普遍化压缩因子法,2.3.2普遍化压缩因子法,普压法：以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式(普压法),Z0和Z1是关于对比温度和对比压力的函数，可通过图查得。这种传统的图表法已经被计算机技术所代替。,2.3.3普遍化第二维里系数法,普维法：Pitzer以两项维里方程作为基础提出了普遍化第二维里系数关系式,是无因次数群，是温度的函数，普遍化第二维里系数。要计算pVT性质，首先要计算出这一数群。,其中，,2.3.3普遍化第二维里系数法,Pitzer提出了下面的计算方程式：,2.3.3普遍化第二维里系数法,应用：应用范围：较低的对比压力下采用，即Pr12时或Vr2时适用，而Vr2时，用普压法迭代求取。计算精度：选用方程进行计算时，精度的大小对于工程技术人员来说也是一个很重要的指标，三参数普遍化关系是能够很好的满足工程需要，一般对于非极性和弱极性物质，误差约3%，强极性物质为5-10%。,注意,在这里要提醒大家的是，在工作中要计算PVT性质时，首先必须会查找手册，查出实验数据，只有实验数据才是最为可靠的。如果确实找不到实验数据，就要进行计算，计算方法就是我们前面介绍的，但并不仅仅是这些，有些我们没有讲到的方法也是很有价值的。在选取方程式计算时，一定要注意你所选取的方程是否适用于你所研究的范围，切不可没有原则的乱用。,例题：求500g氨贮存在温度为338.15K，容积为0.03m3的钢瓶压力。解：查附表二得：,用普维法计算p可以直接计算，不必迭代。当由T、V求p时，可以用两项维里方程。,习题：试用下列三种方法计算673K，4.053MPa下甲烷气体的摩尔体积，并比较结果。（1）理想气体方程（2）R-K方程（3）普遍化第二维里系数法,2.3.4基于状态方程的压缩因子普遍化计算,