emuch化工热力学.pptx

化工热力学Chemical Engineering thermodynamics; 教学内容;1 绪论 ;1.1 热力学的发展; 1798年，英国物理学家和政治家 Benjamin Thompson (1753-1814) 通过炮膛钻孔实验开始对功转换为热进行定量研究。 1799年，英国化学家 Humphry Davy (1778-1829)通过冰的摩擦实验研究功转换为热。; 热力学基本定律反映了自然界的客观规律，以这些定律为基础进行演绎、逻辑推理而得到的热力学关系与结论，显然具有高度的普遍性、可靠性与实用性，可以应用于机械工程、化学、化工等各个领域,由此形成了化学热力学、工程热力学、化工热力学等重要的分支。化学热力学主要讨论热化学、相平衡和化学平衡理论。工程热力学主要研究热能动力装置中工作介质的基本热力学性质、各种装置的工作过程以及提高能量转化效率的途径。化工热力学是以化学热力学和工程热力学为基础，结合化工实际过程逐步形成的学科。;1.2 化工热力学的目的和内容; 化工热力学所要解决的实际问题可以归纳为三类： (1) 过程进行的可行性分析和能量的有效利用； (2) 相平衡和化学反应平衡问题； (3) 测量、推算与关联热力学性质。 ; 化工热力学的基本关系式包括热力学第一定律、热力学第二定律、相平衡关系和化学反应平衡关系。具体应用中的难点包括： 1 简化普遍的热力学关系式以解决实际的复杂问题； 2 联系所需要的关系式和确定求解方案； 3 确定真实流体的内能、熵和逸度等热力学性质与温度、压力、比容和热容等可测量参数间的关系； 4 掌握热力学图表和方程的使用方法； 5 判断计算结果的准确性。;1.3 热力学的研究方法;2 流体的 P-V-T关系;2.1 纯物质的P-V-T关系;图2-2 P-V-T相图的投影图;在常压下加热水;;;;图 2-3 纯物质的P-T图;纯物质的P-V图; 在临界点 C ：;2.2 状态方程equation of state ;状态方程的应用;2.2.1 理想气体方程; 理想气体方程的应用 1 在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。 2 为真实气体状态方程计算提供初始值。 3 判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当 或者 时，任何真实气体状态方程都应还原为理想气体方程。;2.2.2 立方型状态方程; 1 Redlich - Kwong ( RK )方程;定义参数A和B： ; 2 Soave - Redlich - Kwong ( SRK )方程; 与RK方程相比，SRK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。; 3 Peng - Robinson ( PR )方程; PR方程预测液体摩尔体积的准确度较SRK有明显的改善。 PR方程可以表示成压缩因子Z的三次方表达式： ;4 立方型状态方程的根及其求解方法; 立方型状态方程的求根方法： （1）三次方程求根公式； （2）迭代法。 简单迭代法求立方型状态方程的根( 以RK方程为例说明，其它立方型状态方程求解根的方法类似。）;（ 1 ）蒸汽的摩尔体积 ;（ 2 ）液体的摩尔体积 ; 例2-1 试用RK、SRK和PR方程分别计算异丁烷在300K，3.704MPa时摩尔体积。其实验值为V=6.081m3/kmol 。; ( 2 ) SRK方程 ;2.2.3 多常数状态方程; 1 Virial方程; 微观上， Virial 系数反映了分子间的相互作用 ，如第二 Virial 系数( B 或 B′ )反映了两分子间的相互作用，第三 Virial