化工热力学大全.docx

第一章绪论 热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概念理论为基础， 研究能量、能量转 换以及与转换有关的物质性质相互之间关系的科学。 有工程热力学、化学热力学、化工热力 学等重要分支。 化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。 化工热力学主要任务是以热力学 第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用， 研究各种物理 和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。 热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微观研究方法。 以宏观方法研究平衡 态体系的热力学称为经典热力学。 体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系 第二章流体的P-V-T关系 在临界点C 在临界点C : 斜率 曲率 临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临界温度 Tc,临界压力Pc。 纯流体的状态方程（EOS）是描述流体P-V-T -性质的关系式。由相律可知，对纯流体有： f（ P, T, V ） = 0 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）。 状态方程的应用 （1 ）用一个状态方程即可精确地代表相当 广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确 地计算所需的P、V、T数据。 （2 ）用状态方程可计算不能直接从实验测 定的其它热力学性质。 （3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。 压缩因子（Z）即：在一定P，T下真实气体的比容与相同 P，T下理想气体的比容的比值. 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，任何的状态方程都还原为理想气体方程。 维里方程式 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 两项维里方程维里方程式 Z=PV/RT=1+ B/P （1 ）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用； （2） T<Tc, P<1.5MPa,, 用两项维里方程计算，满足工程需要；温度更高时，压力的范围 可以更大些。 （3） T<Tc, 1.5MPa< P<5MPa,, 用三项维里方程计算，满足工程需要； （4）高压、精确度要求高，可视情况，多取几项 （Z=PV/RT=1+B/V+C/V2）气体的对比态原理 对比参数定义为：Tr = T/Tc Pr=P/Pc Vr=V/Vc 对比状态：流体的对比参数中有两个相同就处于对比状态。 对比状态原理：所有的物质在相同的对比状态下表现出相同的性质。 3定义：以球形分子在Tr = 0.7时的对比饱和蒸汽压的对数作标准，任意物质在 Tr = 0.7时, 对比饱和蒸汽压的对数与其标准的差值，就称为该物质的偏心因子。 数学式： e = [log（Pr “ ）n.=o,7 匸准物 一 [1绥1 P：；：何物 二-L00 - [lo書（PF片“』壬何物 =_1 朝（Pr% 円打 T40 两个非常有用的普遍化关系式 一种是以两项维里方程表示的普遍化关系式 （简称普遍化B法） 7r)*7c RTc Tr BPc ~RTc 0 422 51 51 -0.139- 0J72 Tr4'2 一种是以压缩因子的多项式形式表示的普遍化关系式（简称普遍化Z= Z 一种是以压缩因子的多项式形式表示的普遍化关系式（简称普遍化 Z= Z （0）+3 Z（ 1） Vr>2用普遍化B法，直接计算 Vr<2用普遍化Z法，迭代计算 Z法) 第三章 纯流体的热力学性质 四大微分方程： dU=TdS-pdV(3-1) dH=TdS+Vdp(3-2) dA=-SdT-pdV(3-3) dG=-SdT+Vdp(3-4) 基本定义式：H=U+pV A=U-TS G=H-TS 剩余性质（M 剩余性质（Mr） 定义：所谓剩余性质，是气体在真实状态下的热力学性质与在同一温度、 压力下当气体处于 理想状态下热力学性质之间的差额。数学定义式：M R R=M-M*'VTTT、\ ■、、》；要注意:MF引入是为了计算真实气体的热力学性质服务的；M*和M 理想状态下热力学性质之间的差额。 数学定义式：M R R=M-M* 'VTTT、\ ■、、》； 要注意: MF引入是为了计算真实气体的热力学性质服务的； M*和M分别为体系处于理想状态和真实状态，且具有相同的压力与温度时每 的广度性质的数值。 Kmol(或 mol) 计算方法 SR =S-S 普遍化B法 (3-61) 十少—— (3-62) 5° =0,083 0422 0.139- 0,172 0.675 dBf _ 0722 普遍化z法 竺空七泌 RTC RTC RTC 逸度系数的定义为物质的逸度和它的