化工热力学总复习.课件.ppt

1、绪论u热力学的分类及研究方法u三种体系的特征u状态函数、过程函数的特征流体热力学性质理想气体方程立方型状态方程范德华方程2VabVRTPbVVTabVRTP21RK方程方程PR 方程bVbbVVabVRTPSRK 方程方程 bVVTabVRTP多常数状态方程维里方程BWR 方程 21VCVBRTPVZMartin-Hou（M-H)方程重点：u方程的适用范围u各参数的物理意义。（2）状态方程 (EOS)1.纯流体PVT关系（1）图表示：PVT图、PT图、PV图(3)普遍化状态方程普遍化状态方程1）普遍化）普遍化R-K方程，方程，SRK方程方程2）普遍化压缩因子法）普遍化压缩因子法1.两参数法两参

2、数法rrTPfZ、两参数对应状态原理：两参数对应状态原理： 所有气体在相同的所有气体在相同的 和和 时，必定具有相近的时，必定具有相近的Z 值。值。 rPrT2.三参数法三参数法偏心因子根据蒸汽压定义的偏心因子根据蒸汽压定义的7.0log0.1rTsrP三参数对应状态原理：三参数对应状态原理：相同的流体，若相同的流体，若T Tr r,P,Pr r相同，则相同，则Z Z相同。相同。3.普遍化第二维里系数关系式普遍化第二维里系数关系式ZZZ0rrrrrrTPTTPTZ2 . 46 . 1172. 0139. 0422. 0083. 012.真实气体混合物真实气体混合物PVT关系关系kay 规则（虚

3、拟临界参数法）规则（虚拟临界参数法）Amagat（阿玛格）定律和普遍化压缩因子图联用（阿玛格）定律和普遍化压缩因子图联用iiimZyZiiimMyM 真实气体混合物的状态方程式与混合规则联用真实气体混合物的状态方程式与混合规则联用 注：各方程中的参数遵循各自的混合规则。注：各方程中的参数遵循各自的混合规则。3.液体的容积性质液体的容积性质 Rackett(雷克特雷克特)方程方程计算饱和液体的摩尔体积计算饱和液体的摩尔体积2857. 01rTccSLZVV Lyderson（莱德逊）普遍化关系（莱德逊）普遍化关系crrrTPf、4.纯流体的热力学性质纯流体的热力学性质v热力学基本关系式：适用的体

4、系v麦克斯韦尔关系式麦克斯韦尔关系式v焓和熵的计算式焓和熵的计算式dpTVTVdTCdHPpdPTVdTTCdSPPdTCdHP*dpPRTdTCdSP* 剩余性质剩余性质*MMMRPdPTZRTHPPR02PdPZRPdPTZRTSPPPR0011.两参数法两参数法rrPPrrcRPdPTZTRTHrr02rrPrrPPrrRPdPZPdPTZTRSrrr0012.三参数法三参数法cRcRcRRTHRTHRTH0RSRSRSRRR03.普遍化第二维里系数关系式普遍化第二维里系数关系式rrrrrRdTBdTBdTdBTBPRTH00rrrRdTBddTdBPRS0热力学第一定律及其应用v开系稳

5、流过程的能量平衡式开系稳流过程的能量平衡式(开系稳流过程热力学第一定律开系稳流过程热力学第一定律)swquzgh221sWQumzmghm221简化形式：SWQHswqh或或qhQH,SWHswh或或21, 0hhh节流v轴功轴功1、可逆轴功可逆轴功 的计算的计算： RSWPvwRs)(PVWRS)(2、实际轴功的计算：、实际轴功的计算：产功设备（透平）：产功设备（透平）： )(RSSWW实1)(RSSmWW耗功设备：耗功设备： )(RSSWW实1)(SRSmWW3.气体压缩过程气体压缩过程1.等温压缩等温压缩QWRS)(121lnPPnRT2.绝热过程绝热过程111121)(KKRSPPnR

6、TKKW3.多变过程：多变过程：1111211)(mmRSPPVPmmW4.多级多变压缩多级多变压缩v在在1mK的条件下，当压缩比一定时：的条件下，当压缩比一定时： 等温压缩功最小，终温最低；等温压缩功最小，终温最低； 绝热压缩功最大，终温最高；绝热压缩功最大，终温最高； 多变压缩功和终温介于两者之间。多变压缩功和终温介于两者之间。热力循环热力循环热力学第二定律及其应用热力学第二定律及其应用热力学第二定律的三种表述热力学第二定律的三种表述封闭体系的熵平衡式封闭体系的熵平衡式熵流熵流 TQdSRfgRsysdSTQdS敞开体系稳流过程的熵平衡式敞开体系稳流过程的熵平衡式finiiioutjjjg

7、SsmsmS孤立体系的熵平衡式孤立体系的熵平衡式0)(gsursystSSSSv热力学图表T-S 图（图（重点掌握重点掌握）焓熵图焓熵图（hs 图图）压焓图（压焓图（ph）水蒸气性质表等焓线等焓线TSCBA3PP2P1P1H3H2HTS 图图等压线等压线x干度线干度线 临界点临界点等压线等压线等温线等温线饱和液体饱和液体汽汽液共存区液共存区饱和蒸汽饱和蒸汽hshs 图图ph图图ph液相液相等温线等温线临界点临界点等熵线等熵线蒸汽蒸汽等温线等温线液液汽汽两相区两相区蒸汽动力循环蒸汽动力循环1.卡诺循环卡诺循环(可逆热机）：可逆热机）：T-S图表示图表示2.朗肯循环：朗肯循环：T-S图表示，各过程

8、代表的意义。图表示，各过程代表的意义。v 朗肯循环改进的措施朗肯循环改进的措施： 提高蒸汽的过热温度提高蒸汽的过热温度 提高蒸汽的压力提高蒸汽的压力 采用再热循环采用再热循环 采用回热循环采用回热循环 采用热电循环采用热电循环3.热效率热效率 QWSTTS1432TS 图上的朗肯循环图上的朗肯循环1/3/制冷制冷逆卡诺制冷循环：逆卡诺制冷循环： T-S图表示，制冷系数与哪些因素有关？图表示，制冷系数与哪些因素有关？蒸汽压缩制冷循环：蒸汽压缩制冷循环： T-S图表示，各过程代表的意义。图表示，各过程代表的意义。SLWq提高提高 的措施：的措施： （1）、降低冷凝温度）、降低冷凝温度（2）、）、提

9、高蒸发温度提高蒸发温度 （3）、过冷）、过冷吸收式制冷循环吸收式制冷循环QQL32TS214热泵热泵SHWQw 热泵是一种节能装置，工作原理、目的与制冷机的比较。热泵是一种节能装置，工作原理、目的与制冷机的比较。制热系数与哪些因素有关？化工过程热力学分析0GWid000LsyssurgtWTSSTSTS1.理想功（理想功（ ）idWSTHWid0SidLWWW2.不可逆过程的损耗功不可逆过程的损耗功iiiLidyyRTWWln0混合混合过程210PPVTTWLQTTTTTWLmHmLmHmL)(0低高ididLWWWXCXPhXPXKXEEEEE3、 （ ）与与 （ ） XENA)()(000

10、SSTHHEXPh00SSTHHEXCTTQEXQ01流动过程传热过程建立环境模型TTQANQ04.两种效率（1）、）、第一定律效率第一定律效率 a.热效率热效率：QWSTb、用于蒸汽压缩制冷上，系数为用于蒸汽压缩制冷上，系数为制冷系数制冷系数： SLWQc、用于吸收式制冷循环，系数为用于吸收式制冷循环，系数为热力系数热力系数： HLQQd、用于热泵，系数为用于热泵，系数为制热系数制热系数： SHWQe、传热过程：传热过程： HHHLQQQQQ损失（2）、）、第二定律效率第二定律效率 1）、）、普遍普遍 效率效率XinXoutEEE2）、）、热力学效率热力学效率耗功：耗功： SidaWW传热：

11、传热： 高低ididaWW产功：产功： idSaWW高低XXEE3、热力学分析的基本方法、热力学分析的基本方法 1）能量衡算法）能量衡算法 2）熵分析法）熵分析法 3） 分析法分析法 4、合理用能的总则、合理用能的总则按质用能，按需供能。按质用能，按需供能。溶液热力学基础1.化学位2.偏摩尔量JnnVnSiinnU,)(JnPnSinnH,)(JnTnVinnA,)(JnPTinnG,)(jjnPTitnPTiinMnnMM,)()(PTxMxMM,112PTxMxMM,2213.逸度、逸度系数的定义及计算 纯组分纯组分逸度的定义：逸度的定义： fRTddGln1lim0PfP逸度系数：逸度系

12、数： Pf纯气体逸度的计算纯气体逸度的计算 状态方程计算状态方程计算对应状态原理计算对应状态原理计算rrPT ,两参数图：两参数图：,rrPT三参数图：三参数图：截项的维里方程截项的维里方程（1）纯组分）纯组分T=常数 （2）混合物中组分）混合物中组分i的逸度和逸度系数：的逸度和逸度系数： 1limlimlim000ipiipiippfpNfdPVfRTdGdiiilnT=常数常数逸度系数定义逸度系数定义:iiiiipfpNf均相混合物中组分均相混合物中组分 i 的的逸度定义逸度定义： 计算方法：计算方法：路易斯路易斯兰德尔规则兰德尔规则第二维里系数法第二维里系数法R-K 方程方程4.理想溶液

13、的定义、偏摩尔性质及混合性质0iidiiidHxHiiidixff0iidiiidVxV0lniiidxxRTG0lniiidxxRSiidiVViidiHHiiidixRSSlniiidxRTGGiln5.两种标准态两种标准态路易斯路易斯兰德尔规则兰德尔规则为标准态为标准态 LRfxxffiiiii00理想溶液理想溶液iiiixffxfiLR)lim01（真实溶液真实溶液亨利定律亨利定律为标准态为标准态iiiixHLHfxfi00limiH亨利系数亨利系数HLfxfiii0理想稀溶液理想稀溶液 6.真实溶液 混合性质定义过量性质的定义iiMxMMidEMMMVVVEEEEHHHESiiixx

14、RSlnESEEGGiiixxRTGlnEEAAiiixxRTAln7.活度、活度系数的定义活度：活度： 0iiiffa 活度系数：活度系数： 0iiiiiifxfxa8.G-D方程及用途0iPTiiMdxiiixTxPMdxdPPMdTTM0吉吉杜方程的主要用途杜方程的主要用途:(1) 检验实验测定的混合物的热力学性质数据的正确性(2) 从一个组分的偏摩尔量推算另一组分的偏摩尔量 (二元系统)9. 活度系数模型活度系数模型iEiRTGlniiExRTGlnGE模型即活度系数模型是偏摩尔量iln10.正规溶液的特征正规溶液的特征 SE=0, VE=0, HE0, GE=HE=UE11.无热溶液

15、特征无热溶液特征HE=0, SE0, GE=-TSE以正规溶液为基础的活度系数模型以正规溶液为基础的活度系数模型（1）范拉尔）范拉尔(van Laar)方程方程（2）Scatchhard-Hildbrand(SH)正规溶液模型正规溶液模型（3）Wohl(伍尔）型方程伍尔）型方程以无热溶液为基础的活度系数模型以无热溶液为基础的活度系数模型（1）似晶格模型）似晶格模型（2）Flory-Huggins模型模型（3）Guggenheim模型模型（4）局部组成型方）局部组成型方程程 Wilson模型模型 NRTL模型模型 UNIQUAC模型模型v主要例题： 例4-1，6-5，6-9，7-10等。v主要习题： 习题2-4，4-1，4-2，5-1，5-2，5-8，6-7，7-3，7-17，7-19等。