工程热力学第13讲-第7章-2理想溶液、相平衡基础浅析.ppt

作业 7-12 2010年48课时/3学时版 * * 从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。混合过程仅仅是几种物质发生分子级大小的相互分散。 * 从分子模型上讲，各组分分子的大小及作用力，彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。混合过程仅仅是几种物质发生分子级大小的相互分散。 * 三参数方程，A 、B和 C为安托因常数，是物质的特性常数。 恒沸混合物偏差的原因 （1）若组分A或组分B为缔合分子，在组成溶液后发生解离或减低缔合度，则溶液中便会增中A分子或B分子的数目。因而能加大组分的蒸气压，产生正偏现象。当发生较大程度的正偏差，就会在p-x图上发生蒸气压的极大值，在T-x图上出现最低恒沸点。 （2）若溶液中的二种组分，由于氢键、偶极等原因在溶液中生成化合物，则溶液中A、B二种组分的分子数都会相对地减速少，因而蒸气压便较拉乌尔定律计算的为小，于是便发生负偏差，如果负偏差的程度较大时，便会在p-x图上发生蒸气压的极小值，在T-x相同图上出现最高恒沸点。 部分互溶双液系 完全不互溶的双液体系 不互溶双液系的特点：如果A，B 两种液体彼此互溶程度极小，以致可忽略不计。则A与B共存时，各组分的蒸气压与单独存在时一样，液面上的总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和。 当两种液体共存时，不管其相对数量如何，其总蒸气压恒大于任一组分的蒸气压，而沸点则恒低于任一组分的沸点。 通常在水银的表面盖一层水，企图减少汞蒸气，其实是徒劳的。 相图的应用 取组成为x的混合物从精馏塔的半高处加入，这时温度为 ，物系点为O，对应的液、气相组成分别为 和 。 组成为 的气相在塔中上升，温度降为 ，有部分组成为 的液体凝聚，气相组成为 ，含B的量增多。 组成为 的气体在塔中继续上升，温度降为 ，如此继续，到塔顶，温度为纯B的沸点，蒸气冷凝物几乎是纯B。 用A、B二组分T-x图表述精馏过程。 6.汽液相平衡关系 化学势定义及化学势判据 dG = -SdT+Vdp B*,? B*, ? T,p 应用于多组分系统相平衡 应用于纯物质相平衡 相平衡条件 或 相平衡条件 平衡常数 为便于计算，汽—液相平衡关系可用解析式来表达。 平衡常数：当系统的气液两相在定温定压下达到平衡时，液相中的某组分i的摩尔分数与该组分i在气相中的摩尔分数的比值。 相对挥发度 相对挥发度： 在温度变化的系统中，平衡常数是变量，但相对挥发度随温度的变化较小，采用相对挥发度表示平衡关系可使问题得到简化。 一般定义易挥发组分挥发度与难挥发组分挥发度之比为相对挥发度。 α1，yx，可以用蒸馏方法进行分离； α越大越容易分离； α=1，y=x（称为恒沸物），不能用普通蒸馏方法进行分离。 汽液平衡方程 理想体系： 气相——理想气体混合物： 液相——理想溶液： 汽液平衡方程 非理想体系1： 气相——理想气体混合物： 液相——非理想溶液： 用活度修正浓度 汽液平衡方程 非理想体系2： 气相——非理想气体： 用逸度修正压力 液相——理想溶液： 汽液平衡方程 非理想体系3： 气相——非理想气体： 用逸度修正压力 液相——非理想溶液： 用活度修正浓度 7.汽液相平衡关系的应用 气液平衡计算内容 平衡温度、平衡压力与气液相组成之间的关系。 设系统组分为N，总的变量数为2N。 常见计算类型： p x ? T(泡点) y p y ? T(露点) x T x ? p(泡点) y T y ? p(露点) x 气液平衡计算方法 知 p x ? 假设T(泡点) ? y 验证Σyi=1? 知 p y ? 假设T(露点) ? x 验证Σxi=1? 知 T x ? 假设p(泡点) ? y 验证Σyi=1? 知 T y ? 假设p(露点) ? x 验证Σxi=1? 8.习题 选择题 1. 将克拉佩龙方程用于H2Ｏ的液固两相平衡，因为Vm（H2Ｏ，1）＜Vm(H2Ｏ，s），所以随着压力的增大, 则H2Ｏ（1）的凝固点将：( ) (A)上升 (B)下降 (C)不变??? 1 答:B ?? 2. 克-克方程式可用于（ ) (A) 固-气及液-气两相平衡 (B) 固-液两相平衡(C)