纯物质流体的热力学性质与计算.pptVIP

第3章 纯物质(流体)的热力学性质与计算 真实流体焓变和熵变的计算途径 （1）状态方程(立方型)法 （2）Virial方程法 （3）对应状态原理法(又称查图或查表法) （4）剩余性质法 汽化过程性质变化 从附录1.1查得正丁烷的物性参数为： 解： 3.6.3 温度和压力对逸度的影响 或 温度对逸度的影响 压力对逸度的影响 压力不太高时，液体不被压缩。 3.6.4 纯液体的逸度表达式 Poynting因子 如果在低压条件下 如果蒸汽视为理想气体 仅是温度的函数 3.7 纯物质的饱和热力学性质计算 气液平衡状态的饱和性质除T, ps外，还包括 ?各相的性质如Ms,MSL (M=V,U, H, S, G, A, cp, cV, f ,? , HR, SR 等) ?相变过程性质变化如 △ZVap,△HVap,△SVap等 纯物质处于气液平衡状态时，只有1个自由度——温度或压力。 3.7.1 纯组分的汽液平衡原理 汽液平衡准则: (S①-②-③-①＝S③-④-⑤-③) 图3-7 纯物质p-V图上的等温线和汽液平衡 饱和性质计算 纯物质处于气液平衡状态时，共有4个性质，即T，p，VSV，VSL；独 立变量只有1个，需要3个方程方可求解。 3.7.2 饱和热力学性质计算 适用于气、液两相的状态方程 或 利用PR方程，以计算ps为例（计算过程见框图） 两类计算过程： (1)已知T，计算饱和蒸气压ps及其它饱和热力学性质；(2)已知ps ，计算沸点温度及其它饱和热力学性质。 联立(1)(2)求解得到ps、VSV、VSL；进一步计算其它热力学性质 （2） （1） 蒸气压初值 A=? B=? p的迭代式 图3-8状态方程计算纯物质的汽、液饱和热力学性质框图 3.8 纯组分两相系统的热力学性质及热力学图表 3.8.1 纯组分两相系统热力学性质 x为气相质量分数或摩尔分数（通常称为干度或品质） 运算规则符合杠杆定律 （1）将p(压力)、V(比容)、T(温度)、H(焓)、S(熵)、x(干度)六个变量在同一张平面图中表达出来。 （2）重要的几种类型图为：T-S(温熵)图、lnp~H(压焓)图与H-S(焓熵)图。 （3）了解热力学图中上述各变量的表达方法。 （4）热力学图表在能量分析中具有重要应用。 3.8.2 热力学性质图表 T-S (温熵)图特征 ⑴等温线 ⑵等熵线 ⑶等压线：在两相区段为水平线；满足关系p1p2p3p4 ⑷等焓线：满足关系H1H2H3 ⑸等比容线：满足关系 V1V2V3V4V5 ⑹等干度线：满足关系 x1x2 x3x4 在T-S图上还可以用面积表示内能和焓的变化 由于 而 T-S 图的应用： 可逆过程，热量在T-S 图上表现为一面积，因 等压线1-2-3-4的 lnp-H(压焓)图特征 ⑶等温线：在两相区段为水平线；并满足关系：T1T2T3T4 ⑷等熵线：满足关系 S1S2S3S4 ⑴等压线 ⑵等焓线 ⑸等比容线：满足V1V2V3V4V5 ⑹等干度线：满足关系 x1x2 x3x4 H-S(焓熵)图特征 ⑶等温线：在两相区段为水平线；并满足关系：T1T2T3T4 ⑷等压线：满足关系 p1p2p3p4 ⑴等焓线 ⑸等干度线：满足关系 x1x2 x3x4 ⑴ ⑵等熵线 H-S图又称为Mollier图，化工计算中通常用于分析流动过程中的能量变化。 H-S图的应用： 热力学性质表 水蒸气表是收集最广泛、最完善的一种热力学性质表 常用的水蒸气表分为三类： 一类：过热蒸气和过冷水表 另两类：以温度为序和以压力为序的饱和水蒸气表 水蒸气表中H和S值是以液态水的三相点(即在0℃和0.6112kPa时)的焓值和熵值为零计算得到。 在一刚性的容器中装有1kg水，其中汽相占90%(V)，压力是0.1985MPa，加热使液体水刚好汽化完毕，试确定终态的温度和压力，计算所需的热量，热力学能、焓、熵的变化。 例3.8 1000 / 1586.93 (J· K-1) 527035(J) 524953(J) 总性质 10.59 891.9 7.1296 2706.3 2529.3 饱和蒸汽 989.41 1.0603 1.5276 503.71 503.5 0.2 饱和液体 质量m ／g V /cm3·g-1 S ／J·g-1·K-1 H ／J·g-1 U ／J·g-1 ps ／MPa 性 质 解： 表3.1 查的初态水蒸气性质表 查饱和水性质表(C-1)得 终态是由于刚刚汽化完毕，故是一个饱和水蒸汽，其质量体积： 查出终的有关性质(为便于查表，按VSV=10.8(cm3·g-1) 表3.4 计算结果表 5335.9 (J ·K-1) 2622000(J) 2464500 (J) 总性质