第三章-纯流体的热力学性质.ppt

* 说明：上式右边第一项所计算的是饱和蒸汽i（处于体系温度T和饱和蒸汽压 。 3.3.3 液体的逸度 不仅适用于气体，也适用于纯液体和纯固体，方法如下： 下）的逸度 汽液两相处于平衡状态时，饱和蒸汽i的逸度与饱和液体i的逸度相等，即： 第二项积分则计算将液相由 压缩至p时的逸度校正值。 公式 由上式可知： 为该温度下的饱和蒸气压 乘以两项校正系数： 为饱和蒸汽i的逸度系数， 其一是逸度系数 其二为指数校正项（常称为Poynting校正因子），表示将液体由 上式可进一步写成： 整理，最后： 式中： 压缩至p。 ，用来校正饱和蒸汽对理想气体的偏离； 57.0 101.33 1.0041 1.0133 1.499 10.133 1.004 0.10133 Poynting校正因子 Poynting校正因子 液体的摩尔体积在远离临界点时可视为不可压缩，故上式可简化： 压力对Poynting校正因子的影响见下表： ， 表列数据表明：Poynting校正因子只有在高压下方起重要影响。 例：试确定液态二氟氯甲烷在255.4K和13.79MPa下的逸度。已知255.4K下的物性数据为（a） ； （b） （c）容积数据为： 0.0002184 1378.96 0.0006115 344.74 0.0003494 1034.22 0.0007426 27.58 0.0004805 689.48 0.3478 6.895 ； 解：根据 本题可分两步进行：首先计算255.4K和2.674×105Pa下的饱和蒸汽逸度 即 ；然后再计算由饱和液体变为255.4K和13.79MPa的加压液 ①求 由物性数据手册查得二氟氯甲烷的临界值数据： ， 则： ， 体的校正因子 使用普遍化维里系数法，则： 即： ②求校正因子 式中 取平均值，即： 则： 最后： 如体积、焓和熵等容量性质，其气液混合物的相应值是两相数值之和。 式中x为气相的质量分数或摩尔分数（通常称为品质、干度）。 3.4 两相系统的热力学性质及热力学图表 3.4.1 两相系统的热力学性质 对单组分气液平衡的两相混合物的性质，与各相的性质和各相的相对量有关。 现设下角标g代表气相，l代表液相，则对单位质量混合物有： 特例：对气液两相混合物的体积，则： 上式在计算两相混合物性质时经常要用到。 以上方程式可概括地写成： 式中：M为热力学容量性质；下角标α、β分别代表互成平衡的两相。 该式显示：气液混合物的体积是饱和液体的体积，加上部分液体汽化（干度）而增加的体积。 方程式法可以通过分析法进行微分，其结果较为准确；但很费时间，而且许多状态方程变量分离较难； 3.4.2 热力学性质图表 ①温熵图（T—S图）; ②压焓图（常以lnp对H作图）； ③焓熵图（常称Mollier图）； ④焓浓图。 有三种表示方法：方程式、图和表。 图示法容易内插，对问题的形象化也有帮助；但其缺点是精度不高。 表格法需要使用内插的方法； 优缺点： 最常用的热力学性质图有： 水的热力学性质图的示意图： 书中图3-19是酒精-水溶液的焓-浓图（现略）。 图上面积：表示两相状态，如固-液等； 三相点：为一条线； 临界点仍为一点，用字母C表示，通过该点的实线代表饱和液体状态（C点的左边）和露点的饱和蒸气状态（C点的右边）。 在压-焓图上整个过程用相当于锅炉压力的水平线（图（b））表示。 ①当水加入锅炉并被加热时，温度近似地沿着定压线（图（a）（b）中1-2线所示）上升直到饱和为止； ②在点2，水开始汽化，在汽化过程中温度保持不变。 ③点3相当于完全汽化点。 ④当供给更多的热量时，蒸汽沿着途径3-4变成过热。 温-熵图（T—S图）是最有用的热力学性质图，现举例说明： 始态：某一低于沸点的液体水；终态：过热区内的蒸汽。 蒸汽发电厂的锅炉操作： 从图中可看出：蒸汽过热的特点是温度上升和熵增加。 在两相区内，任何广度性质和干度x或湿度（1-x）的关系式如下： 在锅炉操作的整个过程中，水吸收的总热量等于 上式积分值在T-S图上相当于零温度和过程遵循的途径1-2-3-4之间的面积。 故： 该式的物理含义：在T-S图上位于T-S曲线下的面积等于可逆过程吸收或放出的热量。 说明：对于可逆过程： 当系统可逆吸热时，表示系统状态的点由左向右移动； 如果系统可逆放热，则状态点由右向左移动。 例：1MPa、573K的水蒸气，可逆绝热膨胀到0.1MPa，试求蒸汽的干度。 查饱和水蒸气表，得此时饱和温度 题给 说明状态1时的水蒸气为过热蒸汽。 ， 水蒸气由状态1绝热可逆膨胀至状态2为等熵过程，即 由饱和水蒸气表查出，当 时： ， ，