第3章节纯物质流体的热力学性质与计算课件(3672KB).ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 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。 * 例3.8 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。 解：?封闭系统，等容过程，W=0 ?刚汽化完（终态是饱和蒸汽）时，Q最小, p2=p2s * 查初态水蒸气性质表 性 质 pS ／MPa U1 ／J·g-1 H1 ／J·g-1 S1 ／J·g-1·K-1 V1 /cm3·g-1 质量m1 ／g 饱和液体 0.2 503.5 503.71 1.5276 1.0603 989.41 饱和蒸汽 2529.3 2706.3 7.1296 891.9 10.59 总性质 524953(J) 527035(J) 1586.93 (J· K-1) / 1000 * 终态：由于刚刚汽化完毕，故是一个饱和水蒸汽，其质量体积： 查出终态有关性质(为便于查表，按VSV=10.8cm3·g-1） 终态：计算结果表 性质 沸点或蒸汽压 U2 ／J·g-1 H2 ／J·g-1 S2 ／J·g-1·K-1 饱和蒸汽 340℃或14.59MPa 2464.6 2622.0 5.3359 总性质 2464600 (J) 2622000 (J) 5335.9 (J ·K-1) * 例3.9 压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝? (可忽视液体水的体积) 解： * 初态：查得3MPa下饱和水蒸汽物性 水的总质量： 冷凝的水量： 终态：忽略液体水的体积 查表 * 查得的状态1数据如下： 查表 状态2必在两相区域 解： 例3.10 过热蒸气的状态为1.034MPa和533K，通过喷嘴膨胀，出口压力为2.067MPa，如果是可逆绝热过程，并达到平衡，问蒸气在喷嘴出口的状态如何？ * 图3-12 热力学性质图表制作原理示意图 3.8.3 热力学性质图表制作原理 利用T-S图制作热力学性质图表的计算方法 (1) 首先选定基准状态点1( p1 , T1)，并规定在该状态下饱和液体的焓和熵值均为零，即 (2) 计算点2的焓和熵值 (3)计算点3的焓和熵值 * (4)计算点4的焓和熵值。若点4的压力足够低，可以看成理想气体 处理，则 (5) 同理，点4与点5，点5与点6，点6与点7的焓差和熵差的计算方法与以上方法相同。 (6) 两相区内的焓和熵值可由下式计算得到。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 上式只定义了逸度的相对变化，无法确定其绝对值。规定 表明，理想气体的逸度与压力相等。 3.6.1 逸度和逸度系数的定义 3.6 纯组分的逸度与逸度系数 等温 理想气体 真实气体，用f代替p * ?引入逸度系数： 理想气体的逸度系数等于1；真实气体的逸度系数可大于1，也 可小于1，它是温度、压力的函数； 定义：逸度与压力的比值。 逸度可视作校正的压力。 逸度的单位与压力相同，逸度系数是无因次的； * 逸度定义的积分形式 理想气体状态 真实气体状态 * 逸度和逸度系数描述相平衡 纯物质气液平衡准则 纯物质的汽、液两相达到平衡时 或 计算纯物质气液平衡的基础 * 3.6.2 纯气体逸度（系数）的计算 （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 * 逸度及逸度系数的计算方法 * 状态方程中，易于写成V为变量的表达式 表示成 pVT 的形式 （1）利用状态方程法 * 现以R-K方程为例代入求解 p60表3-2 列出了常用状态方程的逸度系数表达式 * 对比态转换 图表法 计算法 （2）利用对比态原理法 * 解： 查附录2.4 例3-6 试估算1-丁烯在473.15K及7MPa下的的逸度。 * 例3.7 用普遍化方法计算正丁烷在460K和1.52MPa下的逸度。 * 解： 例3.7 用普遍化方法计算正丁烷在460K和1.52MPa下的逸度。 * 3.6.3 温度和压力对逸度的影响 或 温度对逸度的影响 * } 另一