新化工热力学-第二章流体的PVT关系

P-V-TRelations化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T§2.1纯物质的p-V-T关系p-V-T立体相图化工热力学第二章P-V-T§2.1纯物质的p-V-T关系水的p-V-T立体相图纯物质P-V-T相图单相区VLS纯物质的p-T图纯物质的p-V图一纯物质P-V-T相图两相共存区S/LV/LV/S一纯物质P-V-T相图饱和线一纯物质P-V-T相图过饱和蒸汽一纯物质P-V-T相图过饱和液体一纯物质P-V-T相图三相线/点V/L/S一纯物质P-V-T相图临界点一纯物质P-V-T相图超临界流体123C固相气(汽)相液相密流区二.P-T图1-2线汽固平衡线（升华线）2-c线汽液平衡线（汽化线）2-3线液固平衡线（熔化线）C点临界点，2点三相点PPc,TTc的区域，属汽体PPc,TTc的区域，属气体P＝Pc,T＝Tc的区域，两相性质相同TcTPcPPPc,TTc的区域，密流区具有液体和气体的双重性质，密度同液体，溶解度大；粘度同气体，扩散系数大。AB固体区液体区气体区三相点F=C-P+2=0水的三相点：0.0098℃临界点汽固平衡线液固平衡线汽液平衡线二、p-T图临界等容线超临界流体区（TTc和PPc）化工热力学第二章P-V-T三.P-V图0VPTcT0VPTcT22VPT1T2T3TcT4T5汽液两相区气液汽特性：汽液两相区的比容差随温度和压力的上升而减少，外延至ΔV=0点，可求得Pc,Vc和Tc.在单相区，等温线为光滑的曲线或直线；高于Tc的的等温线光滑，无转折点，低于Tc的的等温线有折点，由三部分组成。临界点处，等温线既是极值点又是拐点C临界点过冷液体区p-V图饱和液相线饱和汽相线汽液两相平衡区F=C-P+2=1超临界流体区（TTc和PPc）过热蒸汽区点在点在CVPCVPTT0022恒温线临界点数据见附录2；正常沸点在哪？化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T纯流体pVT关系的应用临界点数据的应用—液化气成分的选择物质Tc，℃Pc，atmTB，℃燃烧值，kJ/g甲烷-82.6245.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷196.4633.3236.0549.1正己烷234.429.8068.7548.4液化石油气的主要成分为何是丙烷、丁烷和少量的戊烷而不是甲烷、乙烷和正己烷？化工热力学第二章P-V-T（了解）3.超临界流体萃取技术超临界流体（SupercriticalFluid,SCF）1）定义：在TTc和PPc区域内，气体、液体变得不可区分，形成的一种特殊状态的流体，称为超临界流体。2）特点：多种物理化学性质介于气体和液体之间,并兼具两者的优点。具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数,具有气体一样的低粘度和高扩散系数。物质的溶解度对T、P的变化很敏感，特别是在临界状态附近，T、P微小变化会导致溶质的溶解度发生几个数量级的突变，超临界流体正是利用了这一特性，通过对T、P的调控来进行物质的分离。超临界流体特性性质气体超临界流体液体1atm,15~30℃PcTc1atm,15~30℃密度/(g/mL)(0.6~2)×10-30.2~0.90.6~1.6粘度/[g/(cm•s)](1~3)×10-4(1~9)×10-4(0.2~3)×10-2扩散系/(cm2/s)0.1~0.4(2~7)×10-4(0.2~3)×10-5超临界流体的多种物理化学性质介于气体和液体之间，并兼具二者的优点。3）超临界萃取技术的工业应用现研究较多的超临界流体包括:CO2、H2O、NH3、甲醇、乙醇、戊烷、乙烷、乙烯等。但受溶剂来源、价格、安全性等因素限制。只有CO2应用最多.临界条件温和Tc=31℃；Pc=7.4MPa。萃取温度低(30℃～50℃)能保留产品的天然有效活性。溶解能力强。惰性（不污染产品）、价廉易得、选择性良好和产物易从反应混合物中分离出来。化工热力学第二章P-V-T化工热力学第二章P-V-T2.立方型方程的根0)(23PabVPaVPRTbV1)TTc2)T=Tc3)TTcV有三个根，在不同温度区域的意义PPcPcP*P*PcTTcTTcV*VVcV*VVP-V图上的超临界等温线和临界等温线CC2)T=Tc1)TTc仅有一个实根，超临界流体（PPc)和气体(PPc)的摩尔体积。P=Pc,三个重实根，V=VcP≠Pc，仅有一个实根CPVVslVxVsvP*TTc3)TTc三个不同实根，发生于两相区V大—对应于饱和蒸气摩尔体积V小—对应于饱和液体摩尔体积V中—无物理意义。与实际相违背，此线段上，0TVP