化工热力学-总复习(2)主讲李立忠

同学们上课了第四章相平衡热平衡和机械平衡判据1、平衡的判据TTPP吉布斯函数判据GG化学位判据ii逸度判据iiˆˆffLi(VSSSiiiiiiiVˆyPxPexp(PP)RT均）①压力远离临界区2、汽液平衡关系式Li(SiVexp(PP)1RT均）②体系中各组分性质相似Viiˆi1③低压下汽液平衡Viˆ1Si1汽相为非理想气体，液相为非理想溶液（满足条件①）b.理想系统汽相和液相均为理想溶液（满足条件①+②）c.低压下汽液平衡系统汽相为理想气体，液相为非理想溶液（满足条件①+③）d.完全理想系统汽相为理想气体，液相为理想溶液（满足条件①+②+③）（即拉乌尔定律）a.中压下汽液平衡系统VSSiiiiiiˆyPxPSSiiiiiyPxP＝SiiiiyPxP＝SiiiyPxP＝3.汽液平衡常数iiiyKx4.相对挥发度iijjKK11212221KyxKyx5.恒沸点的特点12122xy11xy6.低压下汽液平衡的计算露点温度、露点压力的计算需要进行试差和迭代，泡点温度的计算需要进行试差，不考。只考泡点压力的计算。露点泡点tt二元系统已知液相组成和体系的温度，求体系的泡点压力（沸腾压力）及平衡汽相组成SiBlgPATC①依求得（或直接告知）SiP12②求已知点的活度系数、a.无限稀释溶液活度系数iSS212S11PP1PPxSS121S22PP1PPxb.已知某一点的汽液平衡组成1x1y、11S11yPxP＝12S12(1y)P(1x)P＝12依求得已知点的③求待定系数c.已知恒沸点的恒沸组成11xy12依求得恒沸点的1S1PP＝2S2PP＝a.已知无限稀释溶液活度系数i可求得马古勒斯常数（或范拉尔常数）121Aln212Aln⑴依11221lnln122112lnln1⑵依用迭代法可求得威尔逊常数（计算需迭代，不考，但必须掌握公式）⑴马古勒斯常数211212221xx2Alnlnxx122121212xx2Alnlnxx⑵范拉尔常数22212111xlnA1lnxln21121222xlnA1lnxlnb.已知某一点（或恒沸点）的活度系数⑶对称系统常数1221lnlnAxx④求所求点的活度系数a.马古勒斯方程2121221121lnxA2AAx2212112212lnxA2AAxb.范拉尔方程1212121212AlnAx1Ax2122212121AlnAx1Axc.对称系统方程212lnAx221lnAxd.威尔逊方程(重要，但计算太繁，不考)⑥求汽相组成S1111xPyPS2222xPyP或21y1y7.中压下汽液平衡的计算(不考)8.高压下的汽液平衡(不考)⑤求泡点压力SSSiii111222P(xP)xPxP第五章化工过程的能量分析1、稳定流动系统的热力学第一定律表达式2ScHgzqw22、能量平衡方程式的应用a.对化工机器类：流体流经泵、压缩机、鼓风机、透平机等设备SHqwb.对化工设备类：流体流经换热器、反应器、Hqc.绝热机械：流体流经散热很慢泵、压缩机、鼓风机、透平等设备SHwd.绝热设备：流体流经绝热混合器、绝热反应器以及保温性能好的管道、阀门等设备H0e.高压流体通过节流阀f.流体流经蒸汽喷射泵、喷嘴、扩压管等设备21Hc2管道、阀门、混合器、吸收塔等设备3、熵增原理对于孤立体系，一切可能发生的实际过程都使熵增加。S0孤立不可逆＝可逆tsystsurrSSS0tS0tS0(不可逆)(可逆)tS0(不能进行)flowdS4、熵流体系与环境交换的热量对体系熵变的贡献systflowdSdSsystflowdSdS可逆过程不可逆过程注：体系与环境之间交换的功不会引起熵变。gendS5、熵产生体系内部的不可逆性引起的熵变。gendS0可逆过程gendS0不可逆过程若gendS0则该过程不可能发生systgenflowdSdSdS熵变、熵流、熵产生的关系6、稳流体系熵平衡方程式12genQSSS0T0Qa.绝热过程systgenSSb.可逆过程systflowSSc.绝热可逆过程△S＝0Q＝0WS≠0△H≠0注：节流膨胀过程△H＝0Q＝0WS＝0△S≠0id0systsystWHTS7、稳流体系理想功的计算idW为状态函数8、损失功的计算LactidL0systWTSQL0tWTS（式中tsystsurrSSS）LW0LW0不可逆过程LW0可逆过程若LW0则该过程不可能发生对于消耗能量的工厂，夏天气温高，损失功大；冬天气温低，损失功小。故检修一般安排在夏天，冬天是化工生产的黄金季节。LW不是状态函数损失功与孤立体系的总熵变有关，总熵变越大，损失功越大，因此应该尽量减小过程的不可逆性。9、热力学效率acttidW100%W做功过程idtactW100%W耗功过程actidWWt100%可逆过程：actidWWt100%不可逆过程：10、能量的品位a.高级能量b.低级能量非常温的热能、化学能、物料具有的能c.僵态能量常温下的热能宏观动能、位能、电能、机械能13、有效能a.任一形式的能量都可以看成是由有效能和无效能组成。xuEEEb.当体系处于自然环境状态时，有效能为零。x000E(HH)T(SS)c.稳流体系的有效能e.热的有效能0xQ00TTEQ1lnTTT12、几个关系式x(syst)idEWa.当体系由状态1变到状态2时，体系的有效能变化等于过程的理想功b.不可逆过程中的有效能损失等于损失功LtDWTS0d.功、电能、机械能的有效能xWEWc.无效能增加的量等于有效能减少的量13、蒸汽动力循环透平冷却水冷却水冷凝器泵废热锅炉燃气燃气11098765′4WPWS0ST1234565′明确朗肯循环中，汽轮机作绝热可逆膨胀，水泵作绝热可逆压缩。这两个过程均为等熵过程。状态点145′678910PTHEX（已知）①能量分析水在锅炉中吸热141QHH透平机做功S45WHH乏气在冷凝器中放热065QHH水泵消耗泵功P16WHH循环净功NSP循环热效率N1WQ汽耗率S3600SSCW②有效能分析整个装置的总的有效能损失X7X9X8X10SPD(EE)(EEWW)整个装置的总的有效能效率X8X10SPBX7X9EEWWEE各单体设备的有效能损失X7X1X4X8DEEEE废热锅炉：X4SX5DEEW透平机：X9X6X10X5DEEEE冷凝器：水泵：X6X1PDEEW郎肯循环中，若提高过热蒸汽的压力、温度，降低乏气的压力，可提高热效率。16、蒸汽压缩制冷循环冷凝器蒸发器压缩机节流阀12543TS43251（已知）状态点1245PTH已知：冷冻能力Q单位制冷量：014QHH制冷剂循环量：0QGQ单位制冷剂放热量：142QGHH（）压缩机功率TQN制冷系数：单位制冷剂消耗的功：S21WHH1STSGWNGW(KJh)(KW)3600冷凝器热负荷1QGq强调：制冷循环中，从低温热源吸热，向高温热源放热，蒸发器吸热，冷凝器放热，压缩机消耗外功。谢谢！