文档介绍：第六章相平衡
主讲人:马沛生教授
单位: 天津大学化工学院
天津大学《化工热力学》课程
研究相平衡的目的、意义
1. 确定不同相间组成关系
举例:(1)50%水+50%乙醇的液相,其对应的汽相组成是什么?反之亦然。
(2)用于冷凝器,已知汽相组成,求液相组成。
以上汽液平衡是化工生产中最重要的相平衡。其它如液液平衡、气液平衡、固液平衡
2. 要解决的问题:物系组成、T、p 间的关系
3. 重要性:相平衡理论是精馏、吸收、萃取等分离操作的基础,实际上就是组成与其它物理量的定量关系,也涉及数据可靠性及估算方法。
相平衡基础
平衡判据
各相温度T相等
各相压力p相等
系统等温、等压下,平衡时,可以导出:
混合物中组分i 在各相中的化学势相等,即:
混合物中组分i 在各相中的逸度相等,即:
在模型导出及计算中具有非常重要的应用价值
所谓相律,就是在相平衡状态下,物系的变量之间存在一定互相依赖的关系。描述物系的平衡状态,只需要 f 个变量就可以了。
相律的表达式为:
式中: f 为自由度,N为组元数, 为相数
实例:
(1)水的三相点, f =0
(2)水-水蒸汽平衡, f =1
(3)水-水蒸汽-惰性气体, f =2
(4)乙醇-水汽液平衡, f =2
(5)戊醇-水汽液平衡(液相分层), f =1
相律
互溶系统的汽液平衡
汽液平衡关系表达式
汽液平衡关系表达式
实用计算
平衡相图
高压下汽液(气液)平衡
学衡主要指高压范围或接近临界区域的相平衡。
2. 高压汽液平衡的两个特殊性
3. 高压汽液平衡与中低压下汽液相平衡的区别
a) 定性:了解相图有什么变化
b) 定量:了解计算方法有什么不同
注:汽液平衡(VLE)与气液平衡(GLE)的区别
压力升高,温度相应升高,超过其中一个组分的临界温度Tc。
相图
T-x-y与p-x-y图
y-x图
p-T图
临界点示意图
逆向冷凝与逆相蒸发分析图
湿度线图