文档介绍：第七章
相平衡
Vapor/Liquid Equilibrium
7 相平衡
在化工生产中,常涉及到平衡问题,如:相平衡、化学平衡、能量平衡等等所谓平衡就是我们所研究的过程是否完成的标准,也就是说平衡是判断一个过程是否完成的标准。许多工业上重要的单元操作,如蒸馏、吸收、萃取等都涉及到两相接触。当不是相平衡时,两相就要发生质量传递,各物种传递速度的大小和系统偏离平衡的程度有关。若偏离程度大,则传递速度就快,否则,传递速度就慢,当达到平衡态时,速度的变化量就等于0。
7 相平衡
汽液平衡精馏
气液平衡吸收
液液平衡萃取
液固平衡结晶、湿法冶金
固固平衡晶型转变
汽固平衡升华、气相沉积
7 相平衡
如何得到平衡数据,一般通过实验来测取所研究体系的平衡数据,但同样存在需要实验设备和时间的问题,因此计算方法的研究同样具有重要意义。如今计算机的发展使计算相平衡,特别是汽液相平衡成为可能。本章着重与讨论汽液相平衡的问题。
7 相平衡
目的:学衡基本规律与计算
要求:
1、了解相平衡的基本概念和规律
2、掌握低压下汽液相平衡的计算
3、了解中压、高压下汽液相平衡的计算
4、学衡数据的热力学一致性检验
7 相平衡
平衡的判据与相律
互溶体系VLE相图
VLE的计算
汽液平衡数据的热力学一致性检验
平衡的判据与相律
1) 物系达到平衡的条件
由平衡的概念我们可以知道,当物系达到平衡时,物系就处于动态平衡,这时质量传递速度的变化量等于0,而物系各个热力学性质的变化量在对应的物系条件下也等于0,即
平衡时
(dU)S, V= 0, (dA)T, V= 0, (dH)S, P= 0, (dG)P, T= 0
平衡的判据与相律
对于封闭体系,满足其中一个条件即为平衡态。但以上判据较复杂,不方便,一般不用。用于判断相平衡的依据常是根据
(dG)P, T= 0
关系式引申出的化学位或逸度的定义来判断
平衡的判据与相律
2) 相平衡的判据
相平衡的判据经常用到的有三个:
⑴(dG)P, T= 0 (7-1)
它表明在给定的温度和压力条件下,平衡态就是所有可能变化达到的自由焓数值中最小的那个状态。这种方法对相平衡来说还不是很方便。
平衡的判据与相律
⑵μiα= μi β= ……= μi π(7-4)
式(7-4)表明,N个组分的系统内,若π个相在均一的温度、压力下达到平衡时,物系内的每一组分在所有各相中的化学位必定相同。从这一平衡关系式可得到相平衡计算中常用的表达式。