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1、合 肥 學(xué) 院Hefei University化工熱力學(xué)過程論文題 目: 汽液平衡的計(jì)算方法系 別:化學(xué)與材料工程系專 業(yè):化學(xué)工程與工藝學(xué) 號(hào): 1303021011 姓 名: 徐磊教師: 高大明2016 年1月汽液平衡的計(jì)算方法摘要: 在恒定的溫度和壓力下,汽液兩相發(fā)生接觸后,吸收質(zhì)由汽相向液相轉(zhuǎn)移,隨液體中吸收質(zhì)濃度的逐漸增高,吸收速率逐漸減小,解吸速率逐漸增大。經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間接觸后,吸收速率與解吸速率相等,即吸收質(zhì)在氣相中的分壓及在液相中的濃度不再發(fā)生變化,此時(shí)汽,液兩相達(dá)到平衡狀態(tài),簡(jiǎn)稱相平衡。國內(nèi)外學(xué)者已建立了多種T、p、x推算y的方法,它們都是在Gibbs-Duhem(G-D)
2、方程的基礎(chǔ)上建立起來的。關(guān)鍵詞:汽液平衡、G-D方程正文: 在計(jì)算時(shí)根據(jù)應(yīng)用G-D方程方式上的不同,可以歸結(jié)為兩大類:其一是直接法,它是將式(1-6.11)表示的逸度的G-D方程同時(shí)應(yīng)用于氣液兩相而得到聯(lián)系T、p、x和y的共存方程,解此共存方程即可實(shí)現(xiàn)由T、p、x推算y的目的;另一種是間接法,它首先計(jì)算過量吉氏函數(shù)Q,根據(jù)Q與活度因子的關(guān)系(隱含了G-D方程)計(jì)算液相活度因子,從而實(shí)現(xiàn)間接計(jì)算氣相組成的目的。1.Q函數(shù)法(間接法) Q函數(shù)法原理汽液平衡時(shí),按判據(jù)式(k=1, , K),如氣相采用逸度因子、液相采用第I種活度因子分別計(jì)算氣液相的非理想性,得 整理上式可得系統(tǒng)總壓p,得. 如果暫時(shí)
3、不考慮、和,則式中除了Q以外,其它的變量就是已輸入的T、p、x。而Q函數(shù)正是T、p、x的函數(shù),式(2-2.3)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)Q函數(shù)的偏微分方程,只要有足夠數(shù)量的一系列T、p、x的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),原則上可以解得Q=Q(T, p, x)。但實(shí)踐上卻有很大困難,因?yàn)閷?dǎo)數(shù)出現(xiàn)在中,是一個(gè)超越型的偏微分方程,沒有解析解,只能通過數(shù)值方法求解。2.直接法 直接法原理直接法是從逸度的Gibbs-Duhem方程出發(fā)建立起來的T、p、x推算y的方法。對(duì)于一個(gè)含有K個(gè)組分的系統(tǒng),其液相逸度的Gibbs-Duhem方程為,當(dāng)處理一系列T、p、x實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí), T、p和均可形式上表達(dá)為液相組成x1、x2、xK-1的函數(shù),上式變
4、為變換求和次序,由于K-1個(gè)dxj可以獨(dú)立變化,其系數(shù)必需等于零,氣液平衡時(shí),代入上式,得其中 Lk和分別是純液體k的蒸發(fā)焓和摩爾體積;和分別是液體混合物的過量摩爾焓和過量摩爾體積,后者很小,一般情況下可以忽略不計(jì)。代入并用Fj表示,j=1, 2, , K-1 因?yàn)閖k是T、p和y的函數(shù),可以寫出代入得上式第二項(xiàng)交換i和k,并整理后得此式共K-1個(gè),每個(gè)式子有三項(xiàng),分別含有yk、T、p隨液相組成變化的偏導(dǎo)數(shù)。由于一系列T、p、x已由實(shí)驗(yàn)提供,如進(jìn)一步輸入Lk、和,jk則由合適的狀態(tài)方程計(jì)算,所需y使用上次迭代值,用適當(dāng)方法求解式,原則上可以直接求得y。對(duì)于對(duì)于二元系,式變?yōu)椋嚎偨Y(jié):通過對(duì)氣液平衡的計(jì)算方法進(jìn)一步的探究我學(xué)習(xí)到了很多新的知識(shí),對(duì)這個(gè)章節(jié)有了更深的理解。參考文獻(xiàn)1 胡英,英徐根,張鴻哲,化工學(xué)報(bào),(2), 153(1979)2 胡英,流體的分子熱力學(xué),高等教育出版社,上海,19833 劉洪來, 英徐根, 胡英,化工學(xué)報(bào),42, 393(1991)4 胡英,近代化工熱力學(xué),上??茖W(xué)技術(shù)文
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