实际气体状态方程.ppt

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1、理想气体概念两个假设1：气体分子是一些弹性的，不占有体积的质点2：分子相互之间没有作用力（引力和斥力）实质：是实际气体压力p0或比体积v∞时的极限状态的气体实际气体状态方程工程中常用气体工质1：压力相对较低，压力相对较高，性质接近理想气体（如空气，燃气，湿空气等）2：压力相对较高，温度相对较低，不遵守理想气体性质（如水蒸气，各种制冷工质等）实际气体状态方程范德瓦尔方程BWR方程维里方程范德瓦尔方程简称范氏方程，是荷兰物理学家范德华于1873年提出的一种实际气体状态方程。范氏方程是对理想气体状态方程的一种改进，特点在于将被理想气体模型所忽略

2、的的气体分子自身大小和分子之间的相互作用力考虑进来，以便更好地描述气体的宏观物理性质。研究过程：考虑分子本身体积2：考虑分子间相互作用力建立模型下面以理想气体状态方程为基础，推导范氏方程。若把气体视为由体积无限小、相互之间无作用力的分子组成，这种模型便是理想气体模型，与其相对应的状态方程是：PV=RT若抛弃第一个的假设，把组成气体的分子视为有一定大小的刚性球（其半径称为范德华半径），用b表示这些“球”的体积，上面的方程便改写为：P=在这里，每个分子的“占有体积”v被所谓“排斥体积”v-b代替，反映了分子在空间中不能重叠。若气体被压缩至体积

3、接近分子体积之和（即分子间空隙v-b趋向于0），那么其压强将趋于无穷大。下一步，我们考虑原子对之间的引力。引力的存在会使分子的平均亥姆霍兹自由能下降，减少量正比于流体的密度。但压强的大小满足热力学关系式中A*为每个分子的亥姆霍兹自由能。由此得到，引力使压强减小的量正比于1/v²。记该比例常数为a，可得得出表达式范德华方程具体形式为分子势力范围（占有空间）分子本身体积常用形式为适用范围范氏方程对气-液临界温度以上流体性质的描写优于理想气体方程。对温度稍低于临界温度的液体和低压气体也有较合理的描述。但是，当描述对象处于状态参量空间(P,V,T

4、)中气液相变区（即正在发生气液转变）时，对于固定的温度，气相的压强恒为所在温度下的饱和蒸气压，即不再随体积V（严格地说应该是单位质量气体占用的体积，即比容）变化而变化，所以这种情况下范氏方程不再适用。在流体力学中的应用在流体力学中，范氏方程可以作为可压缩流体（如液态高分子材料）的PVT状态方程。这种情况下，由于比容V变化不大，可将方程简化为：(p+A)(V-b)=CT其中p为压强，V为比容，T为温度，A、B、C均为与对象相关的参数。后人的研究修正雷德利希-邝氏方程雷德利希-邝氏方程于1949年被提出，是对于当时其他物态方程的一个较大的改进

5、形式。由于它相对简单的数学形式，它仍然引起了很多人的兴趣。虽然比范德华方程更优越，但是因为它在涉及液相的情况里表现得不太好，因此不能用于精确计算气液平衡。然而，它仍然可以在涉及单独的液相的情况里发挥作用。当压强对临界压强的比值小于温度对临界温度比值的一半时，即：雷德利希-邝氏方程能够充分胜任计算气相属性。索阿维对雷德利希-邝氏方程的修正这里w是该种物质的偏离系数（英语：Acentricfactor）。索阿维修正的原始形式为：引入α函数是为了与烃的蒸发压强相适应，事实证明这个方程在这些物质的相关计算中更加精确。彭-罗宾逊物态方程这里，w是物

6、质的偏离系数，R是气体常数，Z=PV/RT是压缩因子。彭-罗宾逊方程于1976年被导出，主要是为了以下的几个目的[4]：1.参数应该可以用临界参量和偏离系数表达；2,模型能够在临界状态附近体现较高的精确度，尤其是对于压缩因子和流体密度的计算；3,混杂的规定不应该引用比二元相互作用参量更加复杂的参数，而应该独立于温度、压强和物质组分；4,方程应该能够适用于所有流体（例如天然气）的性质。虽然它总的来说在预测许多流体密度方面表现得更好，但是在大多数部分，彭-罗宾逊方程的效果和索阿维的方程相似，尤其是在针对非极化物质的计算方面。BWR方程维里型方

7、程