相平衡基础知识概述ppt课件.ppt

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1、第六章相平衡本章主要内容：本章计划学时：6-8（1）：相平衡基础；（2）：互溶系统的汽液平衡关系式;(重点与难点)（3）：中低压下汽液平衡；（4）：高压汽液平衡;（5）：汽-液平衡数据的一致性检验；（6）：平衡与稳定性;（7）：其他类型的相平衡7/29/20211引言相平衡定义及性质：相平衡类型：当各相性质达到稳定,不再随时间发生变化,则达到相平衡。相平衡是动态平衡。汽液平衡（vaporliquidequilibrium,VLE）,用于精馏气液平衡（gasliquidequilibrium,GLE）,用于吸收液液平衡（liquidliquideq

2、uilibrium,LLE）,用于萃取固液平衡（solidliquidequilibrium,SLE）,用于结晶7/29/20212研究相平衡的目的、意义(1)确定不同相间组成关系举例：（a）50％水＋50％乙醇的液相，其对应的汽相组成是什么？反之亦然。（b）用于冷凝器，已知汽相组成，求液相组成。(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。7/29/20213第一节相平衡基础1平衡判据定义:判断多相体系是否达到平衡的热力学

3、条件.在多组元多相体系中,热平衡和机械平衡的判据:7/29/20214对于多相体系:证明:7/29/202152相律相数π讨论:相律是各种平衡系统都必须遵守的规律。(1)甲醇-水二元汽液平衡甲醇-水全浓度下互溶,仅存在一个液相,和一个与之平衡的汽相.π=2(2)戊醇-水二元汽液平衡戊醇-水不能在全浓度下互溶,存在两个液相,和一个汽相.π=3在有限浓度范围内,戊醇-水能够互溶,仅存在一个液相,和一个汽相.π=27/29/20216（1）水的三相点，（2）水－水蒸汽平衡，（3）水－水蒸汽－惰性气体，（4）乙醇－水汽液平衡，（5）戊醇－水汽液平衡（液相

4、分层）实例讨论:f=1-3+2=0f＝1-2+2=1f＝2-2+2=2f＝2-2+2=2f＝2-3+2=17/29/20217第二节互溶系统的汽液平衡关系式汽液平衡关系表达式对汽相:对液相:7/29/202181状态方程法(EquitionsofStates)注意:选择相同的状态方程,且状态方程和相应的混合法则必须同时适应于汽液两相.该方法适用于高压汽液平衡计算.汽、液相逸度均用逸度系数表示7/29/202192活度系数法汽相逸度用逸度系数，液相用活度系数计算7/29/202110注意：常用于中、低压下汽液平衡计算，因为公式推导过程中没有考虑压力

5、对活度系数的影响。7/29/202111讨论:(1)压力远离临界区和近临界区(2)若体系中各组元性质相近时,(3)低压下的汽液平衡:低压下,汽相视为理想气体,有条件(1)+(2),则有条件(1)+(3),则有条件(1)+(2)+(3),则有(1)压力远离临界区和近临界区(2)若体系中各组元性质相近时,(3)低压下的汽液平衡:低压下,汽相视为理想气体,有条件(1)+(2),则有条件(1)+(3),则有条件(1)+(2)+(3),则有7/29/2021127/29/202113汽液平衡计算误差对理论塔板数变化的影响（△y为±1﹪mol）7/29/20

6、21143方法比较7/29/202115第三节中、低压下汽液平衡1中、低压下二元汽液平衡相图（1）基本线型以恒温T下的p-x-y图7/29/202116二元理想混合物系服从Raoult定律（2）理想混合物体系相图7/29/202117吸热、体积增大（3）正偏差与负偏差体系相图正偏差体系相图7/29/202118负偏差体系相图放热、体积缩小7/29/202119（4）共沸体系相图最大压力恒沸物体系，最高点处泡点线与露点线相交。7/29/202120最小压力恒沸物体系，最低点处泡点线与露点线相交7/29/202121（5）液相部分互溶体系相图有些混合

7、物，汽液平衡系统中的液相可能出现部分互溶（即分层液相）的情况，此时，系统实际上是汽液液三相平衡。由于汽液液平衡时=3，其中直线代表的是汽液液三相平衡温度，在此温度之上，存在着两个局部范围的汽液平衡，在此温度之下，是液液平衡。7/29/2021222中低压下泡点和露点的计算7/29/202123(3)等温泡点计算:（T,xi→p,yi）(4)等温露点计算:（T,yi→T,xi）(2)等压露点计算:等压下，求与已知汽相成平衡的小液滴组成yi和平衡温度T（p,yi→T,xi）(1)等压泡点计算:等压下，求与已知液相成平衡的小气泡组成yi和平衡温度T（

8、已知p,xi→T,yi）计算分类:7/29/202124（1）泡点压力和组成计算(BUBLP)(T,xi→p,yi)7/29/20212