氣液平衡的計算x (1)

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： 1303021011 姓 名： 徐磊教師： 高大明2016 年1月汽液平衡的計算方法摘要： 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，此時汽，液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)，簡稱相平衡。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： 在計算時根據(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)計算液相活度因子，從而實(shí)現(xiàn)間接計算氣相組成的目的。1.Q函數(shù)法(間接法) Q函數(shù)法原理汽液平衡時，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

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。對于一個含有K個組分的系統(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， 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dxj可以獨(dú)立變化，其系數(shù)必需等于零，氣液平衡時，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。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，每個式子有三項(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。對于對于二元系，式變?yōu)椋嚎偨Y(jié)：通過對氣液平衡的計算方法進(jìn)一步的探究我學(xué)習(xí)到了很多新的知識，對這個章節(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，(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，42, 393(1991)4 胡英，近代化工熱力學(xué)，上海科學(xué)技術(shù)文