第7章 相平衡.ppt

化工热力学Chemical Engineering Thermodynamics
周健
华南理工大学化工与能源学院
第七章
相平衡
我们生活在一个混合物的世界里——我们呼吸的空气、吃的食物以及汽车里的汽油都是混合物,我们随处都可发现生活与由不同化学物质组成的材料有关。
我们做的许多事都涉及物质从一种混合物到另一种混合物的转化,
例如:在肺部,空气中的氧气溶入血液中,而二氧化碳则离开血液进入空气;
在咖啡壶里,水溶性的成分从咖啡颗粒中浸出进入水中;
有的人领带被肉汁弄脏,他会用清洁剂溶解并除去油渍。
在这些普通的日常经历以及生理学、家庭生活、工业等方面的许多例子中,都有一种物质从一相到另一相的转化,这是因为当两相相互接触时,它们倾向于交换其中的成分直至各相组成恒定。这时,我们就说这些相处于平衡状态。
两个相的平衡组成通常有很大的不同,正是这种差别使我们可以利用蒸馏、萃取和其它的相接触操作来分离混合物。
L
G
T
A xB B
B
A
相平衡是一切分离技术及分离设备开发、设计的理论基础和关键。
分离技术:精馏、吸收、吸附、萃取、结晶。
分离技术——精馏
相对挥发度
——单级平衡即可分离
——需上百个分离级
——汽液平衡常数
二、如何得到热力学数据
:易测难测
:需要模型
局部完整
纯物质混合物
二元体系多元体系
由一种热力学性质一种热力学性质
四、相平衡

EOS法
活度系数法
苯-醋酸-水三元体系(醋酸-水汽相有强缔合,苯-水部分互溶)
引言
一、化工热力学的用途
1、可行性分析
2、能量有效利用
3、分离工艺及设备的设计(相平衡)
需要热力学数据,最好是连续的,而不是离散的。
三、建立模型
气体 Z (压缩因子)
气体(逸度系数)
EOS,混合规则
溶液γi(活度系数)
超额性质模型
由Wilson模型计算甲醇-***乙基***体系的相平衡数据
Wilson模型
第七章内容
§ 相平衡判据与相律
§ 汽液平衡的相图
§ 活度系数与组成关系式
§ 汽液平衡计算
§ 相平衡判据与相律
§ 相平衡(Phase Equilibrium)
平衡状态:在没有外界影响的条件下,体系的宏观状态不随时间而改变。
热平衡,力平衡,化学平衡,相平衡。
相平衡
相:指体系中的一个空间均匀部分,其性质与其余部分有区别。
两相接触时,相间将发生物质和能量的交换,直至相的温度、压力、组成不变,此状态即为相平衡。
相平衡时不同相之间的化学位差为零,即化学位相等。
汽液平衡(VLE)、液液平衡(LLE)、固液平衡(SLE)。