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化工热力学第七章3


yiˆiV
/
S
ii
Pi
S
i 1
xi
yiˆiV P
S
ii
Pi
S
输入T,y和模型参数
取所有 ˆVi =1, γi=1
计γi
δγi <ε? 计算P
P C
1

yiˆiV
/
S
ii
Pi
S

i 1
xi
yiˆiV P
S
ii
Pi
S
压 力 计



No
计算PiS,γi和Φis
C
计算 P i xiiS PiS /ˆiV i 1
计算yi和 ˆVi
再次计算P

yi
i xiiS PiS ˆiV P
点 压 力
C
P i xiiS PiS /ˆiV i 1
计 算


No
δP<ε?
Yes
输出P和yi
露点压力计算 进行露点压力计算时的公式为
P C
1
露点压力计算: 指定汽相组成y和温度T,求液相组成x和压力P;
露点温度计算: 指定汽相组成y和压力P,求液相组成x和温度T。
状态方程法计算泡、露点:
yi Ki xi
Ki ˆiL / ˆiV
活度系数法计算泡、露点:
Ki
yi xi
i fi0 ˆiV P
fi0
Pi
s s i
exp ViL (P RT
γ
汽-液平衡计算回顾:
根据独立变量的指定方案不同可以将汽-液平衡计算分 成以下两大类,即泡、露点计算和平衡闪蒸计算。
泡、露点计算的特点是已知温度、压力、汽相组成、 液相组成四者中的两个,去求另两个。
泡点压力计算: 指定液相组成x和温度T,求汽相组成y和压力P;
泡点温度计算: 指定液相组成x和压力P,求汽相组成y和温度T;
结束
No
露点温度计算框图
特殊情况:如果活度系数为1
完全理想系,气相为理想气体,液相为理想液体
气液平衡关系式
Ki
yi xi
i Pi s
P
pyi pis xi i 1, 2, , N
对于二元系:
p p1 p2 x1 p1s x2 p2s x1 p1s 1 x1 p2s
=p2S x1 p1s p2s
Pis )
例1:二元体系丙酮(1)—乙腈(2)服从拉乌尔(Raoult)定律, 使用下表中的蒸汽压数据绘制50 ℃下的P-x-y图和53.3 KPa下的T-xy图 T ℃ 38.45 42.0 46.0 50.0 54.0 58.0 62.33 P1S kPa 53.3 61.1 70.9 82.0 94.4 108.2 124.9 P2S kPa 21.2 24.6 28.9 33.8 39.3 45.6 53.3
计算yi初值 yi Ki xi / Ki xi
计算ΦiL,ΦiV,Ki 和
Ki xi
No 调整P Yes
Yes
Ki xi =1?
No
再次计算yi yi Ki xi / Ki xi
Ki xi 变化?
再次计算ΦiV,Ki 和
Ki xi
7.3.3.2 活度系数法计算泡、露点
状态方程法可以适用各种汽-液平衡的情况。前提是 必须有同时能够准确描绘汽相和液相的状态方程,这 一点在同系物或者非理想性小的场合可以满足。
7.3.3.2.2 中压下的计算方法
中压(0.3-1.0 MPa )是指远离临界点区域的压力
气体非理想 fˆiV ˆ Vi yi P
ˆ Vi 1
Ki
yi xi
i fi0 ˆiV P
对于液相
ln 1
P
T ,x
Vi RT
因为ΔV 很小,忽略压力对活度系数的影响 液相逸度的Poynting factor等于1
对于非理想性大的体系,多使用采用活度系数法。
此时,相平衡计算的基本公式
Ki
yi xi
i fi0 ˆiV P
fi0
Pi
s s i
exp ViL (P RT
Pis )
7.3.3.2.1 低压下的计算方法
低压的范围:界线不明确 非极性低压一般指低于几个大气压
对于强缔合的羧酸混合物,如醋酸-水体系,在 25℃及比1 atm低的多的压力下,汽相逸度系数 已经严重的偏离1
Pyiˆ Vi i xiˆ isPis
Ki
yi xi
i
Pi
S S i
ˆiV P
结合 yi 1 or xi 1 进行泡露点计算
(1) 泡点压力计算
C
P i xiiS PiS /ˆiV i 1
yi
i xiiS PiS ˆiV P
已知:T、 x;求P、y
输入T,x和模型参数
取所有 ˆVi =1
δP<ε?
Yes 输出P和xi
泡点和露点温度计算
T未知,而Φ、γ、Pis均与T有关,较为复杂,迭代。可
以将泡点或露点温度的计算看作一组泡点或露点压力 的计算。
首先假设泡点温度为T0,在该温度下泡点压力计算,
比较计算得到的泡点压力是否和体系压力相等, 如果不等,则调整温度的值,直到求得的泡点压力和 体系压力的差别在误差允许的范围内为止,则此时的 温度就是所求的泡点温度,而汽相组成即为平衡汽相 组成。
特点:汽相的非理想性可以忽略 液相的体积随压力的变化可以忽略不计。 VL<<RT, Poynting校正项等于1
exp p viL dp 1
pis RT
Ki
yi xi
i fi0 ˆiV P
Ki
yi xi
i Pi s
P
低压下泡点压力计算 已知液相组成x和温度T
活度系数只是温度和液相组成的函数,而 饱和蒸汽压只是温度的函数,因此泡点压 力的计算不需迭代。泡点压力的计算公式
对于泡、露点温度的计算,由于活度系数和饱和 蒸气压均与被求温度有关,活度系数还与液相组 成有关,因此必须采用迭代求解
设定T初值
设定P,xi
计算Ki
yi =Kixi
Yes
yi 1?
结束
No
调整T
泡点温度计算框图
露点温度计算
设定T初值
设定P,yi
计算Ki
xi =yi/Ki
xi 1?
调整T
Yes
上节课内容: 泡、露点计算
泡点压力 指定液相组成xT,求汽相组成yP;
泡点温度 指定液相组成xP,求汽相组成yT;
露点压力 指定汽相组成yT,求液相组成xP;
露点温度 指定汽相组成yP,求液相组成xT。
状态方程法计算泡点压力框图
输入T,xi和状态方程所需参数
Tc、Pc、w等;
给P和Ki赋初值。
输出P 和yi
C
P i xi PiS i 1
露点压力计算时的公式 已知汽相组成y和温度T
P C 1
yi / i PiS
i 1
xi
yi P
i PiS
活度系数和所求的液相组成有关,需要迭代
设定γ=1
输入T,yi
计算P
xi
yi P i PiS
重新计算 γ和P
迭代P
No 结
P变化

yes
泡点和露点温度计算
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