雙組分溶液氣液相平衡計算方法

⑴ 化工熱力學不同體系氣液平衡的計算方法

對於理想氣體在沒有相變沒有化學變化時ΔG=ΔH-Δ(TS)、ΔF=ΔU-Δ(TS)，而理想氣體等溫過程的ΔH=0，ΔU=0。所以二者相等是正確的 但是△G=0成立的條件是等溫等壓可逆相變 物理化學中公式都是有適用條件的，條件合適才能用。

⑵ 請汽液平衡計算的狀態方程法的適用范圍及特點

摘要 由於基於溶液理論推導出的活度系數表達式未考慮壓力對活度系數的影響，因此，基於活度系數法建立的汽液相平衡方程只適用於中、低壓范圍的汽液相平衡計算。

⑶ 相平衡常數怎麼計算

定義：在一定溫度下，一定組成的氣液平衡系統中，某一組分（例如共A，B兩組份）在該溫度下的飽和蒸氣與混合液體蒸氣壓的比值K=pa/p。並且，在一定溫度和壓力下，氣液兩相達到平衡狀態時，氣相中某一組分的分子成分與其液相中的分子成分的比值，同樣是一個相平衡常數ya=K*a。工程上常利用相平衡常數計算液化石油氣的氣相組成和液相組成。
式中：a均為下標；
pa表示液相上方A組分的蒸汽壓；
p表示純組分A的飽和蒸汽壓；
K表示相平衡常數。

⑷ 汽液相平衡是X、Y能用什麼公式算出

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汽液相平衡計算方法可以概括為兩類：單方程法（汽液相逸度均用逸度系數表示）；多方程法（汽相逸度用逸度系數表示而液相逸度用活度系數表示）。

3 單方程法
即狀態方程法：只用一個狀態方程來同時計算汽液兩相的逸度。狀態方程又包括立方型狀態方程和多參數狀態方程。
3.1 立方型狀態方程
立方型狀態方程可以展開成體積（或密度）的三次方。此類方程參數不多，靈活性大，還可進行手算。它們的共同特點是可以將壓力表現為斥力項和引力項兩個部分， Abott將現有立方型狀態方程歸納為普遍化形式：
3.1.1 兩參數狀態方程
早期此類方程有準確度不高但形式簡單的van der Waals方程。立方型狀態方程的現代發展起始於RK方程，它適用於氣相，在計算非極性和弱極性化合物時，准確度比vdW方程有很大提高，但對多數強極性化合物仍有較大偏差。Soave改進RK方程得到的SRK方程適合汽液兩相的計算，特別是用以計算純烴或烴類混合物系統的汽液平衡精度較高，故在工業上獲得了廣泛應用。West和Erbar曾驗算其應用於輕烴體系，並報道該方程用於汽液平衡是相當精確的。與SRK方程一樣，在工程相平衡計算中常用的方程還有PR方程。後者在預測液體摩爾體積時更優越。後來，Stryjek和Vera又對PR方程做了兩次修正，並分別命名為PRSV和PRSV2。它們在計算精度上較原PR方程有所改進。Twu在RK和PR方程上也提出了RK-Twu和PR-Twu方程，在計算蒸氣壓時其精度較PR及PRSV方程有較大改進。
3.1.2 三參數狀態方程
三參數狀態方程有Patel和Teja提出的PT方程，Harmens-Knapp方程，Lee-Erbar-Edmister方程等。其中PT方程計算一些極性和非極性純物質的飽和氣體和液體密度，平均偏差較小，計算輕烴，醇水等體系的汽液平衡效果也較好。三參數方程可以得到與物質有關的臨界壓縮因子，參數多，有利於提高方程的准確度，但也給方程的簡明性和易算性帶來了損失。
近20多年來，對立方型狀態方程的改進更是愈演愈烈，引力項和斥力項兩個方面都有較大進展，但不應該將它們分開對待，郭天民等曾評述「單獨對van der Waals斥力項改進是不夠的，對於引力項也需作相應的改進」。
一般認為，方程參數更多的高次型狀態方程，適用的范圍更大，准確性更高。但計算量和復雜性往往也隨著增大。在電算技術高度發達的今天，多參數方程的實際應用和研究受到重視。
3.2 多參數狀態方程
Virial方程具有堅實的理論基礎。一般用其兩項截斷式，在T<Tc時，p<1.5MPa時用於一般真實氣體p-V-T的計算已足夠准確。當T>Tc時，壓力還可適當提高。BWR方程是第一個能在高密度區表示流體p-V-T性質和計算汽液平衡的多參數方程。烴類計算時，比臨界密度大1.8~2倍的高壓條件下，方程的平均誤差也僅為0.3%左右，但它不能用於含水體系。MH方程數學形式整齊，不僅准確度高，而且適用范圍廣，能用於包括非極性至強極性的化合物 。其改進形式MH-81方程能同時用於汽液兩相，用於計算烴類和非烴類氣體時均令人十分滿意，一般誤差小於1%。對許多極性物質如NH3、H2O在較高p、T下，都可以得到精確的結果，目前它已成功用於合成氨的工藝計算。在BWR方程基礎上提出的BWRS方程[8]，參數增多，應用范圍擴大，對比溫度可以低到Tr=0.3，在比臨界密度高達3倍的條件下也可計算氣體關系。對輕烴氣體、CO2、H2S和N2的計算誤差在0.5%~2.0%之間。BWRS方程不斷改進，現已有12參數型，20參數型和25參數型，由於參數增加，准確性也不斷提高，使用范圍也不斷增大，但方程形式更加復雜。
對於狀態方程，劉家祺曾做了這樣的評述：修正RK方程的SRK和PR方程，形式簡單，計算精度提高；BWRS方程計算復雜，在大多數情況下，K值計算精度與PR和SRK方程相當，特點是適用於含H2和H2S的氣體混合物。汪文川等[15]對PR方程進行改進，修正的方程在對氫烴二元系統的汽液平衡計算時，精度高於Mathias的修正SRK方程和Chao等人的CCOR方程。陳鍾秀等總結：狀態方程可精確地代表相當廣泛范圍內的p-V-T數據，從而大大減少實驗測定的工作量；用狀態方程計算高壓汽液平衡時的簡捷、准確、方便，是其他方法不能與之相比的。

4 多方程法
即活度系數法（或活度系數加逸度系數法）：用前面的狀態方程來計算汽相逸度，而液相逸度用活度系數方程來表示。這就牽涉到活度系數的計算。活度系數的計算大致可分為以下三種類型。
4.1 Wohl型方程
此類方程是在正規溶液的基礎上得出的。由於Margules方程在計算活度系數時對稱性不理想，Redlich和Kister將其作級數展開後，寫出與之等價的Redlich-Kister展開式。一般的汽液平衡數據，僅需要兩個或至多三個參數，高度復雜的醇烴溶液，需要四個參數。需幾個參數才能充分表達一個二元溶液的活度系數可作為溶液復雜性的一個標志。它是目前還在使用的經驗式中的較好者，可以描述理想溶液、正規溶液等不同類型的體系。另外，同樣屬於經驗式的還有van Laar方程，它們比較適用於組元性質相差不太大的體系，至於選用哪個方程更合適，並無明確界定。van Laar方程的推導表明，它們應該適用於比較簡單的液體，特別是非極性液體。
Scatchard-Hildebrand正規溶液方程的優點是僅需純物質的性質即可預測混合物組元的活度系數，而無需進行混合物的汽液平衡測定；缺點是能適用的體系不多。同一時期的還有Scatchard-Harmer方程，它比van Laar方程和Margules方程的假設似乎更合理，但其相對更復雜一些，在汽液平衡計算中很少使用。
Wohl型方程可通過增加項數的方法來提高關聯精度，還能推廣到多元系。它雖不是從嚴格的理論推導得出，但具有很大的靈活性，能將早期提出的一些著名模型如van Laar，Margules，Scatchard-Hamer等統一於一個總的模型之內。
前面幾個方程形式簡單，計算方便。從簡化條件上看，分子體積相差不多時選擇Margules方程，實際它也可應用於其他溶液。各方程的使用也無明確的選用准則，尤其是前兩個方程，即使是非理想性較強的二元混合物，包括部分互溶物系，也經常能得到滿意的結果。但若沒有三元或比較高級的相互作用參數，這些方程不能用於多元物系。此外，對於含有強極性組分、非理想性很高的系統，Wohl型方程往往難以發揮作用。
4.2 局部組成概念模型
這類方程大多以無熱溶液作為基礎。Flory和Huggins在似晶格模型的基礎上，採用統計力學的方法導出無熱溶液模型。無熱溶液其實是不存在的。
Flory-Huggins方程根據嚴格的液體混合物理論導出，方程中的參數具有明確的物理意義，而且利用純物質的物性數據就能夠確定參數的數值，雖然適用范圍並不很廣，但可作為發展其他活度系數方程的基礎。
Wilson方程引入了局部組成的概念，實質上只是Flory-Huggins理論方程的經驗推廣，Wilson參數具有半理論的物理意義，但僅由二組分系統數據即可預測多組分系統的行為。這是Wilson方程優於早期多元活度系數方程的重要體現。由於其不能用於部分互溶體系，後來又出現了許多修改的Wilson方程，如多參數Wilson方程，Tsuboka-Kalayama-Wilson和Enthalpic Wilson等方程。
Renon和Prausnitz將Wilson的局部組成表達式修改成與Guggenheim的似化學理論（quasi-chemical）相符的形式，並在Scott的雙流體理論的基礎上提出了NRTL模型，即非隨機雙液相模型。當引入的非隨機參數分別選取0.2，0.3，0.4或0.47後，NRTL仍可視為與其他方程一樣的兩參數方程。NRTL方程可描述部分互溶體系的液液平衡。
對於中等非理想系統，NRTL方程並不優於較簡單的van Laar方程和三尾標的Margules方程。可是，對於高度非理想混合物特別是部分互溶系統，只要小心回歸數據以求得可調參數，NRTL方程常能提供對實驗數據的很好表達。
UNIQUAC方程把活度系數分為組合及剩餘兩部分，分別反映分子大小和形狀對活度系數的貢獻及分之間交互作用對活度系數的貢獻。此式精度高，通用性好。但其微觀參數對於某些化合物無法提供。
局部組成模型比Wohl型方程有很大改進，能用二元參數直接推算多元汽液平衡，並且後兩個方程還能關聯液液平衡。UNIQUAC方程與前面兩個方程相比，雖要復雜一些，但它有更好的理論基礎，參數隨溫度變化較小，且可以應用於聚合物溶液。1975年後，對UNIQUAC方程又有許多改進，提高了該方程的關聯精度。
由於文獻和手冊中收集的數據有限，而工業上所處理的物系極為廣泛，前面所述兩種模型仍需進行實驗測定。以基團貢獻概念建立的基團貢獻法對減少實驗或不需實驗測定來計算活度系數做出了貢獻。
4.3 基團貢獻概念模型
基團貢獻法是以早期Langmuir獨立作用原理為基礎，將基團作用思想推廣到混合物具有重要的意義，因為化合物的數目雖然非常之大，但在化學工業中遇到的成百上千種多組元液體混合物，其行為可由幾十個基團的性質加以描述。
Derr和Deal提出的ASOG法不僅能推算二元系的汽液平衡，也可推算多元汽液平衡，而且還能用於液液平衡，固液平衡等。值得注意的是，不同作者採用不同的基團劃分方法，得出的是不同基團對的相互作用參數。
ASOG法可以在為數較少的基團配偶參數基礎上計算出眾多體系的汽液平衡數據，這在理論和實踐上都具有很重要的意義。Fredenslund等吸取ASOG模型和UNIQUAC模型各自的優點，並把兩者很好的結合起來，建立了UNIFAC模型。
其組合部分與UNIQUAC基本一致，剩餘部分則與ASOG法相差不多，不過這里符號的含義則是以相應的基團為對象定義的。該方程雖然計算精度不如Wilson方程，但其從基團參數出發來推算混合物性質，具有廣泛性和應用靈活的特點，在缺乏實驗數據時，還可通過含有同種基團的其他系統的實驗數據來預測未知系統的活度系數，使物質物性的預測大為簡化。
4.4 活度系數法小結
DECHEMA資料庫考察了Margules、van Laar、Wilson NRTL和UNIQUAC五種活度系數模型對3563組體系數據的擬合，這是目前對活度系數模型最為全面的考核之一。Wilson方程在其中擬合效果最佳。
下面再對活度系數模型作一個小結：（1）早期的Wohl型方程形式簡單，特別適合定性分析，且能描述二元混合物中的部分互溶體系，但計算多元物系時需要更多參數；（2）Wilson方程也比較簡單，對含極性和非極性組分的計算結果都令人滿意，相互作用參數隨溫度影響小，由二元體系數據即可計算多元汽液平衡。其改進形式還可應用於液液平衡；（3）NRTL方程對二元和多元物系的汽液平衡和液液平衡效果都比較理想，缺點是第三參數還需從化學性質估計；UNIQUAC方程更加復雜，但可應用於分子大小差別較大尤其是目前廣泛研究的聚合物溶液；（4）UNIFAC方程將基團看成是構成分子的獨立功能單元，對基團劃分的隨意性導致應用不便，但在預測缺乏數據的物系時，有時仍然是唯一可行的。它的應用已擴展到聚合物溶液、弱電解質溶液等。從數據關聯、參數選定和整理的工程角度來看，UNIFAC可稱為當前化工研究中最系統最詳細的工作之一。

⑸ 求化工原理知識點提要

一、流體力學及其輸送

1.單元操作:物理化學變化的單個操作過程，如過濾、蒸餾、萃取。

2.四個基本概念:物料衡算、能量衡算、平衡關系、過程速率。

3.牛頓粘性定律:F=±τA=±μA/dy，(F:剪應力;A:面積;μ:粘度;/dy:速度梯度)。

4.兩種流動形態:層流和湍流。流動形態的判據雷諾數Re=ρ/μ;層流-2000-過渡-4000-湍流。

5.連續性方程:A1u1=A2u2;伯努力方程:gz+p/ρ+1/2u2=C。

6.流體阻力=沿程阻力+局部阻力;范寧公式:沿程壓降:Δpf=λlρu2/2d，沿程阻力:Hf=Δpf/ρg=λl
u2/2dg(λ:摩擦系數);層流時λ=64/Re，湍流時λ=F(Re，ε/d)，(ε:管壁粗糙度);局部阻力hf=ξu2/2g，(ξ:局部阻力系數，情況不同計算方法不同)

7.流量計:變壓頭流量計(測速管、孔板流量計、文丘里流量計);變截面流量計。
8.離心泵主要參數:流量、壓頭、效率、軸功率;工作點(提供與所需水頭一致);安裝高度(氣蝕現象，氣蝕餘量);泵的型號(泵口直徑和揚程);氣體輸送機械:通風機、鼓風機、壓縮機、真空泵。

二、非均相機械分離

1.顆粒的沉降:層流沉降速度Vt=(ρp-ρ)gdp2/18μ，(ρp-ρ:顆粒與流體密度差，μ:流體粘度);重力沉降(沉降室，H/v=L/u，多層;增稠器，以得到稠漿為目的的沉澱);離心沉降(旋風分離器)。

2.過濾:深層過濾和濾餅過濾(常用，助濾劑增加濾餅剛性和空隙率);分類:壓濾、離心過濾，間歇、連續;濾速的康采尼方程:u=(Δp/Lμ)ε3/5a2(1-ε)2，(ε:濾餅空隙率;a:顆粒比表面積;L:層厚)。

三、傳熱

1.傳熱方式:熱傳導(傅立葉定律)、對流傳熱(牛頓冷卻定律)、輻射傳熱(四次方定律);熱交換方式:間壁式傳熱、混合式傳熱、蓄熱體傳熱(對蓄熱體的周期性加熱、冷卻)。

2.傅立葉定律:dQ= -λdA ，(Q:熱傳導速率;A:等溫面積;λ:比例系數; :溫度梯度);
λ與溫度的關系:λ=λ0(1+at)，(a:溫度系數)。

3.不同情況下的熱傳導:單層平壁:Q=(t1-t2)/[b/(CmA)]=溫差/熱阻，(b:壁厚;Cm=(λ1-λ2)/2);
多層平壁:Q=(t1-tn+1)/ [bi /(λiA)];單層圓筒:Q=(t1-t2)/[b/(λAm)]，(A:圓筒側面積，C=
(A2-A1)/ln(A2/A1)); 多層圓筒:Q=2πL(t1-t n+1)/ [1/λi [ln(ri+1/ri) ]。

4.對流傳熱類型:強制對流傳熱(外加機械能)、自然對流傳熱、(溫差導致)、蒸汽冷凝傳熱(冷壁)、液體沸騰傳熱(熱壁)，前兩者無相變，後兩者有相變;牛頓冷卻定律:dQ=hdAΔt，(Δt>0;h:傳熱系數)。

5.吸收率A+反射率R+透射率D=1;黑體A=1，鏡體R=1，透熱體D=1，灰體A+R=1; 總輻射能E=Eλdλ，(Eλ:單色輻射能;λ:波長);
四次方定律:E=C(T/100)4=εC0(T/100)4，(C:灰體輻射常數;C0:黑體輻射常數;ε=C/C0:發射率或黑度);
兩物體輻射傳熱:Q1-2=C1-2φA[(T1/100)4-(T2/100)4]，(φ:角系數;A:輻射面積;C1-2=1/[(1/C1)+(1/C2)-(1/C0)])

6.總傳熱速率方程:dQ=KmdA，(dQ:微元傳熱速率;Km:總傳熱系數;A:傳熱面積);
1/K=1/h1+bA1/λAm+A1/h2A2，(h1，h2:熱、冷流體表面傳熱系數)。

7.換熱器:夾套換熱器、蛇管式換熱器、套管式換熱器、列管式換熱器。

四、蒸餾

1.蒸餾分類:操作方式:連續蒸餾、間歇蒸餾;對分離的要求:簡單蒸餾、平衡蒸餾(閃蒸)、精餾、特殊精餾;壓力:常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓蒸餾;組分:雙組分蒸餾和多組分蒸餾(精餾)，常用精餾塔。

2.雙組分溶液氣液相平衡:液態泡點方程:xA=[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)]，(xA:液態組分A的摩爾分數;p
(t):壓強關於溫度的函數); 氣態露點方程:yA=pA/p=[pA(t)/p]×[p-pB(t)]/[pA(t)-pB(t)];
平衡常數KA=yA/xA，理想溶液:KA=p°A/p，即組分飽和蒸氣壓和總壓之比;
揮發度:υA=pA/xA，相對揮發度:αAB=υA/υB，最終可導出氣液平衡方程:y=αx/[1+(a-1)x]; 氣液平衡相圖:p-x圖(等溫)
、t-x(y)圖(等壓)、x-y圖。

3.平衡蒸餾:qn(F)，xF加熱至泡點以上tF，減壓氣化，溫度達到平衡溫度te，兩相平衡qn(D)，yD和qn(W)，xW;
物料衡算:yD=qxW/(q-1)-xF/(q-1)，(液化率:q=qn(W)/qn(F));
熱量衡算:tF=te+(1-q)γ/Cp,m，(Cp,m:原液的摩爾定壓熱容;γ:原液的摩爾氣化潛熱);平衡關系:yD=αxW/[1+(α-1)xW]。

4.簡單蒸餾:持續加熱至釜液組成和餾出液組成達到規定時停止; 關系式:ln[n(F)/n(W)]=
{ln(xF/xW)-αln[(1-xF)/(1-xW)]}/(α-1); 總物料衡算:n(F)=n(W)+n(D);易揮發組分衡算:n(F)xF
=n(W)xW+n(D)xD; 推出:xD= [n(F)xF-n(W)xW]/[n(F)-n(W)]。

5.精餾:多次部分氣化部分冷凝(連續、間歇)，泡點不同採取不同的壓力操作，塔板數從上至下記;
塔頂易揮發組分回收率:ηD=qn(D)xD/qn(F)xF×100%，釜中不易揮發組分回收率:ηW=qn(W)(1-xW)/[qn(F)(1-xF)]×100%;
精餾段總物料衡算:qn(V)=qn(D)+qn(L);精餾段易揮發組分衡算:qn(V)yn+1=qn(D)xD+qn(L)xn;(V:各層上升蒸汽量;D:塔頂餾出液量;L:各板下降的液量;yn+1:第n+1塊板上升的蒸汽中易揮發組分的摩爾分數;xn:第n塊板下降的液體中易揮發組分的摩爾分數)，精餾段操作線方程:yn+1=Rxn/(R+1)
+xD/(R+1)，(迴流比R= qn(L)/qn(D));
提餾段段總物料衡算:qn(L』)=qn(V』)+qn(W);提餾段易揮發組分衡算:qn(L』)x』m=qn(V』)y』m+1 +qn(W)xW
;(W:釜液量)，提餾段操作線方程:y』m+1= qn(L』)x』m/qn(V』)-qn(W)xW/qn(V』);
總的物料衡算:qn(F)+qn(V』)+qn(L)=qn(V)+qn(L』)，乘上各焓值Hx即為熱量衡算，qn(V)=qn(V』)+(1-q)qn(F)，(精餾進料熱狀態參數q=(HV-HF)/(HV-HL)，即單位原料液變為飽和蒸汽所需要的熱量與單位原料液潛熱之比);
進料方程:y=qx/(q-1)-xF/(q-1);理論塔板的計算逐板法和圖解法，迴流比R增大理論塔板數減小，解析法:全迴流理論塔板數Nmin={lg[xD(1-xw)/[xw(1-xD)]]}/lgam-1，(am:全塔平均揮發度);
最小迴流比Rmin=(xD-yq)/(yq-xq)，(xq，yq:進料時)，R實=(1.1-2.0) Rmin; 全塔效率ET為理論塔板數與實際塔板數之比;
間歇精餾:分批精餾，一次進料待釜液達到指定組成後，放出殘液，再次加料，用於分離量少而純度要求高的物料，每批精餾氣化物質的量n(V )=
(R+1)n(D)，所需時間τ=n(V)/qn(V); 特殊精餾:恆沸精餾(加第三組分，形成新的低恆沸物，增大相對揮發度)
、萃取精餾(加第三組分，增大相對揮發度)、加鹽萃取精餾、分子蒸餾(針對高分子量、高沸點、高粘度、熱穩定性極差的有機物)。

五、吸收

1.吸收劑的要求:對溶質的溶解度大，對其他成分溶解度小、易於再生、不易揮發、粘度低、無腐蝕性、無毒不易燃、價低，吸收率η=(mA除/mA進)×100%≈[
(y1-y2)/y1]×100%，(y1，y

2:進塔和出塔混合氣中A的摩爾分數)。

3.稀溶液中亨利定律:c*A=HpA，(c*A:溶解度;H:溶解度系數;pA:氣相分壓);p*A=ExA，(xA:液相中溶質摩爾分數;E:亨利系數);y*=mx，(平衡常數m=E/p);E=ρs/HMs，(ρs，Ms:純溶劑密度和相對分子質量)。

4.費克定律:jA=-DABdcA/dz，(jA:擴散速率;DAB:組分A在組分B中的擴散系數;dcA/dz:組分A在擴散方向z上的濃度梯度);
等分子擴散速率:NA= jA=D(pA,1-pA,2)/RTz;單向擴散:NA=D(pA,1-pA,2)p/RTz
pB,m，(p/pB,m:漂流因子，pB,m=
(pB,2-pB,1)/ln(pB,2/pB,1)，即對數平均值);同理，NA=D(cA,1-cA,2)c/zcB,m。

5.吸收塔操作線方程:qn(L)/qn(V)=(y1-y2)/(x1-x2)，(qn(V):二元混合氣摩爾流量;qn(L):液相摩爾流量;x，y:任意一截面液氣相摩爾流量);
最小液氣比[qn(L)/qn(V)]min=(y1-y2)/(x*1-x2),qn(L)/qn(V)= (1.1-2.0) [qn(L)/qn(V)]min;
低濃度時填料塔高度h=qn(V) [dy/(y-y*)]/KyaS=qn(L)
[dx/(x*-x)]/KxaS=NOGHOG=NOLHOL，(K:傳質系數;S:塔截面積;a:單位體積填料有效接觸面積;NOG=
[dy/(y-y*)]:氣相總傳質單元數;HOG =qn(V)/KyaS:氣相總傳質單元高度);
相平衡線為直線時:NOG=ln[(1-S』)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S』]/(1-S』)，NOL=ln[(1-A)(y1-mx2)/(y2-mx2)+A]/(1-A)，(吸收因數:A=1/S』=
qm(V)/mqm(V))。

6.填料塔:液體上進下出，氣體下進上出，其中設有液體在分布器，可使其均勻分布於填料表面，塔頂可按轉除末器。

六、乾燥

1.絕對濕度δ=0.622pV/(p-pV)，(pV:水蒸汽分壓);相對濕度φ=
pV/pS，(pS:水蒸汽飽和分壓);濕焓I=Ig+δIv，(Ig:絕干空氣的焓;Iv:水蒸汽的焓)。

2.物料的干基濕含量X=m水/m絕干，是基濕含量ω=m水/m總×100%，ω=X/(1+X);物料分類:非吸濕毛細孔物料、吸濕多孔物料和膠體無孔物料;物料與水分:總水分、平衡水分、自由水分、非結合水分、結合水分。

3.乾燥過程物料衡算:qm,c(X1-X2)=qm,L(δ2-δ1)=qm,W，(qm,c:絕對乾料的質量流量;qm,L:絕干空氣質量流量;qm,W:乾料蒸發出水分的質量流量)，即濕物料減少水分等於干空氣中增加的水分;
熱量衡算:q=qD+qP=qm,L(I2-I0)+qm,c(I』2-I』1)+qL，(qD:單位時間乾燥器熱量;qP:單位時間預熱氣熱量;qL:單位時間熱損失;I2:出乾燥器的空氣的焓;I0:進預熱器的空氣的焓;I』2，I』1:進出乾燥器物料的焓)，qD=qm,L(I1-I0)
=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t0)，qD=qm,L(I2-I1)+qm,c(I』2-I』1)+qL;
乾燥器熱效率:η=qd/qP×100%，(qd=qm,L(1.01+1.88δ0) (t1-t2))。

4.乾燥速率U=h(t-tW)/rtw，(h:對流表面傳熱系數;t:恆定乾燥條件下空氣平均溫度;tW:初始狀態空氣濕球溫度;r:飽和蒸汽冷凝潛熱);
恆速乾燥階段時間:τ1=qm,c(X1-Xc)/UcS，(Xc:臨界濕含量;S:乾燥面積)，降速乾燥階段時間:τ2=qm,c(Xc-X*)ln[(Xc-X*)/(
X2-X*)]/UcS。

5.乾燥器分類:廂式乾燥器、隧道乾燥器、轉筒乾燥器、帶式乾燥器、轉鼓乾燥器、噴霧乾燥、流化床乾燥器、氣流乾燥器、微波高頻乾燥。

七、新型分離技術

1.超臨界萃取:以超臨界流體作萃取劑(密度接近於液體，而粘度接近於氣體，擴散系數位於兩者之間)，其具有很強的選擇性和溶解能力，傳質速率大;流程可分為:等溫法、等壓法和吸附吸收法。

2.膜分離技術:微濾、超濾、納濾、反滲透、透析、電滲析、氣膜膜分離、滲透氣化(溶質發生相變化，再透過側以氣相狀態存在)。

⑹ 相平衡方程是

相平衡方程是指對於雙組分物系，表示互成平衡的氣液兩相組成間的關系。

相平衡方程表達式：y=αx/(1+(α-1)x)，或x=y/(α-(α-1)y)，式中，x——液相中易揮發組分的摩爾分數；y——氣相中易揮發組分的摩爾分數；α——兩組分的相對揮發度。若知道相對揮發度α的數值，由相平衡方程即可得到氣液平衡時易揮發組分濃度（y—x）的對應關系。

相關信息：

相圖展示了在不同壓力與溫度下，一種物質最穩定的相。下圖展示了水的相圖，可以看到水的相大致分為了三種（未被展出的是最左側的冰與右側的臨界點）。值得注意的是，我們平常所說的水的熔點（0℃）與沸點（100℃）都是建立在一個大氣壓強下的。對於以下的相圖，可以看作以一個大氣壓為起點水平切割圖像。我們可以大致看到，這條水平線與藍色相邊界線的兩交點，即熔點與沸點分別0℃與100℃。

⑺ 雙組分理想溶液的氣液相平衡遵循什麼規律

雙組分溶液的氣液平衡是什麼?對精餾有何作用

汽液相平衡,是指溶液與其上方蒸汽達到平衡時氣液兩相間各組分組成的關系.
理想溶液的汽液相平衡服從拉烏爾(Raoult)定律.
因此對含有A、B組分的理想溶液可以得出：
PA=PAoxA
(6-1a)
PB=PBoxB= PBo（1-xA）
（6-1b)
式中：PA,PB ——溶液上方A和B兩組分的平衡分壓,
Pa； PAo,PBo——同溫度下,純組分A和B的飽和蒸汽壓,
Pa；
xA,xB——混合液組分A和B的摩爾分率.
理想物系氣相服從道爾頓分壓定律,既總壓等於各組分分壓之和.
對雙組分物系：
P=PA+PB
（6-2）
式中：
P——氣相總壓,Pa；
PA和PB —A,B組分在氣相的分壓,Pa.
根據拉烏爾定律和道爾頓分壓定律,可得泡點方程：
o A oBAPPppx



（6-4）式
（6-4）稱為泡點方程,該方程描述平衡物系的溫度與液相組成的關系.
可得露點方程式：
o BoAo B oAAppppppy



6-5 式（6-5）稱為露點方程式,該方程描述平衡物系的溫度與氣相組成的關系.
在總壓一定的條件下,對於理想溶液,只要溶液的飽和溫度已知,根據A,B組分的蒸氣壓數據,查出飽和蒸汽壓PA0,PB0,則可以採用式（6-4）的泡點方程確定液相組成xA,採用式（6-5）的露點方程確定與液相呈平衡的氣相組成yA
-------------------
氣液相平衡以及相平衡常數的物理意義是什麼?
相就是指在系統中具有相同的物理性質和化學性質的均勻部分，不同相之間往往有一個相界面把不同的相分開，例如，液相和固相，液相和氣相之間。在一定的溫度和壓力下，如果物料系統中存存兩個或兩個以卜的相．物料在各相的相Xi量以及物料中各組分在各相中的濃度不隨時間變化，我們稱此狀態叫相平衡。在蒸餾過程中，當蒸氣未被引出前與液體處於某一相同的溫度和壓力下，並且相互密切接觸，同時氣相和液相的相對量以及組分在兩相中的濃度分布都不再變化，稱之為達到了相平衡（氣一液相平衡）。
相平衡時系統內溫度、壓力和組成都是一定的，一個系統中氣液相達到平衡狀態有兩個條件：①液相中各組分的蒸汽分壓必須等於氣相中同組分的分壓；各組分在單位時間內汽化的分子數和冷凝的分子數就相等；②液相的溫度必須等於氣相的溫度，否則兩相間會發生熱交換，當任一相的溫度升高或降低時，勢必引起各組分量的變化。這就說明在一定溫度下，氣液兩相達到相平衡狀態時，氣液兩相中的同一組分的摩爾分數比衡定。相平衡方程如下式：
yA=kAXA式中yA-組分在氣相中的摩爾分率；XA-組分在液相中的摩爾分率；kA-組分的平衡常數。
氣液兩相平衡時，兩相溫度相等，此溫度對氣相來說，代表露點溫度；對液相來說，代表泡點溫度。
氣液平衡是兩相傳質的極限狀態。氣液兩相不平衡到平衡的原理，是氣化和冷凝、吸收和解吸過程的基礎。例如，蒸餾的最基本過程就是氣液兩相充分接觸，通過兩相組分濃度差和溫度差進行傳質傳熱，使系統趨近於動平衡，這樣經過塔板多級接觸，就能達到混合物組分的最大限度分離。
氣液相平衡常數K是指氣液兩相達到平衡時，在系統的溫度、壓力條件下，系統中某一組分i在氣相中的摩爾分率Yi與液相中的摩爾分率戈，的比值。即
Kt=Yi/X,
相平衡常數是石油蒸餾過程相平衡計算時最重要的參數，對於壓力低於0.3MPa的理想溶液，相平衡常數可以用下式計算：
Kt=Pi/PK,=P;/P
式中P?-i組分在系統溫度下的飽和蒸氣壓，Pa;
P-系統壓力，Pa。
對於石油或石油餾分，可用實沸點蒸餾的方法切割成為沸程在10~30℃的若干個窄餾分、把每個窄餾分看成為一個組分——假組分，藉助於多元系統氣液相平衡計算的方法、進行石油蒸餾過程中的氣液相平衡的計算。

⑻ 對於中底壓下二元混合物的汽液平衡簡述實際工程中泡點溫度與組成的計算過程

完全互溶雙液系氣液平衡相圖的繪制 報告人： 同組人： 實驗時間2010年05月24日 一．實驗目的 1．測定常壓下環己烷－乙醇二元系統的氣液平衡數據,繪制沸點－組成相圖. 2．掌握雙組分沸點的測定方法,通過實驗進一步理解分餾原理. 3．掌握阿貝折射儀的使用方法. 二．實驗原理 兩種液體物質混合而成的兩組分體系稱為雙液系.根據兩組分間溶解度的不同,可分為完全互溶、部分互溶和完全不互溶三種情況.兩種揮發性液體混合形成完全互溶體系時,如果該兩組分的蒸氣壓不同,則混合物的組成與平衡時氣相的組成不同.當壓力保持一定,混合物沸點與兩組分的相對含量有關. 恆定壓力下,真實的完全互溶雙液系的氣－液平衡相圖（T－x）,根據體系對拉烏爾定律的偏差情況,可分為三類： （1）一般偏差：混合物的沸點介於兩種純組分之間,如甲苯－苯體系,如圖1(a)所示. （2）最大負偏差：混合物存在著最高沸點,如鹽酸－水體系,如圖1 (b)所示. （3）最大正偏差：混合物存在著最低沸點,如正丙醇—水體系,如圖1(c)）所示. 圖1 完全互溶雙液系的相圖 對於後兩種情況,為具有恆沸點的雙液系相圖.它們在最低或最高恆沸點時的氣相和液相組成相同,因而不能象第一類那樣通過反復蒸餾的方法而使雙液系的兩個組分相互分離,而只能採取精餾等方法分離出一種純物質和另一種恆沸混合物. 為了測定雙液系的T－x相圖,需在氣－液平衡後,同時測定雙液系的沸點和液相、氣相的平衡組成. 本實驗以環己烷－乙醇為體系,該體系屬於上述第三種類型,在沸點儀（如圖2）中蒸餾不同組成的混合物,測定其沸點及相應的氣、液二相的組成,即可作出T－x相圖. 本實驗中兩相的成分分析均採用折光率法. 圖2 折光率是物質的一個特徵數值,它與物質的濃度及溫度有關,因此在測量物質的折光率時要求溫度恆定.溶液的濃度不同、組成不同,折光率也不同.因此可先配製一系列已知組成的溶液,在恆定溫度下測其折光率,作出折光率－組成工作曲線,便可通過測折光率的大小在工作曲線上找出未知溶液的組成. 三．儀器與試劑 沸點儀,阿貝折射儀,調壓變壓器,超級恆溫水浴,溫度測定儀,長短取樣管. 環己烷物質的量分數x環己烷為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的環己烷－乙醇標准溶液,各種組成的環己烷－乙醇混和溶液. 四．實驗步驟： 1．環己烷－乙醇溶液折光率與組成工作曲線的測定 調節恆溫槽溫度並使其穩定,阿貝折射儀上的溫度穩定在某一定值,測量環己烷－乙醇標准溶液的折光率.為了適應季節的變化,可選擇若干溫度測量,一般可選25℃、30℃、35℃三個溫度. 2．測定待測溶液沸點和折光率 （1）無水乙醇沸點的測定 將乾燥的沸點儀安裝好.從側管加入約20mL無水乙醇於蒸餾瓶內,並使感測器（溫度計）浸入液體內.冷凝管接通冷凝水.按恆流源操作使用說明,將穩流電源調至1.8-2.0A,使加熱絲將液體加熱至緩慢沸騰.液體沸騰後,待測溫溫度計的讀數穩定後應再維持3～5min以使體系達到平衡.在這過程中,不時將小球中凝聚的液體傾入燒瓶.記下溫度計的讀數,即為無水乙醇的沸點,同時記錄大氣壓力. （2）測定系列濃度待測溶液的沸點和折光率 同（1）操作,從側管加入約20mL預先配製好的1號環己烷－乙醇溶液於蒸餾瓶內,並使感測器（溫度計）浸入溶液內,將液體加熱至緩慢沸騰.因最初在冷凝管下端內的液體不能代表平衡氣相的組成,為加速達到平衡,須連同支架一起傾斜蒸餾瓶,使小槽中氣相冷凝液傾回蒸餾瓶內,重復三次（注意：加熱時間不宜太長,以免物質揮發）,待溫度穩定後,記下溫度計的讀數,即為溶液的沸點. 切斷電源,停止加熱,分別用吸管從小槽中取出氣相冷凝液、從側管處吸出少許液相混液,迅速測定各自的折光率.剩餘溶液倒入回收瓶. 按1號溶液的操作,依次測定2、3、4、5、6、7、8號溶液的沸點和氣－液平衡時的氣,液相折光率. （3）環己烷沸點的測定 同（1）操作,測定環己烷的沸點.測定前應注意,必須將沸點儀洗凈並充分乾燥. 五．實驗結果與數據處理 恆溫槽溫度： 29.15 ℃ 大氣壓： 97.40 kPa 環己烷沸點：76.1 ℃ 無水乙醇沸點 79.2℃ 表1 環己烷－乙醇標准溶液的折光率 x環己烷 0 0.25 0.5 0.75 1.0 折光率 1.3475 1.3658 1.3854 1.4075 1.4280 表2 環己烷－乙醇混和液測定數據 混和液編號 混合液近似組成x環己烷 沸點/℃ 液相分析 氣相冷凝分析 折光率 x環己烷 折光率 y環己烷 1 74.6 1.3575 0.1215 1.3631 0.2256 2 71.1 1.3605 0.1678 1.3745 0.3589 3 64.8 1.3730 0.3205 1.3838 0.4568 4 63.8 1.3863 0.5012 1.3950 0.6007 5 62.5 1.3965 0.6105 1.3975 0.6322 6 62.6 1.4021 0.6859 1.4005 0.6689 7 69.7 1.4175 0.8803 1.4085 0.7602 8 72.5 1.4218 0.9287 1.4107 0.8009 1．作出環己烷－乙醇標准溶液的折光率－組成關系曲線. 2．根據工作曲線插值求出各待測溶液的氣相和液相平衡組成,填入表中.以組成為橫軸,沸點為縱軸,繪出氣相與液相的沸點－組成(T-x)平衡相圖. 3．由圖找出其恆沸點及恆沸組成. 答：由圖知：恆沸點為62.5℃,恆沸點組成為x環己烷=0.57 六．注意事項 1．加熱電阻絲一定要被欲測液體浸沒,否則通電加熱時可能會引起有機液體燃燒；所加電壓不能太大,加熱絲上有小氣泡逸出即可. 2．取樣時,先停止通電再取樣. 3．每次取樣量不宜過多,取樣管一定要乾燥,不能留有上次的殘液,氣相部分的樣品要取干凈. 4．阿貝折射儀的棱鏡不能用硬物觸及（如滴管）,擦拭棱鏡需用擦鏡紙 七．思考題 1．取出的平衡氣液相樣品,為什麼必須在密閉的容器中冷卻後方可用以測定其折射率? 答：因為過熱時將導致液相線向高溫處移動,氣相組分含有的易揮發成份偏多,該氣相點會向易揮發組分那邊偏移.所以要在密閉容器中冷卻. 2．平衡時,氣液兩相溫度是否應該一樣,實際是否一樣,對測量有何影響? 答：不一樣,由於儀器保溫欠佳,使蒸氣還沒有到達冷凝小球就因冷凝而成為液相. 3．如果要測純環己烷、純乙醇的沸點,蒸餾瓶必須洗凈,而且烘乾,而測混合液沸點和組成時,蒸餾瓶則不洗也不烘,為什麼? 答：測試純樣時,如沸點儀不幹凈,所測得沸點就不是純樣的沸點.測試混合樣時,其沸點和氣、液組成都是實驗直接測定的,繪制圖像時只需要這幾個數據,並不需要測試樣的准確組成,也跟式樣的量無關. 4．如何判斷氣－液已達到平衡狀態?討論此溶液蒸餾時的分離情況? 答：當溫度計讀數穩定的時候表示氣－液已達到平衡狀態； 5．為什麼工業上常產生95％酒精?只用精餾含水酒精的方法是否可能獲的無水酒精? 答：因為種種原因在此條件下,蒸餾所得產物只能得95%的酒精.不可能只用精餾含水酒精的方法獲得無水酒精,95%酒精還含有5%的水,它是一個沸點為的共沸物,在沸點時蒸出的仍是同樣比例的組分,所以利用分餾法不能除去5%的水.工業上無水乙醇的製法是先在此基礎上加入一定量的苯,再進行蒸餾.

⑼ 雙組分溶液的氣液平衡是什麼對精餾有何作用

汽液相平衡，是指溶液與其上方蒸汽達到平衡時氣液兩相間各組分組成的關系。

理想溶液的汽液相平衡服從拉烏爾(Raoult)定律。

因此對含有A、B組分的理想溶液可以得出：

PA=PAoxA

(6-1a)

PB=PBoxB= PBo（1-xA）

（6-1b)

式中： PA, PB ——溶液上方A和B兩組分的平衡分壓，
Pa； PAo,PBo——同溫度下，純組分A和B的飽和蒸汽壓，
Pa；

xA,xB——混合液組分A和B的摩爾分率。

理想物系氣相服從道爾頓分壓定律，既總壓等於各組分分壓之和。

對雙組分物系：

P=PA+PB

（6-2）

式中：

P——氣相總壓，Pa；
PA和PB —A,B組分在氣相的分壓，Pa。

根據拉烏爾定律和道爾頓分壓定律，可得泡點方程：

o A oBAPPppx




（6-4）式
（6-4）稱為泡點方程，該方程描述平衡物系的溫度與液相組成的關系。

可得露點方程式：

o BoAo B oAAppppppy




6-5 式（6-5）稱為露點方程式，該方程描述平衡物系的溫度與氣相組成的關系。
在總壓一定的條件下，對於理想溶液，只要溶液的飽和溫度已知，根據A,B組分的蒸氣壓數據，查出飽和蒸汽壓PA0, PB0, 則可以採用式（6-4）的泡點方程確定液相組成xA，採用式（6-5）的露點方程確定與液相呈平衡的氣相組成yA