氣液平衡計算方法

『壹』 什麼叫汽液平衡什麼叫相對揮發度

汽液平衡
汽相與液相間的相平衡。它與氣液平衡有一些共同的規律，所以有時把它與氣液平衡合在一起進行研究。為簡便起見，常把汽相或氣相與液相之間的平衡合寫成汽（氣）液平衡。習慣上把低於臨界溫度的氣體稱為蒸氣,簡稱汽,它可以加壓液化;高於臨界溫度的氣相,不能加壓液化，稱為氣體(見p－V－T關系)。例如,苯與甲苯的混合液在25℃與它們的蒸氣的平衡，因兩組分的臨界溫度各為288.9℃和318.8℃，故屬汽液平衡；氮溶於水在25℃下的平衡，因氮的臨界溫度為-147.0℃，故屬氣液平衡。化工生產中常見的是一個氣相或汽相與一個液相之間的平衡，但也會遇到一個汽相與兩個以上液相之間的平衡。例如在分離乙酸乙烯酯、乙酸和水的精餾塔中，由於水與酯形成部分互溶的兩個液相，在某些塔板上會出現兩個液相與一個汽相相互接觸的汽液平衡問題。
類型 在化工熱力學中，氣液平衡是按偏離理想狀態程度不同的氣相和液相的相互組合來分類的。
液相通常可分為：①理想溶液。對於各組分的性質極為相似（如旋光異構體、同位素等）或差別不大（如甲醇－乙醇、苯-甲苯、乙烷-丙烷等）的溶液可近似地看作理想溶液。在這種情況下組分i的逸度弙（上標L表示液相）符合路易斯-蘭德爾規則：即
弙＝fxi

式中f為在系統溫度、壓力下純液體組分i的逸度;xi為液相中組分i的摩爾分率。如果把蒸氣近似地看作理想氣體，此式可簡化為：
pi＝pxi

式中p為純液體組分i的飽和蒸氣壓，此式即為拉烏爾定律。②非理想溶液。不符合路易斯－蘭德爾規則的溶液。按偏離情況,又分為正偏差（弙＞fxi）和負偏差(弙＜fxi)。偏離嚴重時,前者會出現最低恆沸點（隨組成xi的變化,在恆定溫度下，總壓出現極大值,在恆定壓力下,沸點出現最低值）,後者會出現最高恆沸點（隨組成xi的變化，在恆定溫度下，總壓出現極小值，在恆定壓力下，沸點出現最高值）。弙可用活度系數方程或狀態方程計算（見相平衡關聯）。
汽（氣）相可分為：①理想氣體混合物，在常壓或壓力較低的情況下，一般氣體混合物均可近似地看作理想氣體混合物。這時組分i的逸度弙(上標V表示汽相)等於分壓，即：
弙＝pi

②實際氣體的理想溶液（指符合理想溶液規律的氣體混合物），當壓力稍高時，氣體分子間的相互作用力不可忽略，已不能看作為理想氣體。在這種情況下，如果各組分的性質很接近，如中等壓力下的輕烴混合物，則可近似地看作理想溶液。這時組分i的逸度可按路易斯-蘭德爾規則計算：
弙＝fyi

式中f為純氣體組分i在系統溫度壓力下的逸度；yi為汽相中組分i的摩爾分率。③實際氣體的非理想溶液(指不符合理想溶液規律的氣體混合物),則用狀態方程計算弙。
將上述兩種液相和三種氣相組合起來，存在五種汽（氣）液平衡關系：

液相為理想溶液，汽（氣）相為非理想溶液，也是一種可能的組合，但由於液相的非理想性一般較汽相的為強，因而不存在這種組合。
平衡計算 包括泡點、露點和閃急蒸餾的計算，其基本公式為：
弙(T,p,x)＝弙(T,p,y)

如果已知弙i與T、p、x或y的關系,就可由一相的組成計算另一相的組成。蒸餾和吸收主要利用汽(氣)相組成yi與液相組成 xi 的差別，進行混合物的分離。比值Ki＝yi/xi稱為相平衡比,用以表示混合物中各組分的揮發能力，數值愈大則愈容易揮發。工程計算中常選取某一組分j 作為基準，將任一組分i的相平衡比與組分j的相平衡比相比較,其比值αij＝Ki/Kj稱為相對揮發度,用以表示混合物中各組分的相對揮發能力。Ki或αij是吸收、蒸餾計算的基本數據。http://ke..com/view/949899.html?wtp=tt

相對揮發度
相對揮發度:習慣上將溶液中易揮發組分的揮發度對難揮發組分的揮發度之比，稱為相對揮發度。以α表示。
http://ke..com/view/1481322.htm

『貳』 氣液平衡的詳細介紹

為組分的逸度；i代表組分；上角標L和V分別為液相和氣相。於是汽液平衡的計算可以歸結為氣相中組分逸度的計算。在解決許多問題時需要氣液平衡的數據。
在不同的溫度、壓力和組成條件下，揮發性的液體混合物（或單組分物質）與它的蒸氣所構成的汽液系統達到極限狀態。此時，各組分在汽、液相間從汽相向液相和從液相向汽相的傳質速度相等，傳質的凈速度為零；表現在宏觀上即為混合物（或單組分物質）在液相或汽相中其各組分的濃度恆定不變，達到汽液平衡。改變系統的溫度、壓力或組成條件，系統就會達到新的汽液平衡。
氣液兩相接觸，氣體溶解在液體中，造成一定的溶解度；溶於液體中的氣體，作為溶質，必然產生一定的分壓。當溶質產生的分壓和氣相中該氣體的分壓相等時，達到氣液平衡。相平衡的建立，標志著傳質達到極限，吸收過程也就停止。它是控制吸收系統操作的一個重要因素。對於大多數氣體的稀溶液，氣液間的平衡關系可用亨利定律表示。

『叄』 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。

『肆』 氣液平衡方程式

就是「范德華方程」。

實際氣體的常用狀態方程之一。

1mol實際氣體的該方程式中p、T、Vm、R分別為實際氣體的壓力、熱力學溫度、摩爾體積和摩爾氣體常數；α、b是范德華常數，可由實驗確定其值，對指定種類氣體是常數，對不同種類氣體具有不同值。

其中b稱為排除體積(excluded volume)，是由於實際氣體分子佔有體積而使1mol氣體分子自由活動的空間由理想氣體的值Vm減小到(Vm-b)的修正量。b的值約為1mol氣體分子固有體積的4倍。式中稱為實際氣體的內壓力(internal pressure)，是因氣體分子間具有引力作用而造成的1mol氣體對容器壁所施壓力相對理想氣體之值的減小值。

利用臨界點條件，可由臨界溫度、壓力值算出α和b。

在壓力不是非常大的情況下，該方程能較准確地描寫實際氣體的p、Vm、T間的關系，能指出臨界點的存在，並能與低於臨界溫度時實際氣體可以液化等事實相符合，是理論意義與實際意義兼具的狀態方程。

『伍』 多組分氣液平衡的計算問題

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