化工热力学第五章相平衡.ppt

《化工热力学第五章相平衡.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工热力学第五章相平衡.ppt（134页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第五章第五章 相平衡相平衡相平衡问题l如在肺部，空气中的氧气溶入血液中，二氧化碳则离开血液进入空气；l在咖啡壶里，水溶性的成分从咖啡颗粒中浸出进入水中；l当西装被溅上油渍后，用清洁剂溶解并除去油渍；l新材料制备；l新型分离技术；l温室气体CO2的捕集、埋存和资源化利用；l石油化工厂的节能减排。第五章第五章 相平衡相平衡相平衡是多种多样的。相平衡是多种多样的。汽液平衡汽液平衡（Vapor Liquid Equilibrium,简写为简写为VLE）-精馏操作；精馏操作；气液平衡气液平衡（Gas Liquid Equilibrium,简写为简写为GLE）-多用于多用于吸收分离吸收分离;液液平衡液液平

2、衡（Liquid Liquid Equilibrium,简写为简写为LLE）-萃取萃取;固液平衡固液平衡（Solid Liquid Equilibrium,简写为简写为SLE)-结晶结晶等技术。等技术。由此可见，对于一个典型的化工生产车间，无论是原料（混由此可见，对于一个典型的化工生产车间，无论是原料（混合物）的预处理、物料的反应，还是产物与副产物的分合物）的预处理、物料的反应，还是产物与副产物的分离，都需要用平衡性质来确定分离方法及其设备的结构离，都需要用平衡性质来确定分离方法及其设备的结构尺寸。尺寸。第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡5.1 相平衡基础相平衡基础5.2互溶

3、体系的汽液平衡计算通式互溶体系的汽液平衡计算通式5.3汽液平衡汽液平衡5.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验汽液平衡数据的热力学一致性检验5.5平衡、稳定性与液液平衡平衡、稳定性与液液平衡5.6 其他类型的相平衡其他类型的相平衡第五章第五章 相平衡相平衡5.1 相平衡基础相平衡基础何谓相平衡呢？何谓相平衡呢？相相平平衡衡指指的的是是溶溶液液中中形形成成若若干干相相，这这些些相相之之间间保保持持着着物物理理平平衡衡而而处处于于多多相相共共存存状状态态。在在热热力力学学上上，它它意意味味着着整整个个系系统统Gibbs自自由能为极小的状态，即由能为极小的状态，即第五章第五章 相平衡相平衡5.1.1

4、平衡判据平衡判据热平衡热平衡力平衡力平衡化学位相等化学位相等在一定温度在一定温度T，压力，压力p下处于平衡状态的多相多组分系下处于平衡状态的多相多组分系统中，任一组分统中，任一组分i在各相中的分逸度必定相等。在各相中的分逸度必定相等。第五章第五章 相平衡相平衡 相律相律 所谓相律，就是在相平衡状态下，系统的变量之间存在一定互相依赖所谓相律，就是在相平衡状态下，系统的变量之间存在一定互相依赖的的 关系。这种关系，是多组分多相平衡系统都必须遵循的规律。关系。这种关系，是多组分多相平衡系统都必须遵循的规律。F自由度自由度平衡系统的强度性质中独立变数的数目平衡系统的强度性质中独立变数的数目C独立组分数

5、独立组分数 相数相数R限制条件的数目限制条件的数目处于相平衡状态下，各相的温度、压力、以及各相组分的组成处于相平衡状态下，各相的温度、压力、以及各相组分的组成 均均已被确定，但描述系统的平衡状态无须使用全部的变量，只要由相律求已被确定，但描述系统的平衡状态无须使用全部的变量，只要由相律求得的自由度数的变量即可。因此相平衡问题在数学上是完全可解的，这得的自由度数的变量即可。因此相平衡问题在数学上是完全可解的，这也是气液相平衡计算的主要任务，并进而进行各相的其它热力学性质计也是气液相平衡计算的主要任务，并进而进行各相的其它热力学性质计算。算。第五章第五章 相平衡相平衡【例例5-1】试确定下述系统到

6、达相平衡时的自试确定下述系统到达相平衡时的自由度由度（1）水的三相点，）水的三相点，（2）水水蒸汽平衡，）水水蒸汽平衡，（3）水水蒸汽惰性气体，）水水蒸汽惰性气体，（4）乙醇水汽液平衡，）乙醇水汽液平衡，（5）戊醇水汽液平衡（液相分层）。）戊醇水汽液平衡（液相分层）。第五章第五章 相平衡相平衡解：根据相律的表达式，分别计算各个特定相平衡条件下的根据相律的表达式，分别计算各个特定相平衡条件下的自由度自由度(1)对于水的三相点体系对于水的三相点体系 C1（水）（水）3（三相汽、（三相汽、液、固）液、固）自由度自由度:F 1320这说明水的三相点是一这说明水的三相点是一个无变量平衡状态。个无变量平衡

7、状态。第五章第五章 相平衡相平衡(2)对于水水蒸汽平衡体系 C1（水）2（两相汽、液）则自由度为 F 1221这说明只需要指定一个变量就可以确定其平衡状态。第五章第五章 相平衡相平衡(3)对于水水蒸汽惰性气体二元体系 C 2（水、惰性气体）2（两相汽、液）则自由度为 F 2222这说明只需要指定二个变量就可以确定其平衡状态。第五章第五章 相平衡相平衡(4)对于乙醇水二元体系的汽液平衡 C 2（乙醇、水）2（两相汽、液）则自由度为 F 2222(5)对于戊醇水汽液平衡，依题意属于 三 相平衡体系，于是 C 2（戊醇、水）3（三相汽、液、液）其自由度为 F 2321第五章第五章 相平衡相平衡5.2

8、互溶体系的汽液平衡计算通式互溶体系的汽液平衡计算通式对于汽相对于汽相对于液相对于液相 第五章第五章 相平衡相平衡5.2.1 状态方程法（状态方程法（EOS法）法）5.2.2 活度系数（活度系数（法）法）相平衡计算通式可具体描述为相平衡计算通式可具体描述为 第五章第五章 相平衡相平衡根据不同的具体条件对上式做相应的化简。根据不同的具体条件对上式做相应的化简。（1）压力远离临界区和近临界区）压力远离临界区和近临界区（2）体系中各组分性质相似）体系中各组分性质相似（3）低压下的汽液平衡）低压下的汽液平衡 第五章第五章 相平衡相平衡5.2.3 方法比较方法比较第五章第五章 相平衡相平衡5.3汽液平衡汽

9、液平衡汽液平衡计算类型汽液平衡计算类型 第五章第五章 相平衡相平衡泡点泡点(Bubble point)：在一定压力下：在一定压力下出现第一个气泡时的温度。出现第一个气泡时的温度。露点露点(Dew point)：在一定压力下出现：在一定压力下出现第一个液滴时的温度。第一个液滴时的温度。恒沸点恒沸点(Azeotropic point):达到平衡达到平衡时汽液两相组成相等，即时汽液两相组成相等，即xi=yi低压下二元汽液平衡相图低压下二元汽液平衡相图二元系的汽液相图二元系的汽液相图与单元系统类似，但更为复杂。与单元系统类似，但更为复杂。主要类型：主要类型：T-x-y图、图、p-x-y图、图、x-y图

10、、图、p-T图等。图等。第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡5.3.1.1 三维三维 相图与二维相图与二维 相图相图二元体系的三二元体系的三维维相图相图 相图对于二元混合物，若要完整描述其对于二元混合物，若要完整描述其相行为，最大自由度应为相行为，最大自由度应为F=3（C2，至少有，至少有1相存在时），因此最相存在时），因此最多需要多需要3个独立变量就可以了。二个独立变量就可以了。二元系统的相图通常用压力、温度、元系统的相图通常用压力、温度、组成的三维立体图来表示，如图所组成的三维立体图来表示，如图所示。示。第五章第五章 相平衡相平衡P恒定恒定 T Pa PC2 Pb PC1

11、Pd临界点临界点 最高精馏压力最高精馏压力TC1TC2T恒定恒定 P Td最高精馏温度最高精馏温度PC1PC2Ta TC2 Tb TC10 x1y111y1x10恒压恒压 T-x-y 图图恒温恒温 p-x-y 图图第五章第五章 相平衡相平衡不同压力下的不同压力下的 y-x 图图xy压压力力增增大大01第五章第五章 相平衡相平衡混合物的临界点除了混合物的临界点除了C1、C2外外,每一个固定组成线都有泡点实线和露点虚线的交每一个固定组成线都有泡点实线和露点虚线的交点。该点的温度、压力一致，同时汽液相组成相等，符合临界点的定义。点。该点的温度、压力一致，同时汽液相组成相等，符合临界点的定义。将这些点

12、和将这些点和C1、C2 连成曲线，形成了临界点轨迹曲线连成曲线，形成了临界点轨迹曲线C1C2。混合物临界点的特征表现为：混合物临界点的特征表现为：于于C点处，汽液两相差别消失（这一点与单组分临界点一致）；点处，汽液两相差别消失（这一点与单组分临界点一致）；C点不一定对应于两相共存时的最高压力和最高温度（与单组分临界点不点不一定对应于两相共存时的最高压力和最高温度（与单组分临界点不一致）；一致）；C点随组成变化，即混合物的临界点沿轨迹曲线点随组成变化，即混合物的临界点沿轨迹曲线C1C2变化。变化。对测量和研究流系统统的相行为而言，压力和温度是两个最方便的独立变对测量和研究流系统统的相行为而言，压

13、力和温度是两个最方便的独立变量。、的不同，会导致系统相行为的不同。若考虑等或等的条件，这时，量。、的不同，会导致系统相行为的不同。若考虑等或等的条件，这时，则汽液平衡关系就变成了曲线，由此产生了等相图和等相图；若考虑组成则汽液平衡关系就变成了曲线，由此产生了等相图和等相图；若考虑组成不变，就产生了不变，就产生了 p-T相图。由此可见，当讨论汽液相平衡问题时，只要两相图。由此可见，当讨论汽液相平衡问题时，只要两个独立变量就可以描述其平衡状态，即在二维空间上可以表示它的全貌。个独立变量就可以描述其平衡状态，即在二维空间上可以表示它的全貌。第五章第五章 相平衡相平衡二维二维 相图相图二元体系的二二元

14、体系的二维维 相图（定组成下）相图（定组成下）第五章第五章 相平衡相平衡临界点轨迹临界点轨迹x2=1C2ABP0T0Z1Z2Z3C1x1=1TKL几种组成的几种组成的 pT 图图p第五章第五章 相平衡相平衡5.3.1.2 逆向现象及其工程应用逆向现象及其工程应用 如果组成的比例改变，则如果组成的比例改变，则曲线的位置形状将会改变。曲线的位置形状将会改变。图图5-6所示的是混合物的的所示的是混合物的的特殊临界情况。如果将临特殊临界情况。如果将临界区域相特征部分的界区域相特征部分的 图放大，我们可以看到两图放大，我们可以看到两种特殊的现象：即等温逆种特殊的现象：即等温逆向凝聚现象和等压逆向凝向凝聚

15、现象和等压逆向凝聚现象。聚现象。第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡D3LK2EFCMJGB液液气气HC露点线露点线g=ming=minl=maxl=minBC泡点线泡点线1逆向逆向蒸发蒸发逆向逆向冷凝冷凝l=min出现液体出现液体逆向逆向蒸发蒸发逆向逆向冷凝冷凝逆向蒸发与逆向冷凝图逆向蒸发与逆向冷凝图HTpg=max第五章第五章 相平衡相平衡原因原因-出现逆向凝聚现象，主要是由于混合物临界点不一定是汽液共出现逆向凝聚现象，主要是由于混合物临界点不一定是汽液共存的最高温度和最高压力这一特点而造成的（如图存的最高温度和最高压力这一特点而造成的（如图b/c

16、,出现一出现一个逆向现象，如图个逆向现象，如图d,出现一个逆向现象出现一个逆向现象)。二元系统二元系统 相相图图的最高温度和最高的最高温度和最高压压力示意力示意图图第五章第五章 相平衡相平衡逆向凝聚现象的意义逆向凝聚现象的意义 常规的化工生产中，很少遇到高压汽液平衡的情况。但常规的化工生产中，很少遇到高压汽液平衡的情况。但在采油工程中，高压相平衡是常见的现象。充分利用它在采油工程中，高压相平衡是常见的现象。充分利用它的特点可以帮助优化生产。的特点可以帮助优化生产。原油和天然气都是石油工程师最关心的物质。油品自地原油和天然气都是石油工程师最关心的物质。油品自地底层向地面举升的过程，可以近似看作是

17、等温减压的过底层向地面举升的过程，可以近似看作是等温减压的过程。由于出油管的体积是一定的，为了单位时间油品的程。由于出油管的体积是一定的，为了单位时间油品的产量最大，油品以液相采出最为经济。根据图产量最大，油品以液相采出最为经济。根据图5-6，在，在12线上，线上，J点的液相量最大。于是，控制出口压力为点的液相量最大。于是，控制出口压力为J点的压力，可以保证油品的举升产量最大。实际上，就点的压力，可以保证油品的举升产量最大。实际上，就是利用了高压汽液平衡的逆向现象。是利用了高压汽液平衡的逆向现象。第五章第五章 相平衡相平衡5.3.1.3 二元系统二元系统 的相图的相图(1)理想混合物理想混合物

18、理想混合物系统汽液平衡相图理想混合物系统汽液平衡相图(a)(b)第五章第五章 相平衡相平衡(2)一般正偏差系统一般正偏差系统 (3)一般负偏差系统一般负偏差系统Raoult线Raoult线正偏差系统的汽液平衡相图正偏差系统的汽液平衡相图(a)(b)负偏差系统的汽液平衡相图负偏差系统的汽液平衡相图(a)(b)第五章第五章 相平衡相平衡Raoult线(4)最大正偏差系统最大正偏差系统 (5)最小负偏差系统最小负偏差系统Raoult线最大正偏差系统的汽液平衡相图最大正偏差系统的汽液平衡相图(a)(b)最小负偏差系统的汽液平衡相图最小负偏差系统的汽液平衡相图(a)(b)第五章第五章 相平衡相平衡(6)

19、对于液相为部分互溶系统对于液相为部分互溶系统液相为部分互溶系统的汽液平衡相图液相为部分互溶系统的汽液平衡相图(a)(b)第五章第五章 相平衡相平衡正、负偏差系统的正、负偏差系统的 关系关系(a)正偏差正偏差 (b)负偏差负偏差第五章第五章 相平衡相平衡二元溶液的二元溶液的 关系图关系图(a)一般偏差系统一般偏差系统 (b)最高压力共沸点系统最高压力共沸点系统 (c)具有最低压力共沸点系统具有最低压力共沸点系统 第五章第五章 相平衡相平衡5.3.2 低压下泡、露点计算低压下泡、露点计算5.3.2.1 低压下的简化低压下的简化 第五章第五章 相平衡相平衡5.3.2.2 低压下的计算公式低压下的计算

20、公式(1)饱和蒸汽压饱和蒸汽压(2)活度系数活度系数(3)汽液平衡比汽液平衡比(4)相对挥发度相对挥发度 第五章第五章 相平衡相平衡 计算泡点的框图计算泡点的框图已知已知 T,xip,yi i开始输入输入T，xi，所有参数，所有参数，设所有设所有假设假设 估算的压力估算的压力p计算所有的计算所有的Bij，piS，is，I;计算所有的计算所有的yi计算计算打印结果打印结果p和和yi的值的值结束结束调整pyesNo5.3.2.3 低压下泡点压力低压下泡点压力P与汽相组成与汽相组成yi的计算的计算第五章第五章 相平衡相平衡 计算泡点的框图计算泡点的框图已知已知 p,xiT,yi i开始输入输入p，x

21、i，所有参数，所有参数，设所有设所有假设温度假设温度T计算所有的计算所有的Bij，piS，is，I;计算所有的计算所有的yi计算计算打印结果打印结果T和和yi的值的值结束结束调整TyesNo5.3.2.4 低压下泡点温度低压下泡点温度T与汽相组成与汽相组成yi的计算的计算第五章第五章 相平衡相平衡例5-2第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡例例5-3第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡5.3.3 中压下泡、露

22、点计算中压下泡、露点计算第五章第五章 相平衡相平衡加压下计算泡点压力的框图加压下计算泡点压力的框图已知已知 T,xip,yi i开始输入输入温度温度T，xi，所有参数，所有参数，设所有设所有假设估算压力假设估算压力p计算所有的计算所有的 piS，is，i计算所有的计算所有的yi计算计算第一次迭代？第一次迭代？变化吗变化吗？校正所有的校正所有的yi，计算所有的计算所有的打印结果打印结果p和和yi的值的值结束结束调整pNoNoyesNoyes5.3.3.1 中压下泡点压力中压下泡点压力p与汽相组成与汽相组成yi的计算的计算第五章第五章 相平衡相平衡加压下计算泡点温度的框图加压下计算泡点温度的框图已

23、知已知 p,xiT,yi i开始输入输入p，xi，所有参数，所有参数，设所有设所有假设估算温度假设估算温度T计算所有的计算所有的 piS，is，i计算所有的计算所有的yi计算计算第一次迭代？第一次迭代？变化吗变化吗？校正所有的校正所有的yi，计算所有的计算所有的打印结果打印结果T和和yi的值的值结束结束调整TNoNoyesNoyes5.3.3.2 中压下泡点温度中压下泡点温度T与汽相组成与汽相组成yi的计算的计算第五章第五章 相平衡相平衡加压下计算露点压力的框图加压下计算露点压力的框图已知已知 T,yip,xi开始输入输入温度温度T，yi，所有参数，所有参数，设所有设所有 假设估算压力假设估算

24、压力p计算所有的计算所有的 piS，is计算所有的计算所有的xi计算计算第一次迭代？第一次迭代？变化吗变化吗？校正所有的校正所有的xi，计算所有的计算所有的打印结果打印结果p和和xi的值的值结束结束调整pNoNoyesNoyes5.3.3.3 中压下露点压力中压下露点压力p与液相组成与液相组成xi的计算的计算第五章第五章 相平衡相平衡加压下计算泡点温度的框图加压下计算泡点温度的框图已知已知 p,yi T,xi开始输入输入压力压力p，yi，所有参数，所有参数，设所有设所有 假设估算温度假设估算温度T计算所有的计算所有的 piS，is计算所有的计算所有的xi计算计算第一次迭代？第一次迭代？变化吗变

25、化吗？校正所有的校正所有的xi，计算所有的计算所有的打印结果打印结果T和和xi的值的值结束结束调整TNoNoyesNoyes5.3.3.4 中压下露点温度中压下露点温度T与液相组成与液相组成xi的计算的计算第五章第五章 相平衡相平衡 高压下高压下VLE计算计算对于高压下的相平衡不能够再假定液相的热力学函数与对于高压下的相平衡不能够再假定液相的热力学函数与压力无关。压力无关。简单的两项维里方程式也不能再用来计算汽相的性质，简单的两项维里方程式也不能再用来计算汽相的性质，要选择适用于高压下的状态方程式。要选择适用于高压下的状态方程式。目前，比较理想的方程还未找到。工程上应用较多的是目前，比较理想的

26、方程还未找到。工程上应用较多的是EOSEOS法。法。第五章第五章 相平衡相平衡参数回归的计算框图参数回归的计算框图汽液平衡的内插和外推的计算框图汽液平衡的内插和外推的计算框图第五章第五章 相平衡相平衡例例5-4第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡例例5-5第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相

27、平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡5.3.4 烃类系统的烃类系统的K值法和闪蒸计算值法和闪蒸计算5.3.4.1 烃类系统的烃类系统的K值法值法K值法就是用值法就是用 描述汽液平衡关系的描述汽液平衡关系的方法。方法。5.3.4.2 闪蒸计算闪蒸计算闪蒸计算示意图闪蒸计算示意图 第五章第五章 相平衡相平衡闪蒸分为三类闪蒸分为三类:闪蒸后的液化分率闪蒸后的液化分率闪蒸后的液化分率 l、汽相汽相组成组成yi和液相组成和液相组成xi的计算的计算 闪蒸压力闪蒸压力p、汽相组成、汽相组成yi和液相组成和液相组成xi 的计算的计算

28、 闪蒸温度闪蒸温度 T、汽相组成、汽相组成yi和液相组成和液相组成xi 的计算的计算 第五章第五章 相平衡相平衡5.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验汽液平衡数据的热力学一致性检验汽液平衡实验数据是否可靠正确，需要用汽液平衡实验数据是否可靠正确，需要用Gibbs-Duhem方方程来检验。程来检验。若符合若符合Gibbs-Duhem方程，则称此为汽液平衡数据具有热方程，则称此为汽液平衡数据具有热力学一致性。力学一致性。检验方法有二种检验方法有二种 积分检验法积分检验法 微分检验法微分检验法第五章第五章 相平衡相平衡5.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验汽液平衡数据的热力学一致性检验第五章第五章

29、相平衡相平衡5.4.1 Gibbs-Duhem方程的活度系数形式方程的活度系数形式 等压条件下等压条件下:等温条件下等温条件下:（1）第五章第五章 相平衡相平衡5.4.2 积分检验法（面积检验法）积分检验法（面积检验法）第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡5.4.3 等压汽液平衡数据的热力学一致性检验等压汽液平衡数据的热力学一致性检验第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡 第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章

30、 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡 注意注意 热力学一致性是判断数据可靠性的必要条热力学一致性是判断数据可靠性的必要条件，但不是充分条件。就是说，符合热力件，但不是充分条件。就是说，符合热力学一致性的数据不一定是正确可靠的，但学一致性的数据不一定是正确可靠的，但是不符合热力学一致性检验的数据则一定是不符合热力学一致性检验的数据则一定是不正确和不可靠的。是不正确和不可靠的。第五章第五章 相平衡相平衡*5.5 溶液的稳定性与液液平衡溶液的稳定性与液液平衡5.5.1

31、 溶液的稳定性溶液的稳定性稳定状态是自由能最小的状态。稳定状态是自由能最小的状态。不稳定平衡不稳定平衡:可逆平衡可逆平衡:稳定平衡稳定平衡:二元溶液的摩尔混合自由焓二元溶液的摩尔混合自由焓 第五章第五章 相平衡相平衡 在可逆平衡（在可逆平衡（b b）时，不论球）时，不论球的位置如何变化，的位置如何变化，EpEp却不会变化，却不会变化，总保持为一个定值。总保持为一个定值。(b)(b)可逆平衡可逆平衡基准面基准面X X Ep Ep Ep 在不稳定平衡（在不稳定平衡（a a）时，球处于山之）时，球处于山之巅峰，虽可呈静止状态，若球的位巅峰，虽可呈静止状态，若球的位置稍有移动，球所具有的位能将小置稍有

32、移动，球所具有的位能将小于于EpEp值，向更稳定的状态变化。值，向更稳定的状态变化。在稳定平衡（在稳定平衡（c c）时，球）时，球处于山谷之底，也呈静止处于山谷之底，也呈静止状态，当球的位置有所变状态，当球的位置有所变化，位能有所增加，但最化，位能有所增加，但最后总是在谷底呈静止状态，后总是在谷底呈静止状态，以取得完全的稳定状态。以取得完全的稳定状态。(a)(a)不稳定平衡不稳定平衡(c)(c)稳定平衡稳定平衡判断溶液的稳定性，可以位能为例来说明物系稳定的概念。判断溶液的稳定性，可以位能为例来说明物系稳定的概念。上图是具有位能上图是具有位能Ep的球处于平衡的三种状态。当将此概念用于多于液相物系

33、的液液平衡时，的球处于平衡的三种状态。当将此概念用于多于液相物系的液液平衡时，相当于球位能的应是溶液的自由焓，相当于距离则是各组分的摩尔数或摩尔分数。相当于球位能的应是溶液的自由焓，相当于距离则是各组分的摩尔数或摩尔分数。第五章第五章 相平衡相平衡5.5.2 液液平衡相图液液平衡相图（a）（b）（c）典型的二元系统的液液平衡相图典型的二元系统的液液平衡相图 第五章第五章 相平衡相平衡（a）（b）（c）（f）（e）（d）典型的三元液液平衡相典型的三元液液平衡相图图 第五章第五章 相平衡相平衡5.5.3 液液平衡准则及计算液液平衡准则及计算对二元液液平衡系统对二元液液平衡系统:或或第五章第五章 相

34、平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡*5.6 其他类型的相平衡其他类型的相平衡5.6.1 汽液液平衡汽液液平衡 汽液液平衡体系的恒压相图汽液液平衡体系的恒压相图 汽液液平衡体系的恒温相图汽液液平衡体系的恒温相图 汽液液三相平衡体系中的汽汽液液三相平衡体系中的汽液平衡线液平衡线(不形成共沸物不形成共沸物)汽液液三相平衡体系中的汽液液三相平衡体系中的汽液平衡线（形成共沸物）汽液平衡线（形成共沸物）第五章第五章 相平衡相平衡气液平衡气液平衡常压下的气液平衡（气体在液体中的溶解度）常压下的气液平衡（

35、气体在液体中的溶解度）5.6.2.2 压力对气体溶解度的影响压力对气体溶解度的影响5.6.2.3 温度对气体溶解度的影响温度对气体溶解度的影响第五章第五章 相平衡相平衡活度系数法计算气液平衡活度系数法计算气液平衡5.6.2.5 状态方程法计算气液平衡状态方程法计算气液平衡选择合适的状态方程及相适应的混合规则；选择合适的状态方程及相适应的混合规则；确定目标函数确定目标函数;用优化方法回归得到可调参数，这一步是整个计用优化方法回归得到可调参数，这一步是整个计算的关键（见算的关键（见参数回归的计算框图参数回归的计算框图）;得到二元可调参数后，便可进行气液平衡的计算。得到二元可调参数后，便可进行气液平

36、衡的计算。这是本计算的目的（见这是本计算的目的（见汽液平衡的计算框图汽液平衡的计算框图）。第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡第五章第五章 相平衡相平衡固液平衡固液平衡固液平衡的热力学关系固液平衡的热力学关系5.6.3.2 的估算的估算 进行近似的处理：进行近似的处理：第五章第五章 相平衡相平衡5.6.3.3 固液平衡的两种极限情况固液平衡的两种极限情况(1)固液两相均为理想固液两相均为理想 (2)液相为理想溶液液相为理想溶液,溶液溶液 而固相不互溶而固相不互溶固液两相均为理想固液两相均为理想溶液的溶液的 图图固液平衡相图固液平衡相图 第五章第五章 相平衡相平衡5.6.4 汽汽固固平平衡衡和和超超临临界界流流体体在在固固体体（或或液液体体）中的溶解度中的溶解度5.6.4.1 汽固平衡汽固平衡5.6.4.2 超超临临界界流流体体在在固固体体（或或液液体体）中中的的溶溶解度解度