流体的PVT关系和状态方程

这是一篇关于流体的PVT关系和状态方程的思维导图，包含纯流体的P-V-T关系、状态方程、状态方程的普遍化关联等。

流体的PVT关系和状态方程

• 纯流体的p-V-T关系
  • 纯物质的p-V-T关系
    • 凝固时收缩
    • 凝固时膨胀
  • T –V 图
  • T –P图
  • P-T图
  • 纯流体p-V-T关系的应用
    • 气体液化和低温技术
      • 气体的液化
    • 制冷剂的选择
      • 临界温度要高，否则在常温或普通低温范围内不能被液化
      • 在冷凝温度下的蒸汽压也不宜过高
  • 超临界流体萃取技术
    • 在T>Tc和P>Pc区域内，气体、液体变得不可区分，形成的一种特殊的流体，称为超临界流体
    • 特点
      • 超临界流体兼具气体和液体两者的优点
      • 具有液体一样的溶解能力和密度等
      • 具有气体一样的低粘度和高扩散系数
      • 在临界状态附近 ，溶质在超临界流体中的溶解度对T、P的变化很敏感
      • T、P微小变化会导致溶解度有几个数量级的突变
      • 超临界流体技术正是利用了这一特性，通过对T、P的调控来进行物质的分离。
    • 工业应用
      • 超临界流体包括 : CO2 、H2O、甲苯、甲醇、乙醇等
      • 临界条件温和：Tc=31.1 ℃ ；pc =7.4MPa
• 状态方程（EOS）
  • 真实气体的状态方程
    • 理想气体状态方程不能描述真实气体的状态，因此出现了
      • van der Waals（ vdW范德华）状态方程
      • Redlich-Kwong状态方程
      • Soave-Redlich-Kwong状态方程
      • Peng-Robinson状态方程
      • 立方型
      • Virial（维里）状态方程
        • 多参数高次型
    • van der Waals(vdW) EOS—范德华方程
      • • b为斥力参数
        • a为引力参数
      • vdW EOS的缺点：两项修正项过于简单，准确度低，不能在任何情况下都能精确描述真实气体的P-V-T关系。实际应用少。
      • vdW EOS的改进：改进形式为Redlich-Kwong( RK )；Soave RK (SRK ) ；Peng-Robinson (PR )状态方程。但改进形式均以vdW状态方程为基础。
    • Redlich-Kwong（RK） EOS
      • • 特点
          • 改变了方程的引力项，改进方程计算P-V-T的准确性
          • RK方程明显优于vdW方程，是真正实用的EOS
          • RK方程能较成功地用于气相P-V-T的计算，但计算液相体积的准确性不够，不能同时用于汽、液两相
          • RK方程用于烃类、氮、氢等非极性气体时，即使在几百大气压精度都较高，误差仅在2%左右；但对于氨、水蒸气等极性较强的气体则精度较差，误差在10-20%
    • Soave - Redlich - Kwong ( SRK )方程
      • • 与RK方程相比，SRK方程可计算极性物质，更主要的是可计算饱和液体密度，使之能用于混合物的汽液平衡计算，故在工业上获得了广泛应用
    • Peng-Robinson方程（PR方程）
      • • PR方程预测液体摩尔体积的准确度较SRK有明显改善，而且也可用于极性物质。
        • 能同时适用于汽、液两相；在工业中得到广泛应用
    • 立方型状态方程的通用形式
  • Virial方程的形式[Onnes（昂尼斯）提出]
    • 不懂
• 状态方程的普遍化关联
  • 对应态原理
    • 对应态原理认为：在相同对比温度、对比压力下，不同气体的对比摩尔体积（或压缩因子）是近似相等的
    • 对应（比）态原理（CSP——Corresponding State Principle）是一种特别的EOS
  • 两参数对应态原理
  • 三参数对应态原理
    • 两参数对应态原理只能适合于简单的球形流体(如 Ar, Kr, Xe)。
    • 为了提高对比态原理的精度 ,人们引入了第三参数的设想 。第三参数的特性：最灵敏反映物质分子间相互作用力的物性参数，当分子间的作用力稍有不同，就有明显的变化。
    • 比较成功的第三参数为Pitzer提出的偏心因子