《化工设计》第二节基本物性数据

第二节基本物性数据化工基础数据

——在化工计算及化工工艺和设备设计中用到的有关化合物的物性数据。又叫物性数据。常用的化工基础数据（物性数据）可归纳为以下几类：

（1）基本物性数据—如临界常数（PC、TC、VC）、密度(或比容）、状态参数、压缩系数、蒸汽压、汽液平衡关系等。（2）热力学物性数据—如内能、焓、熵、热容、相变热、自由能和自由焓等。（3）化学反应和热化学数据—反应热、生成热、燃烧热、反应速度常数、活化能、化学平衡常数等。（4）传递参数—黏度、扩散系数、导热系数等。获取物性数据的方法主要有以下几种：

（1）查手册或文献资料；《化学工程手册》、《化工工艺设计手册》、《无机盐工业手册》、《石油化工基础数据手册》、《氮肥工业设计手册》、《小型合成氨厂设计手册》、《纯碱工业》等。（2）估算；

（3）用实验直接测定。当查手册或文献资料得不到所需数据时，估算和用实验直接测定两法应首选估算法。目前，应用计算机储存、检索和推算物性数据日益增多。相应建立了物性数据库，可通过计算机自动检索或估算所要求的数据。一、临界常数计算有机化合物的临界常数有许多方法，其中Lydersen基团贡献法是简单而较可靠的方法。至今仍被普遍应用，该法是用基团对临界常数的影响，按加和法计算。

有各种基团的临界常数贡献值见P45表3-5基团贡献法——将有机物分解成若干基团,将基团对化合物某性质的贡献值相加即得化合物的该性质的值。（一）有机物临界常数的估算（

Lydersen基团贡献法）

例题：见WORD论文（二）无机化合物临界常数的估算无机化合物及非金属元素（正常沸点与临界温度之间的比例有关联式），即：金属元素临界常数

对于Pc、Vc没有较为合适的关联式，所以是没法进行估算的。二、密度与比重比重基准物：对固体和液体，为4℃的水；对气体，为标准状况下的空气。（一）气体的密度标准状况下，看为理想气体（kg/m3）推导过程：PV=nRT=

即：

涉及到的单位问题：R：0.08206（atm·m3）/（kmol·K）；P：1atm；T：273.15K

真实气体在一般条件下的密度(kg/m3)(3-28)混合气体的密度(kg/m3)(3-2)（二）液体的密度1．利用临界常数计算饱和液体密度Rackett方程：Vs-饱和液体摩尔体积根据公式可见，只要知道临界常数（临界体积、临界压缩因子、对比温度）即可算出Vs，一般计算误差为1～2%。计算出Vs，那么2.利用对比密度ρr与Tr和Pr关系求液体密度对比密度（1）第一种情况：如果已知液体的临界密度ρc，可以根据给定的Tr和Pr，由P51图3-5查得ρr，再算出ρ（2）第二种情况：如果无法查得ρc，则根据上式得：则有：其中V1-已知的液体体积V2-待算的液体体积ρr1，ρr2-分别为给定条件1与2的对比密度分析公式，只要知道任一条件下液体的体积V1，那么就可求出V2，继而可以算出液体密度ρ。

例题P50三、蒸汽压（一）安托尼(Antoine)经验公式

（二）Lee-Kesler蒸汽压方程

例题:P53四、

热容热容—一定量物质温度升高一度所需的热量。单位：SI：kJ/（kg·K）;kJ/（kmol·K）CGS:cal/（g·℃）;cal/（gmol·℃）（一）理想气体的热容公式：Cp0=a+bT+cT2+dT3

1.理想气体的热容与温度的关系

基团贡献法——将有机物分解成若干基团，将基团对化合物某性质的贡献值相加即得化合物的该性质的值。（见P55表3-8）2.理想气体热容的估算——基团贡献法(二)平均热容与真热容1.平均热容:若恒压下，当温度自T1变化至T2，1mol物质所需的热量为Qp，则T1至T2温度范围内物质的平均热容为：2.真热容在恒压下，1摩尔物质的真恒压热容为即：在一温度下的真恒压热容3.平均热容与真热容CP的关系为：（3-40）从附录六表查得的为25℃与较高温度区间的平均值。即：或当我们遇到问题为初温不是25℃，而是Ti时，应用下式求Qp：

即当初温不是25℃时，用附录中热容要校正。例题

计算常压下10molCO2从400K升至1100K所需热量。解：查附录六得CO2平均热容为：298～400K平均热容为39.23kJ/（mol.K）298～1000K平均热容为48.50kJ/（mol.K）Qp=ΔH=10×48.50(1100－298)

－10×39.23（400－298）＝348955J看下面算法正确否？（1）Qp=ΔH=10×0.50（39.23+48.50）

(1100－400)＝307055J（2）查400K真热容为41.05kJ/（kmol.K），1100K真热容为55.62kJ/（kmol.K）

。

Qp=ΔH=10×55.62×1100－10×41.05×400

＝447620J（3）取平均温度0.5×（1100+400）＝750K查750K平均热容（实际为750K真热容）为44.79kJ/（kmol.K）。

Qp=ΔH=10×44.79（1100－400）＝313530J注意正确的做法及三种错误的做法。为什么当热容与温度为直线关系时第三种方法可用？热容与温度是直线关系吗？分析上述的方法那种可用，为什么？收集数据时，需注意计算自始至终应尽量保持同一数据来源。二、真实气体的热容利用