第三章化工基础数据

第三章化工基础数据第三节物性数据的计算机检索与推算

第一节

气体的压力—体积—温度关系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；（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。第一节

气体的压力—体积—温度关系3—1理想气体PV=nRT

（3—1）

R的取值及单位要熟

=（3—2）3—2真实气体

一、真实气体状态方程（略）

二、压缩因子法

压缩因子法——是用压缩因子（Z）校正理想气体状态方程，使之适用于任何真实气体的P—V—T关系。状态方程如下PV=ZnRT

（3—3）或：

（3—4）

1、两参数压缩因子法Z=f(Tr,Pr)Z查图或由计算得到。

2、三参数压缩因子法为校正两参数压缩因子法之误差除Tr

、Pr外，又引入第三参数，应用比较广泛的是由皮策（Pitzer）提出的参数偏心因子ω。Z=f(Tr,Pr，ω)（3—9）偏心因子ω：当Tr

=0.7

时，球形分子的lgPrS=-1.000,皮策把Tr=0.7时非球形分子与球形分子的lgPrS

值的差额定义为偏心因子ω。即：

ω=-lg（PrS）Tr=0.7-1.000Zm=∑yiZi

（3—14）3—3真实气体混合物

一、用平均压缩因子法和Dolton定律计算

PV=ZmnRT

（3—13）均为Tr

、Pr

的函数，可查附录四得之。

二、用Kay规则计算（虚拟临界参数法）TCm=∑yiTCi

（3—15）PCm=∑yiPCi

（3—16）ωm=∑yiωi（3—17）Trm=T/TCm

Prm=P/PCm

三、用状态方程计算（略）第二节基本物性数据

3—4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。

3—5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，看为理气（kg/m3）(3—27)真实气体在一般条件下的密度(kg/m3)(3—28)混合气体的密度例3—5P49看书讲解。二、液体的密度（自己看）(kg/m3)(3—2)3—6蒸汽压安托尼(Antoine)经验公式

Lee-Kesler蒸汽压方程（略）3—7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.KCGS:cal/g.℃;cal/gmol.℃一、理想气体的热容公式：Cp=a+bT+cT2+dT3(3-36)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

3、平均热容与真热容若恒压下，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：（3—39）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Cp298KT1T2Cp298CpT1CpT2T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3—9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.K298～1000K平均热容为48.50kJ/mol.KQp=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对比态原理查图得实际气体与理想气体的热容差值三、液体的热容四、固体的热容

柯柏法Cpa——原子热容J/molK；N——分子中同种元素的数目。可查手册得之，不易查得者常用基团贡献法求之。

第三章化工基础数据小结1、常用的获取物性数据的方法。2、由压缩因子结合理想气体状态方程进行真实气体的有关计算。3、热容的定义，平均热容与真热容的关系，怎样由平均CP求过程的QP,注意的问题。第三节物性数据的计算机检索与推（略）Cp298K