第一章化工热力学绪论2012下.ppt
化工热力学化工热力学第一章第一章绪论绪论1.1为什么要学习化工热力学？为什么要学习化工热力学？（目的）（目的）1.2化工热力学研究的内容化工热力学研究的内容?（内容）（内容）1.3如何学好化工热力学？如何学好化工热力学？(方法方法)张雅明张雅明1化学工业地位：国民经济的重要支柱行业之一化学工业地位：国民经济的重要支柱行业之一化工产品包括化工产品包括化肥、农药、农用薄膜合成纤维、塑料、合成橡胶医药材料、溶剂、助剂等传统化工产品新材料、新药物等新开发产品化工产品的开发和应用都与人民生活和社会发展息息相关与人民生活和社会发展息息相关。特别是我国13亿人的吃和穿问题离不开化学工业.年被美国评选出的化学工程对人类的十大杰出贡献例如，青霉素生产，化肥，合成纤维等，涵盖了我们的衣食住行。2004年美国各个行业工程师的年收入调查，化学工程师的年收入万美元，排名第二，仅次于电脑工程师万美元。负面观点负面观点：化工原料产品易燃易爆有毒易燃易爆有毒，存在安全和环境污染问题。这促使环保和安全研究发展。2如果没有化学工业，人类生活将会怎样？没有化肥没有化肥 百姓难吃饱饭百姓难吃饱饭没有农药没有农药 收成难有保障收成难有保障没有化纤没有化纤 人类衣难遮体人类衣难遮体没有建材没有建材 人们无法安居人们无法安居没有电缆没有电缆 通讯依然遥远通讯依然遥远没有医药没有医药 康乐成为奢望康乐成为奢望没有轮胎没有轮胎 汽车难以上路汽车难以上路没有橡塑没有橡塑 飞机也难上天飞机也难上天没有燃料没有燃料 社会无法运转社会无法运转没有环保没有环保 环境已经崩溃环境已经崩溃没有新材料没有新材料 国防无保障国防无保障（中国化工报）31.1为什么要学习化工热力学？为什么要学习化工热力学？1.1.化工热力学课程的性质化工热力学课程的性质热力学英语为Thermodynamics，其中Thermo为热，dynamics为力，热与力合起来即为能量能量。热热力力学学是是研研究究能能量量、能能量量转转换换以以及及与与能能量量转转换换有有关关的的物物性性(H,S)间相互关系的科学间相互关系的科学。化工热力学是在工程热力学和化学热力学基础上发展的.化工热力学是讨论热力学原理在化工过程研究、开发、生产和热力学原理在化工过程研究、开发、生产和设计中的应用设计中的应用，是化学工程学的重要分支之一。化工热力学是深入学习和掌握化工知识的基础化工热力学是深入学习和掌握化工知识的基础，是学习化工分离过程、化学反应工程、化工工艺、过程控制及化工设计的基础。4课程特点课程特点重重复复学学习习对化工专业本科生，热力学学习可追溯到高中阶段的物理和化学课程，大学本科每一阶段学习都不是简单的重复，而是在原有的基础上提高一步。如我院对本科开设化工热力学1，研究生阶段开设化工热力学2和3。美国化工专业研究生未学过化工热力学的要补课。难难学学易易忘忘化工热力学是一门较难的课，其理论艰涩、概念抽象、数学公式多且模型复杂。往往令初学者望而生畏。经调查，不少学生，在学完热力学一段时间后，他们对其基本概念和计算方法就淡忘了。这说明掌握热力学知识的过程不是一次就能完成的。为解决这问题，在学习过程中应，为解决这问题，在学习过程中应，注重应用注重应用化工热力学的掌握需要有一学习学习应用应用-再学习再学习的过程，热力学概念的理解、建立、掌握和应用不是一蹴而就的，也需要学习-实践-再学习-再实践的过程。因此，学好化工热力学的关键之一是以应用为中心以应用为中心，将抽象的热力学内将抽象的热力学内容与日常生活和化工生产及研究的实际应用结合，与后续课程化工分离、化学反应、容与日常生活和化工生产及研究的实际应用结合，与后续课程化工分离、化学反应、化工工艺及化工设计的实际应用结合化工工艺及化工设计的实际应用结合。加强相关学科之间的联系，加强在化工计算及设计中的应用。加强实践环节加强实践环节要加强与化工热力学相关的实践教学环节：化工热力学实验、计算机运用实践、工厂实习、化工专业设计及毕业论文等（涉及到的化工热力学问题较多）。52.2.化工热力学课程的地位化工热力学课程的地位（1）化工热力学是化工及其相关专业(大化工)的重要的专业基础课，是化工专业的主干课程之一。化工相关专业包括材料（高分子材料、电子材料、纳米材料）、能源技术、生物化工、医药化工、海洋技术、精细化工和环境保护等。化工热力学与化工原理基本上同时开设。化工热力学的先修课程先修课程：高等数学、物理、无机化学、有机化学、分析化学、认识实习和物理化学等。化工热力学的后续课程后续课程：化工工艺、化工分离过程、化学反应工程、过程控制、专业实习及化工设计等。（2）地位：化工热力学是联系化工专业基础课与专业课，理论化工热力学是联系化工专业基础课与专业课，理论课与应用课，实验环节与工程放大的课与应用课，实验环节与工程放大的重要的纽带的纽带。对于化工专业本科生，对于从事化工研究开发、生产和设计的技术人员，化化工热力学是工热力学是深入理解化工过程实质的关键深入理解化工过程实质的关键。化工专业人员的专业能力在在一定程度上决定化工热力学水平一定程度上决定化工热力学水平。化工热力学给出的方法和原理在化工技术人员的整个职业生涯中,都会发挥重要的指导作用。6（3）化工热力学与物理化学关系）化工热力学与物理化学关系两两课课相相通通之之处处物理化学是化工热力学的先修课，两者都以热力学第一定律和热力学第二定律为基础，研究化学及化工过程中各种能量的相互转换和有效利用；研究过程达到平衡的条件和平衡组成的计算。二者在内容上有重复。热热力力学学的的教教学规律之一是需要重复学规律之一是需要重复。这种重复不是简单的复制，而是螺旋式提高螺旋式提高。螺螺旋旋底底部部的内容是封封闭闭系系统统的热力学基本定律、理想气体和理想溶液的热力学规律、相平衡和化学平衡一般原理及准则；螺螺旋旋中中部部内容是敞敞开开系系统统的热力学基本定律、真实气体及真实溶液（多组分混合物系）的热力学规律、多组分相平衡系统及反应系统的组成与温度、压力的关系及计算；螺螺旋旋上上部部是热力学知识在其他学科学习和生产科研中的应应用用。应用的过程是对热力学的再学习过程。对那些课上难以理解的内容，例如活度系数，逸度系数只有在进行一系列相平衡计算后，才可能真正理解。这种螺旋式提高的学习过程不但夯夯实实了了基基础础知知识识，提提高高了了工工程程计计算算能能力力，也使学生对实际问题有了更深的理解，为为分分析析和和解解决决工工程程技技术术问问题题奠奠定定了了基基础础。如在化工热力学中敞开体系的热力学第一和第二定律的表达式的推导过程都是以封闭体系为先导，蒸汽动力循环中的朗肯循环也是由物理化学中讲过的卡诺循环引出的。两课的区别两课的区别物理化学从经典热力学角度研究问题，研究重点是理想物系理想物系(理想气体、理想溶液)封闭体系封闭体系(和外界只有能量交换而无物质交换)。而化工热力学则以真实物系的敞开体系真实物系的敞开体系为主，化工热力学与生产实际更接近。73 3学习化工热力学课程的学习化工热力学课程的目的目的 (1).掌握热力学基本原理，学习热力学分析推理的方法和科学思维的方法；(2).为学习后续课程（分离过程、化学反应过程、化工设计、过程分析及过程控制等）打下基础；(3).培养解决化工过程研究、开发、设计和生产等实际问题的能力。8注意学习注意学习掌握科学思维的方法和分析推理的方法掌握科学思维的方法和分析推理的方法化工热力学特点是严谨：严谨：化工热力学研究是以化工热力学研究是以二个定律二个定律（热力学第一定律和第二定律）为基（热力学第一定律和第二定律）为基础，分析讨论础，分析讨论三个三个“E E”（EnergyEnergy，EntropyEntropy和和EquilibriumEquilibrium）和和四四大平衡大平衡（物料平衡、能量平衡、相平衡和化学平衡）问题（物料平衡、能量平衡、相平衡和化学平衡）问题；许多热力学原理和关系式，都是在热力学第一定律和第二定律基础上，经过严格的热力学推导得到；通过化工热力学学习可以培养严谨的科学态度，掌握科学思维的方法，提高分析推理的能力。91.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容化工产品生产一般分为三大步化工产品生产一般分为三大步原料原料原料处理原料处理化学反应化学反应产物的分离产物的分离产品产品和提纯和提纯-原料处理：原料处理：加热、冷却、压缩、分离和混合等-化学反应：化学反应：原理、适宜条件、设备等-产物的分离和提纯：产物的分离和提纯：冷凝、蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取等这三大步涉及的反应、分离、能量转换及相关化工数据等四四大问题大问题，都与化工热力学密切相关。101.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容1.反应和化学平衡问题包括反应原理、反应可行性、反应适宜条件和反应设备等。随着国民经济的发展要求化工部门提供质量好、性能佳、能耗低、副产少以及对环境污染小的产品，需要进行新产品和新工艺开发研究。这些研究需要化工热力学研究先行，需要热力学提供化学平衡数据化学平衡数据：反应是否可行？反应适宜的条件？111.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容应用实例：应用实例：（1）水玻璃的生产水玻璃的生产其反应式为NaCl+SiO2+H2O Na2SiO3+3HCl常温下G 0 反应不可行按热力学计算当T=1400 K时，G=-40.55 kcal/mol 反应可行。在解决了高温下设备的腐蚀问题后，可由此法生产水玻璃。目前常用纯碱代替食盐，在反应炉中加热到1400生成熔融态硅酸钠。（干法生产）121.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（2 2）由石墨生产人造金刚石由石墨生产人造金刚石在298K，0.1013MPa下此反应G=2.9 kJ/mol0,反应不可行当T=1000-2000，P=5000-10000MPaG 0，反应可行，利用FeS为溶剂，可由石墨生产人造金刚石。此结果导出自然界金刚石形成的地质条件的假说：天然金刚石就是在地球深处高温高压条件下经过亿万年“苦修”转化而成。1893年莫瓦桑（法）自称在1200K几千atm下获得人造0.7mm金刚石（实验未能重复！）（实验未能重复！）1938年皮尔曼（美）计算得到，298KP130000atm或1200KP40000atmG01946年布里奇曼（美）超高压设备（获得诺贝尔奖）1955年霍尔（美）在1650，95000atm首次制得人造金刚石同年，美国通用电气公司用专制高温高压静电设备制得第一批工业用人造金刚石小晶体。（目前年产量达20吨）131.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（3）亚磷酸二甲酯合成的适宜条件亚磷酸二甲酯合成的适宜条件主反应PCl3+3CH3OH（CH3O）2POH+2HCl+CH3Cl副反应1（CH3O）2POH+HCl（CH3O）P（OH）2+CH3Cl副反应2（CH3O）P（OH）2+HCl P（OH）3+CH3Cl热力学计算结果，主反应 副反应1 副反应2 H(kJ/mol)-140.52 -53.41 -9.53 S(J/mol K)282.82 40.59 34.73 G(kJ/mol)-224.83 -65.51 -19.88三个反应H都为负值，都是放热反应，低温对反应有利；三个反应G都为负值，三个反应都能自发进行。由于主反应G的绝对值要大得多，低温对主反应更为有利。为保证较高的反应速率，减少低温能耗，反应条件选用常温。141.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容2 2分离及相平衡问题分离及相平衡问题化工分离过程在化工生产中占有极重要的地位，在化工生产装置投资费用中分离装置占分离装置占4090%4090%，能耗费用中分离过程能耗费占能耗费占606090%90%。相平衡包括汽液平衡、气液平衡、液液平衡和固液平衡等，它研究一定温度压力下与各个相中的物质组成(浓度)之间关系，是精馏、吸收、萃取和结晶等分离过程设计计算的基础。化工热力学研究给出平衡基本特点、平衡计算、关联预测模型和数学描平衡基本特点、平衡计算、关联预测模型和数学描述等。现阶段热力学研究相平衡主要处在半经验半理论阶段半经验半理论阶段，其思路是，其思路是，通过实验测量少量的相平衡数据，提出或选择合适的热力学模型对实验数据进行关联，求得模型参数，推算大量完整的相平衡数据，提高关联和推算的精度。151.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容应用实例：应用实例：（1 1）醋酸）醋酸水的分离水的分离醋酸是一种重要的工业原料，又是很好的溶剂。醋酸水虽不形成共沸物，由于二者相对挥发度接近1，普通精馏方法难以很好分离。曾用溶剂萃取（将稀醋酸变成浓醋酸）-共沸精馏（将浓醋酸变成冰醋酸）过程。最理想的是萃取剂和共沸溶剂是同一种物质。经热力学研究先后选择了，醋酸异丙酯醋酸乙酯+苯醋酸异丙酯+NaCl（Na2SO4、MgCl2）其中醋酸异丙酯+Na2SO4效果较好能耗可降低1020%161.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（2 2）一异丙醇胺）一异丙醇胺-二异丙醇胺二异丙醇胺-水体系分离水体系分离 异丙醇胺是一种有效的脱碳吸收剂，其生产过程中精馏分离是关键的一步。精馏塔设计需要三元汽液平衡数据。由于一异丙醇胺和二异丙醇胺沸点较高，采用鼓泡平衡釜测定了一异丙醇胺-二异丙醇胺-水体系在338K、353K、368K下的恒温汽液平衡数据。并与UNIFAC基团贡献法预测结果和用UNIQUAC二元模型参数推算结果进行了比较，获得了满意的结果。为精馏塔设计提供依据。171.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（3 3）环环氧氧乙乙烷烷（EOEO）新新型型吸吸收收剂剂的的研研究究 在EO的生产中，一般用水作为EO的吸收剂，其吸收量较小，吸收剂用量大，能耗较大。研制新型高效的吸收剂是一项很有意义的工作。曾研究了，水碳酸乙烯酯（EC）和乙二醇(EG)混合溶剂碳酸乙烯酯（EC）和乙二醇(EG)-H2O混合溶剂研究表明EG-EC-H2O混合溶剂对EO的溶解能力比纯H2O溶剂有显著的提高，提高幅度达63.3%-104.8%，表明，EG-EC-H2O混合溶剂对EO的溶解能力大大优于纯H2O溶剂。（4 4）苯苯甲苯甲苯-邻二甲苯的分离流程的选择邻二甲苯的分离流程的选择 要求精馏产品中有苯（含5%甲苯）、甲苯（含5%苯和5%邻二甲苯）和邻二甲苯（含5%甲苯）。排出了四种流程，以总费用为目标函数（总费用最少），经相平衡和精馏计算确定：当原料苯含量10%时，采用单塔流程（SS）侧线出料，当原料苯含量10%时，采用双塔流程(PF)侧线出料.181.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（5 5）超临界流体在化工分离中应用）超临界流体在化工分离中应用(详见第二章详见第二章)这是化工热力学研究和应用的一个热点。超临界状态是指物质在高于临界温度和高于临界压力时所处的状态。在超临界状态下物质的粘度较液体小得多，而扩散系数较液体大得多，是分离混合物的理想条件，超临界分离技术得到广泛的应用。其中超临界CO2应用最多,CO2临界压力为7.376，临界温度为31.06。如超临界CO2萃取,通过加压使CO2处于临界压力和临界温度之上,形成CO2在气、固、液三种状态之外的另一种状态超临界状态。利用CO2在此状态下大的溶解度、低的萃取温度、良好的选择性和无相变化等特性进行物质的提取分离。超临界CO2萃取技术的主要特点是：萃取温度低(3050),因而完好地保留了产品的天然有效活性;以惰性CO2为溶剂,不会污染产品;装置运行稳定可靠,操作简单。191.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容应用：由于二氧化碳是一种非极性溶剂，二氧化碳流体最适合萃取亲脂性的化合物。从天然植物种子、叶子、果实、根茎等中提取油脂、香精、生理活性物质、色素、大蒜素、咖啡因等。制造出真正的天然“绿色食品”。其他：利用超临界戊烷从石油中分离重组分201.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容某些农产品中有效物质的提取和有害成分的去除某些农产品中有效物质的提取和有害成分的去除1.提取啤酒花。用超临界 CO2 提取啤酒花时，提取出的物质为呈浅绿的带芳香的浆状物。-酸的提取率可达 95%以上，提取时的温度为-515。低于-5时，啤酒花中的蜡质会优先溶解，导致对-酸的污染；高于 15时，-酸的溶解度降低，使提取的时间延长。在提取过程中，啤酒花的有效成分（-酸和-酸组成）几乎都能提取出来，而硬树脂，农药等都残留下来了，保持了啤酒花的香气味。CO2，CO2 再循环调压调温，变成超临界态，反复使用。2.动植物生理活性物质的提取。一些生理活性物质易受常规分离条件的影响而失去生理活性功效。超临界流体萃取由于分离条件十分温和，因而在这个领域有十分广阔的前景。鱼油中含有大量的 EPA 和 DHA 等具有生理活性的不饱和脂肪酸，由于高度不饱和脂肪酸分子结构的特点，EPA 和 DHA 极易被氧化，易受光热破坏，传统的分离方法很难解决高浓度的 EPA、DHA 提取问题。超临界 CO2 萃取可将 EPA 和 DHA 从鱼油中分离，效果理想。月见草和被孢霉菌丝体中的-亚麻酸、紫苏籽中的-亚麻酸、荔枝种仁中的荔枝酸等生理活性物质均可用超临界 CO2 萃取。3.天然色素的提取。4.某些有害成分的去除。从咖啡豆中脱除咖啡因是超临界提取的第 1 个工业化项目。咖啡因是一种兴奋剂，许多人饮用咖啡时，不喜欢咖啡因含量过高，而喜爱将咖啡因除去的咖啡。超临界提取后，咖啡豆中的咖啡因含量在 0.02%以下，而芳香物没有损失，因此，超临界提取法是脱除咖啡因的理想方法。烟草处理，能获得低尼古丁含量却又保留原烟草香气的烟草叶。用超临界 CO2 萃取技术脱除蛋黄等中的胆固醇。5.在发酵食品处理中的应用用超临界或液态的 CO2，从糖蜜等物制得的酒精发酵液中分离酒精，或在分离酒精同时进行浓缩。从发酵得到的葡萄酒等提取芳香成分，在蒸馏葡萄酒作白兰地酒时，蒸馏前将葡萄酒含的香料成分用液态二氧化碳提取，将回收的香料成分再加到葡萄酒中，调制出高浓高味的葡萄酒。发酵产物的脱臭、曲霉脱脂、杀菌等。211.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容3 3 能量合理利用问题能量合理利用问题能量的合理利用问题是当代世界面临的重大问题之一当代世界面临的重大问题之一；对中国，能源问题更为严峻更为严峻。中国50%的石油需要进口,而中国的能源利用率仅是世界平均水平的50%。2003年,中国消耗了全球总产量15-20%的主要能源和原材料,创造的仅占世界的4%。如果按每1美元生产总值能耗,我国比发达国家能耗高45倍。中国单位产值消耗水量是发达国家的820倍。每万美元产值耗水美国为5143,日本2083,中国50453。化工部门是仅次于冶金部门的第二耗能大户。如何以最低的消耗获取最大的收益,是现代化工面对的主要问题。221.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容利用热力学分析方法，对对化化工工生生产产过过程程进进行行能能量量衡衡算算和和有有效效能能衡衡算算，为为节节能能减减排排提提供供切切实实可可行行的的方方案案。能量衡算和有效能衡算是进行化工过程和设备计算的基础，是评价化工过程能量利用合理程度的重要手段，是化工技术人员的基本功。能能量量衡衡算算法法以热力学第一定律为基础,从能量转换的数量关系,了解能量利用的情况:各设备耗能数量,用能水平和节能潜力。此法虽能定量地说明能量收入、支出、损失以及转换的数量关系,但却忽忽视视了了能能量量品品位位高高低低而无法说明能量转换是否完善,因而不能真正反映用能的合理程度。有有效效能能衡衡算算法法基于热力学第二定律,指出能量不仅有数量的大小,而且有有品品位位的的高高低低,从能量的品位高低进行分析,评价其作功能力的大小和能量本身的可交换性,因此能够真正反映用能的合理程度。231.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容应用实例：应用实例：（1 1）聚乙烯醇生产工艺的改造）聚乙烯醇生产工艺的改造其中分离工序生产能耗较大，随着能源危机严重，改造设设计计的的目目标标函函数数由由投投资资最最小小转转向向为为能能耗耗最最低低。分离过程涉及7种化合物：CH3COOC2H3,CH3OH,CH3COOCH3,CH3COOH,CH3CHO，水和醋酸异丙酯等，包括13个塔（简单蒸馏、萃取蒸馏和非均相共沸蒸馏等）。测量了部分相平衡数据，选择了合适的热力学模型，进行了相平衡数据的关联推算。对分离过程进行了模拟计算，确定适宜操作条件。原进料按乙醛含量0.7%通入蒸汽，其蒸汽消耗量大，醋酸甲酯损失也大。根根据据模模拟拟结结果果，按按进进料料中中乙乙醛醛浓浓度度调调节节蒸蒸汽汽用用量量，使蒸汽消耗量和醋酸甲酯损失都显著降低。乙醛含量0.4%水蒸气消耗量较按乙醛含量0.7%时水蒸气消耗量几乎减少了50%，取得良好的经济效益。每年节省能耗费30万美元。241.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（2 2）合成氨转化工序的节能改造）合成氨转化工序的节能改造 大型合成氨厂烃烃类类蒸蒸汽汽转转化化过程是一吸热反应，要求一段转化反应压力3.03.5MPa，反应器出口温度800，装置需有外部烟道气加热，加热烟道气温度为900-1100，烟道气余热必须加以利用。为此，按热力学第二定律原理设计了一套逐逐级级余余热热回回收收系系统统，分段回收烟道气余热：烟道气温度 8901050，用于加热一段转化炉进料；烟道气温度 830-890，用于加热二段转化炉进料；烟道气温度 420830，用于加热高压蒸汽；烟道气温度 420380，用于预热原料空气；烟道气温度 160-380，用于预热燃料燃烧空气。使烟道气余热得到充分的利用。每吨合成氨能耗由42GJ42GJ降至降至39GJ39GJ.251.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容4化工数据（1 1）作作用用化工分离过程、化学反应工程、化工工艺、化工设计及化工过程控制等设计计算都需要大量的化工数据。（2 2）化工数据一般分为）化工数据一般分为基础物性数据（分子量、临界数据、偏心因子等与物质本性有关）热力学性质数据（P、V、T、CP、CV、H、S、G、VLE和LLE等与体系状态有关）迁移性质数据（D、等与传递过程有关）由于化工所涉及的化合物数量很大，即使对纯物质，已有很大的数据量。如果考虑到化工过程中绝大部分是混合物则数据量更大。化工数据虽然与很多学科有关,但在许多计算中以化工热力学最为重要。261.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（3 3）化工数据的获得）化工数据的获得-由数据手册或网上数据库获得由数据手册或网上数据库获得但应注意，尽尽量量使使用用专专项项性性手手册册。有一些在历史上形成的著名的专项性手册,并已再版多次,这些权威数据工作者的权威手册应首先考虑采用。有一些手册对数据进行严格的评价；有的甚至列出近百年该化合物所有的数据,逐个进行分析,最后给出推荐值。这类手册是很可靠的.综合性手册使用方便,但可靠性常较差可靠性常较差网网上上数数据据的的可可靠靠性性差差异异大大，使使用用时时注注意意筛筛选选。目前从网上能找到许多类的化工数据,有些数据未能提供数据来源，混入了很多的估算值。网上数据还可能查到手边或国内所缺乏的数据手册中的数据。为了使查到的数据可靠,使用者应尽可能查明该数据库或数据的背景或出处。网上数据不能代替数据手册,只是可以相互补充。271.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容-在在缺缺乏乏数数据据的的情情况况下下，可可利利用用热热力力学学方方法法进进行行化化工工数数据据测测定定、关关联及推算联及推算如应用，普遍化法剩余性质法超额性质法状态方程法活度系数法-混混合合物物数数据据比比较较缺缺乏乏，通通常常利利用用纯纯物物质质数数据据和和混混合合规规则则估估计计混混合合物数据物数据Kay规则组成二次型混合规则-利用化工热力学计算软件利用化工热力学计算软件如AspenPlus和SteamTable等获得热力学数据。281.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容5 5 常见问题举例常见问题举例（1）液化气的主要成分为何是C3-C4(丙烷、丁烷、丙烯、丁烯和少量的戊烷),而不是甲烷或己烷？（2）液化气瓶或其他压力容器的充装系数如何确定？（可由Reckett方程或修正的Reckett方程）（3）空调与取暖器哪个更省电？（4）电冰箱能否当作空调器使用？（5）如何从天然植物中提取香精、天然色素？超临萃取剂为何常选CO2？（6）如何设计一个丙烯贮罐，问该罐的承压至少要达到多少？（考虑当地极端气温及一定的耐压裕量，可以初步确定该罐的耐压范围，为贮罐的设计提供依据）（7）如何确定制冷剂（氨、乙烯或丙烯）在常压下所能达到的最低温度、在一定温度下蒸发时所需控制的压力？（可以用Antoine方程确定）291.2化工热力学研究的具体内容化工热力学研究的具体内容（8）液相本体法生产聚丙烯过程中，将粉状聚丙烯与未反应的丙烯分离时的温度与压力关系如何确定？（9）用于加热是高压蒸汽好还是低压蒸汽好？（10）是否有500液态水？是否有3的蒸汽？（11）包含汽液二相混合物的密闭容器，对其加热是否一定能变成蒸汽？（12）50ml水加50ml酒精是否形成100ml混合液？（13）水在什么条件下能分解为氢和氧？（14）是否任何气体经过节流膨胀后温度都要下降？301.3 1.3 如何学好化工热力学？如何学好化工热力学？1.1.掌握热力学处理方法的特点（掌握热力学处理方法的特点（3.13.1）（1）热力学基本处理方法热力学基本处理方法：原理（基础）原理（基础）-模型（数学方程式模型（数学方程式 工具）工具）-应用（目的应用（目的）（教材P5 图1-6）（2 2）以理想态为基础的处理方法以理想态为基础的处理方法 化工热力学是研究实际过程的能量变化，实际过程是极复杂的，往往从研究理想状态入手，研究理想状态与真实状态的偏差，解决真实状态下的热力学性质的计算问题。如，-从研究理想气体入手，研究理想气体与真实气体的偏差，解决真实气体的热力学性质的计算问题PVT计算，用Z Z表示理想气体与真实气体的偏差G计算，用表示理想气体与真实气体的偏差真实气体广度热力学性质M计算，用M MR R表示理想气体与真实气体的偏差-从研究理想溶液入手，研究理想溶液与真实溶液的偏差，解决真实溶液的热力学性质的计算问题用G GE E表示整体的理想溶液与整体的真实溶液的偏差用i i表示理想溶液中组分i与真实溶液中组分i的偏差31-从计算理想功入手，计算理想功和实际功的偏差（损失功或热力学效率）解决实际功的计算问题。（3 3）由容易得到的热力学性质推算难以得到的热力学性质，由容易得到的热力学性质推算难以得到的热力学性质，从少量的实验从少量的实验数据推算大量完整的数据数据推算大量完整的数据。如，-从容易测量的PVT和CP数据推算难以得到的热力学性质H,S,G-从较容易得到的H,S数据推算难以得到的热力学性质-从一组或数组相平衡数据，推算全浓度范围的相平衡数据-从二元体系的热力学性质推算多元体系的性质 （4 4）掌握化工热力学的检验的方法掌握化工热力学的检验的方法对热力学数据是否正确，热力学关系式是否可靠以及化工工艺过程是否完善进行检验：-利用GibbsDuhem方程检验关于偏摩尔性质的关系式是否合理-利用热力学一致性检验方法鉴别相平衡数据或方程是否正确-利用能量平衡法和有效能平衡法考察工艺过程的完善程度2.注意准确理解热力学概念注意准确理解热力学概念（注意复习物理化学化学热力学的重要概念）如，体系、环境、状态、状态函数、过程、可逆过程等。32注意注意单位制单位制(P.317以以SISI制为基础制为基础)3.循序渐进循序渐进 紧抓各教学环节紧抓各教学环节：听课、笔记、复习、作业。教师作用：抓住重点、弄通概念、启发思考、解决疑难、订正错误教材注意修正教材中的错误参考文献P.351课时安排：56 4.4.本课程局限性本课程局限性：只研究宏观的经典热力学，不研究微观结构和机理，因而不能解决阻力和速度问题。33
