吸收式制冷机的溶液热力学基础.ppt

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1、关于吸收式制冷机的溶液热力学基础现在学习的是第1页，共26页目的、要求目的、要求 现在学习的是第2页，共26页第一节第一节 溶液、溶液的成分溶液、溶液的成分 在吸收式制冷机中，制冷在吸收式制冷机中，制冷剂不断被溶液吸收或放出，剂不断被溶液吸收或放出，溶液发生压力、温度、浓度溶液发生压力、温度、浓度的变化，并与外界进行热交的变化，并与外界进行热交换。换。现在学习的是第3页，共26页5.1.15.1.1溶液溶液溶质：被溶解物。气体（氨气）、液体（酒精）、溶质：被溶解物。气体（氨气）、液体（酒精）、 固体（溴化锂）。固体（溴化锂）。溶剂：溶解其它物质。液体（水）。溶剂：溶解其它物质。液体（水）。溶液

2、：两种或两种以上的物质组成的均匀、稳定的溶液：两种或两种以上的物质组成的均匀、稳定的体系。体系。分类：气体、液态、固态溶液分类：气体、液态、固态溶液现在学习的是第4页，共26页5 5. .1 1. .2 2溶液的成分溶液的成分 n溶液的成分：各组分在溶液中所占的百分数。溶液的成分：各组分在溶液中所占的百分数。n质量分数：质量分数：i i=m=mi i/m/mn摩尔分数：摩尔分数：x xi i =n=ni i/n /n ( (气体用气体用xx表示，液体用表示，液体用xx表示表示) )现在学习的是第5页，共26页5.2.15.2.1相相相相：体系内物理化学性质完全均匀一致的部分。相间有明：体系内物

3、理化学性质完全均匀一致的部分。相间有明显分界线。显分界线。 气体气体=1, =1, 液体液体1.1.第二节第二节 相、独立组分数、自由度和相律相、独立组分数、自由度和相律 5.2.2 5.2.2 独立组分数独立组分数 独立组分数独立组分数k:k:体系中独立存在的物质。体系中独立存在的物质。 冰水混合物中冰水混合物中k=1, k=1, 溴化锂水溶液溴化锂水溶液k=2.k=2.5.2.3 5.2.3 自由度自由度 自由度自由度f:f:独立可变因素。独立可变因素。 如温度、压力、浓度。如温度、压力、浓度。 5 52 24 4相律相律 、k k、f f之间的关系：之间的关系：f=k-+2f=k-+2；

4、 自由度自由度+ +相相= =独立组分数独立组分数+2+2。 现在学习的是第6页，共26页第三节第三节 理想溶液两组分体系的相图理想溶液两组分体系的相图 5 53 31 1 溶液的相平衡溶液的相平衡溶液的相平衡：溶液的相平衡： 溶液各部分的状态参数保持不变。溶液各部分的状态参数保持不变。 现在学习的是第7页，共26页理想溶液满足拉乌尔定律理想溶液满足拉乌尔定律：蒸汽分压力蒸汽分压力 ；0BBBPP x0AAAPP x5.3.2 p-x 5.3.2 p-x 图图理想溶液两组分体系的理想溶液两组分体系的p-xp-x图图0AAAAPPxP x0BBBBPPxP xBAPPP道尔顿分压定律：道尔顿分压

5、定律： 由上式，在一定的温度下，不同的溶液压力，对应相应的由上式，在一定的温度下，不同的溶液压力，对应相应的 A A 和和 A A，得理想溶液得，得理想溶液得p-p-图。图。 , A, A为易挥发组分，有为易挥发组分，有 ，则，则 。00001AABBAABAPP xP xP xPx0AAAPxxP00001ABAABAPPPPxP x00BAPPAAxx00AAABBBxP xxP x现在学习的是第8页，共26页p-xp-x相图相图AxAxAx二元溶液的二元溶液的p-xp-x相图相图不同温度下二元溶液的不同温度下二元溶液的p-xp-x相图相图AxAx现在学习的是第9页，共26页T-xT-x图

6、的绘制图的绘制5.3.3 T-5.3.3 T-图图 现在学习的是第10页，共26页5.3.4 5.3.4 杠杆规则杠杆规则三区：液相区、气相区、三区：液相区、气相区、 气气- -液两相区液两相区组分质量守恒和溶液质量守恒。组分质量守恒和溶液质量守恒。 n n液液CD= nCD= n气气CECE将摩尔分数改为质量分数与上述将摩尔分数改为质量分数与上述一致。一致。 p-p-图、图、T-T-图、图、 液液CD= CD= 气气CECE现在学习的是第11页，共26页第四节第四节 溶解与结晶、吸收与解析、蒸馏与精馏溶解与结晶、吸收与解析、蒸馏与精馏 5 54 41 1溶解与结晶溶解与结晶n 溶解：溶解：固

7、体溶质固体溶质其表面分子在溶剂中均匀扩散形成溶液的过程。其表面分子在溶剂中均匀扩散形成溶液的过程。溶解热：溶质粒子扩散时吸热，与溶剂结合放热。溶解热：溶质粒子扩散时吸热，与溶剂结合放热。溶解度：饱和溶液中所含溶质质量。溶质质量溶解度：饱和溶液中所含溶质质量。溶质质量/100/100克溶剂克溶剂n结晶：温度降低时，饱和溶液中有结晶：温度降低时，饱和溶液中有固体溶质固体溶质析出。析出。 压力对液体、固体的溶解度影响很小，对气体的溶解度压力对液体、固体的溶解度影响很小，对气体的溶解度影响大，如氨在水中的溶解度随压力增大而增大。影响大，如氨在水中的溶解度随压力增大而增大。现在学习的是第12页，共26页

8、5.4.2 5.4.2 吸收与解析吸收与解析 n吸收：在某一温度下，溶液吸收吸收：在某一温度下，溶液吸收蒸气的现象。如对处于平衡状态蒸气的现象。如对处于平衡状态的溶液进行冷却。的溶液进行冷却。n解析：溶解于溶液中的气体自溶液解析：溶解于溶液中的气体自溶液中析出。如对处于平衡状态的溶液中析出。如对处于平衡状态的溶液进行加热进行加热. . 溶液溶液蒸气蒸气吸收吸收解析解析溶剂溶剂溶质溶质（固体）（固体）溶解溶解结晶结晶现在学习的是第13页，共26页5.4.35.4.3蒸馏与精馏蒸馏与精馏 n 蒸馏：对溶液加热，将蒸气冷凝，再对冷凝液加热，蒸气析蒸馏：对溶液加热，将蒸气冷凝，再对冷凝液加热，蒸气析出

9、后再对其冷凝，反复进行。出后再对其冷凝，反复进行。 可获得高纯度的液体和蒸气。可获得高纯度的液体和蒸气。n 精馏：重复多次蒸发和冷凝过程。精馏：重复多次蒸发和冷凝过程。 现在学习的是第14页，共26页5 51 11 1等温线等温线 1 1）h-h-图上的等温线图上的等温线混合后的焓混合后的焓= =混合前的焓混合前的焓+ +混合热混合热第五节第五节 两组分体系的焓两组分体系的焓- -浓度（浓度（h-h-）图）图 理想溶液混合热理想溶液混合热=0=0，h h溶液溶液= h= h1 1 +h+h2 2(1- (1- ) )，其等温线为直线。其等温线为直线。实际溶液混合热为负（放热）。实际溶液混合热为

10、负（放热）。等温线为下凹曲线。等温线为下凹曲线。现在学习的是第15页，共26页2)2)压力一定时，气相等温线近视为压力一定时，气相等温线近视为一组直线（一组直线（混合热混合热=0=0） ，液相，液相等温线为一组下凹曲线。等温线为一组下凹曲线。3 3）不同的压力下，气相等温线为多）不同的压力下，气相等温线为多组直线，液相等温线为一组下凹曲组直线，液相等温线为一组下凹曲线（随压力变化很小）线（随压力变化很小）。 现在学习的是第16页，共26页5.5.2 h-5.5.2 h-图上的等压饱和线图上的等压饱和线 1 1）等压饱和线：含等压饱和液线和等压）等压饱和线：含等压饱和液线和等压饱和气线两条饱和气

11、线两条。 由实验数据绘出或由由实验数据绘出或由T-T-图等压图等压线和线和h-h-图上的等温线求得。图上的等温线求得。 2 2）h-h-图上的参数线图上的参数线 一组液体等温一组液体等温 多组气体等温线多组气体等温线 一组等压饱和液线一组等压饱和液线 一组等压饱和气线一组等压饱和气线现在学习的是第17页，共26页5.5.3 5.5.3 氨氨- -水溶液的水溶液的h-h-图图说明：说明：1 1）含）含一组等压饱和气线，一组等压饱和气线，一组等压饱和液线，一组等压饱和液线，一组液体等温线，一组液体等温线，辅助线。辅助线。现在学习的是第18页，共26页5.5.3 5.5.3 氨氨- -水溶液的水溶液

12、的h-h-图图 2 2）液相区：每个状态可得）液相区：每个状态可得h, h, ，t.t.3 3）气态区：借辅助线得已知饱和液相点相对应得饱和）气态区：借辅助线得已知饱和液相点相对应得饱和蒸气点（温度、压力相同）。由此得气相等温线蒸气点（温度、压力相同）。由此得气相等温线. .4 4）湿蒸气区：已知压力，利用直角三角形试凑法得到。）湿蒸气区：已知压力，利用直角三角形试凑法得到。 现在学习的是第19页，共26页5.3.45.3.4溴化锂溴化锂- -水溶液的水溶液的h-h-图图说明：说明：1 1）有）有一组辅助线，一组辅助线，一组等压饱和液线，一组等压饱和液线，一组液体等温线。一组液体等温线。2 2

13、）气相区只有水蒸气，其状）气相区只有水蒸气，其状态位于态位于=0=0的纵坐标线上。的纵坐标线上。5 53 35 5溴化锂溴化锂- -水溶液的水溶液的p-tp-t图图反映反映p p、t t 、 的关系。的关系。 现在学习的是第20页，共26页h-h-相图相图现在学习的是第21页，共26页第六节第六节 稳定流动下溶液的混合和节流稳定流动下溶液的混合和节流 混合混合: : 绝热与非混合。绝热与非混合。节流：有相变与无相变。节流：有相变与无相变。 5.6.15.6.1两股组分溶液绝热混合两股组分溶液绝热混合质量守恒：质量守恒： q qm3m3=q=qm1m1+q+qm2m2， q qm3m33 3=q

14、=qm1m11 1+q+qm2m22 2热力学第一定律：热力学第一定律： q qm3m3h h3 3 =q =qm1m1h h 1 1+q+qm2m2h h 2 2得：得：2312121mmmqqq2312121mmmqhhhhqq现在学习的是第22页，共26页利用利用h-h-图图 求出混合状态求出混合状态211332mmqq121513142312121mmmqhhhhqq12251334得：得：由：由：由：由：得：得：2312121mmmqqq现在学习的是第23页，共26页例例5-15-1现在学习的是第24页，共26页5.6.25.6.2两股组分溶液非绝热混合两股组分溶液非绝热混合质量守恒：质量守恒： q qm3m3=q=qm1m1+q+qm2m2 q qm3m33 3=q=qm1m11 1+q+qm2m22 2热力学第一定律：热力学第一定律： q qm3m3h h3 3+ += q= qm1m1h h 1 1+ q+ qm2m2h h 2 2得：得： 3 3和和h h3 3例例5-25-2231212121mmmmmqhhhhqqqq现在学习的是第25页，共26页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第26页，共26页