第4章 吸收式制冷热力学基础优秀课件.ppt

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1、第4章吸收式制冷热力学基础第1页，本讲稿共47页第四章第四章 吸收式制冷及气体分离吸收式制冷及气体分离 的溶液热力学基础的溶液热力学基础 概概 述述第一节第一节 基本定律基本定律第二节第二节 气液相平衡气液相平衡第2页，本讲稿共47页概概 述述 将将一一种种物物质质以以分分子子或或离离子子状状态态均均匀匀地地分分布布于于另另一一种种物物质质中中所所得得到到的的均均匀匀、澄澄清清、稳稳定定的的液液体体叫叫做做溶溶液液。溶溶液液可可由由下下述述方方法法生成：生成：(1)(1)两两种种液液体体混混合合。例如把乙醇加入水中，这两种物质就均匀而且密切地成为一个相同的体系，这个体系就是乙乙醇醇水水溶溶液液

2、。液氮与液氧的混合物、液丙烷与液丁烷的混合物也属于这种溶液。(2)(2)固固体体溶溶解解于于液液体体。如结晶溴化锂溶解于水中成为溴溴化化锂锂水溶液水溶液，液氧中溶有乙炔的混合物也属于这种溶液。(3)(3)气体溶解于液体。气体溶解于液体。如氨蒸气溶解于水成为氨水溶液氨水溶液。第3页，本讲稿共47页概概 述述 构构成成溶溶液液的的组组分分有有溶溶剂剂、溶溶质质之之分分，在在溶溶液液中中习习惯惯上上称称占占较较大大比比例例的的组组分分为为溶溶剂剂，占占较较小小比比例例的的组组分分为为溶溶质质。但但这这种种规规定定不不是是严严格格的的，例如，对于水溶液，一般将水称为溶剂；当气体或固体溶解在液体中时，不

3、管彼此间的相对含量如何，通常把液体当作溶剂，而把气体或固体当作溶质。溶溶液液并并非非溶溶质质和和溶溶剂剂的的简简单单的的机机械械混混合合物物，它们的组成比较复杂，除了溶质和溶剂之外，还有溶质和溶剂所形成的不确定的溶剂化合物化合物。根据溶液中组分的多少，可将溶液分成二二元元溶溶液液和和多多元元溶溶液液。如果溶液由两种化学成分及物理性质不同的纯物质组成，就叫做二元溶液，如氨水溶液、溴化锂水溶液、乙炔液氧溶液等。液化天然气及石油气由三种以上物质(主要为碳氢化合物)组成，为多元溶液的例子。第4页，本讲稿共47页概概 述述 在制冷及低温技术中，空气的分离、天然气的液化和分离、吸收式制冷、冰盐冷却及共晶冷

4、却、混合工质的研制与应用、空气设备的防爆以及各种新的二元溶液的研究等，都需要应用溶液热力学理论溶液热力学理论。描述一种溶液必须指明其溶液成分份额，即某种溶质在溶液中所占的比例，通常用质质量量分分数数和摩摩尔尔分分数数两种方法。如如果果一一种种溶溶液液由由k种种组组分分所所组组成成，则则某某种种溶溶质质的的质质量量分分数数wi为为该该组组分分质量质量mi与溶液总质量与溶液总质量m之比，之比，即 (41)(42)第5页，本讲稿共47页概概 述述 只要知道溶液中k1个组分的质量分数，即可求得第k个组分的质量分数。摩尔分数xi则表示某一溶质的摩尔数ni与溶液总摩尔数n之比，即 (43)(44)设Mi为

5、第i个组分的摩尔质量，则质质量量分分数数与与摩摩尔尔分分数数之之间间的的关关系系为 (45)(46)第6页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律内内 容容 提提 要要一、拉乌尔定律一、拉乌尔定律二、康诺瓦罗夫定律二、康诺瓦罗夫定律三、吉布斯定律三、吉布斯定律第7页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 一、拉乌尔定律一、拉乌尔定律 溶溶液液和和其其液液面面之之上上的的蒸蒸气气之之间间形形成成平平衡衡，两两相相之之间间遵遵循循着着一一定的规律。定的规律。单单组组分分液液体体和它的蒸气处于平衡时，由液面蒸发的分子数和从气相回到液体的分子数是相等的，这时蒸气的压力就是该液体的饱饱和和

6、蒸蒸气气压压。但当不挥发的溶质(例如，溴溴化化锂锂的的沸沸点点是是1265，可以认为它在大气中没有挥发的现象，因此在溴化锂的水溶液中，溴化锂是不挥发的溶质)溶入溶剂后，溶剂的一部分表面或多或少地被溶质占据着，因此在单位时间内逸出液面的溶剂分子就相应地减少了，结果在达平平衡衡时时，溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压必必然然比纯溶剂的饱和蒸气压为小。比纯溶剂的饱和蒸气压为小。第8页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 拉拉乌乌尔尔定定律律指指出出：无无论论在在什什么么温温度度下下，溶溶液液表表面面上上的的蒸蒸气气混混合合物物中中，每每一一组组分分的的蒸蒸气气分分压压等等于于同同一一温温度度下下该该

7、组组分分呈呈纯纯净净状状态态的的饱饱和和蒸蒸气气压压力力与与该该组组分分在在溶溶液液中中的的摩摩尔尔分分数数的的乘乘积积。用数学式表示为 (47)式中：xi溶液中第i组分的摩尔分数；pi溶液中第i组分的蒸气分压力；pi0第i纯组分的饱和蒸气压力。拉乌尔定律对对于于不不挥挥发发溶溶质质的的溶溶液液，其溶液饱和蒸气压力p可表示为 (48)式中：x是溶液中溶剂的摩尔分数；p0纯溶剂在溶液温度时的饱和蒸气压力。第9页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 如如果果溶溶质质是是挥挥发发性性的的，则溶液的饱和蒸气压力为按式(47)计算得的各个分压力之和。例如对于二元溶液，其饱和蒸气压力可表示为 上

8、式说明，在在一一定定温温度度下下，拉拉乌乌尔尔定定律律计计算算的的溶溶液液的的饱饱和和蒸蒸气气压压力力与与其其液液相相中中的的摩摩尔尔分分数数成成直直线线关关系系，如图41所示(图中把x2简写为x)。由图可以看出，溶液蒸气压力的数值是在两种纯组分的压力值之间，当x20时p=p10；当x21时p=p20。第10页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 图图4 41 1 理想溶液的理想溶液的p px x图图第11页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 二、康诺瓦罗夫定律二、康诺瓦罗夫定律 康康诺诺瓦瓦罗罗夫夫定定律律说说明明理理想想溶溶液液中中液液相相与与气气相相中中的的成成分分

9、是是不不同的。同的。假如两个有挥发性的液体混合成一理想溶液，每种液体的蒸气压都符合拉乌尔定律，则可写成 设xA和xB为气相中A和B组分的摩尔分数，理想溶液的气相混合物当作理想气体混合物时，根据道尔顿分压定律道尔顿分压定律 (49)第12页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 如果纯B组分蒸气压力比纯A组分大，即pA0/pB01，则 因为 ，代入上式，得 故 若以 ，代入上式，化简可得第13页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 这就是说，如果不同蒸气压的纯液体在给定温度下混合成二元溶液，则气相里摩尔分数与液相里摩尔分数并不相同，对对于于较较高高蒸蒸气气压压的组分，它在气相里

10、的摩尔分数大于它在液相里的摩尔分数。的组分，它在气相里的摩尔分数大于它在液相里的摩尔分数。在二元溶液中，沸点较低的液体有较大的挥发性，因此有较高的蒸气压。由于高蒸气压的液体就是低沸点的液体，故得到康康诺诺瓦瓦罗罗夫夫定定律律的的另另一一说说法法：对对于于较较低低沸沸点点的的液液体体，它它在在气气相相里里的的摩摩尔分数大于它在液相里的摩尔分数。尔分数大于它在液相里的摩尔分数。康诺瓦罗夫定律是精馏原理的基础，因为如果溶液摩尔分数和气相摩尔分数完全相同，两组分根本不能用精馏法分离。第14页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 例例4 41 1 把空气当作二元混合物，已知空气中氧氮的摩尔分数

11、分别为0.21和0.79，如果将空气温度降至100K并使其液化，问按拉乌尔定律计算处于气、液相平衡条件下的液态空气中，氧和氮的摩尔分数各为多少？解解：查得氧、氮在100K温度下的蒸气压力分别为0.2546MPa和0.775MPa，则有 由式(49)得 因为第15页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 所以 可可以以看看出出，高高沸沸点点(低低蒸蒸气气压压)的的氧氧组组分分在在液液相相中中的的摩摩尔尔分分数数大大于于其其在在气气相相中中的的摩摩尔尔分分数数，而而低低沸沸点点(高高蒸蒸气气压压)的的氮氮组组分分在在气气相相中中的的摩摩尔尔分数大于其在液相中的摩尔分数。分数大于其在液相中的

12、摩尔分数。第16页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 三、吉布斯定律三、吉布斯定律 吉布斯定律描述了物质相平衡条件下的平衡规律，它表表明明物物质质达达到到相相平平衡衡时时其其约约束束条条件件(或或称称自自由由度度)的的个个数数与与物物质质的的组组分分数数和和物质所处的物质所处的相数相数有相互依赖关系，有相互依赖关系，即 (410)式中：Nf约束条件数约束条件数，即可以独立变化的热力学参数的个数；，即可以独立变化的热力学参数的个数；Nc物质的组成份数(组元数)；Np物质相平衡时所处的相的个数。这一相律关系可以利用物质的每一组分以及每一相中的热力学平衡关系予以证证明明。设一物质有Nc组

13、分组成，那么物质中每个组分摩尔分数之和为1，即第17页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 (411)只要知道Nc1个组分的摩尔分数，那么第Nc个组分可以计算得出，因此组分的独立变化个数是Nc1。如果物质由多相组成，每一相均有如上式的平衡关系，则独立变化的摩尔分数可以有Np(Nc1)个。然而，每个组分在不同相中的摩尔分数是相互联系的，如康诺瓦罗夫定律所描述的气相与液相平衡条件下的摩尔分数存在相关关系。根据热力学原理分析，某一组分在各相中的摩尔分数受其化学势的制约而达到平衡，平衡条件下某一组分在各相中的化学势达到一致。如第i个组分在各相中的化学势i可描述为 (412)第18页，本讲稿共

14、47页第一节第一节 基本定律基本定律 形成了Np1个等式，有Nc个组分就存在Nc(Np1)个等式，那么各相中独立变化的摩尔分数就为Np(Nc1)Nc(Npl)，即NcNp。除除组组分分的的摩摩尔尔分分数数作作为为独独立立变变化化参参数数外外，因因确确定定物物质质状状态态的的参参数数(如如温温度度、压压力力)同同样样也也作作为为相相平平衡衡的的约约束束条条件件，所所以以式式(4-10)中中有有数字数字2。至此，式(4-10)得以证明。对对于于单单组组分分系系统统，Nc1，则则式式(410)简简化化为为Nf3Np。其约束条件数随着相数的增加而减少，如单相水蒸气Np1，约束条件为2，可以用两个状态参

15、数限定其状态。当处在饱和状态时气液相平衡Np2，则约束条件数变为1。当处在气液固共存的三相点状态时，温度、压力均已固定，无需任何约束条件。第19页，本讲稿共47页第一节第一节 基本定律基本定律 对对于于单单相相物物质质Np1，则则式式(410)简简化化为为NfNc1。其约束条件随组分的增加而增加，如空气看作氧氮氢三元混合物，约束条件数共有4个，其中两个是组分的摩尔分数，两个是状态参数(压力、温度)；如看作是氧氮二元混合物，则约束条件有3个，一个是组分的摩尔分数，两个是状态参数。第20页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡内内 容容 提提 要要一、相平衡图一、相平衡图二、溶液的混合

16、与分离二、溶液的混合与分离第21页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 一、相平衡图一、相平衡图 l l压力摩尔分数图和温度摩尔分数图压力摩尔分数图和温度摩尔分数图 对对于于二二元元两两相相平平衡衡系系统统，从相律已经知道系统的自自由由度度为为二二，因此对于这种系统只要两个参数就可能确定混合物(系统)的状态。一般选择下列几个组合作为参数，画出相应的平衡图，即：压压力力(p)质质量量分分数数(w)或或摩摩尔尔分分数数(x)图图，或或比比焓焓(h)质质量量分分数数(w)或或摩尔分数摩尔分数(x)图。图。从康诺瓦罗夫定律知道，当两种不同的液体A和B混合而成溶液时，气相中的成分和液相中的

17、成分是不相同的。如作px图，显然在在同同一一压压力力p1下下在在图图上上可可有有两两点点：点点b1是是液液相相中中B的的摩摩尔尔分分数数；点点b1是是气气相相中中B的的摩摩尔尔分分数数，如图42。假如液体B 的 纯 组 分 蒸 气 压 高 于 液 体A，根据康诺第22页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 42 2 溶液的溶液的p px x图图第23页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 瓦罗夫定律，B组分在气相中的摩尔分数应大于液相中的摩尔分数，因而在图42上b1应在b1的右边。同样地，在不同压力下即可得不同的b、b点，但始终是xbxb。因此，连接不同的b

18、点得实线为液相饱和曲线；连接不同的b点得虚线为干饱和蒸气线。这两两条条曲曲线线把把图图形形分分为为三三个个区区域域：在实线的左上方是液液体体区区，虚线的右下方是过热蒸气区过热蒸气区，两条曲线中间为湿蒸气区湿蒸气区。一般蒸发过程是在等压下进行的，所以用Tx图来研究蒸发过程更为方便，这时图上所表示的区域正好反了过来(图43)。纯组分蒸气压较高的应有较低的沸点，根据上面假设，B组分的沸点较A组分的为低，因此B组分在气相中的摩尔分数应大于它在液相中的摩尔分数。这样，在图43中，虚线为干饱和蒸气线，实线为液相饱和曲线，相应第24页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 43 3 溶液

19、的溶液的T Tx x图图第25页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 分为三个区域，如图所示。根据曲线形状，这种曲线又称为鱼形曲线鱼形曲线。从二元溶液的Tx图(图43)可以看出，当为x1时，溶液的沸点是T1，既不等于TA0也不等于TB0，而是介于二者之间。2 2比焓摩尔分数图比焓摩尔分数图 工程上大多数情况下是研究热现象的，因此通常用溶液的hx图或hw图来研究问题。它们的结构和特性是一样的，只是所使用的单位不同。溶液的hx图(hw图也一样)，可以利用Tx图及已知的纯组分在气相和液相时的比焓值作出。饱和液体的比焓h和干饱和蒸气的比焓h与摩尔分数x的关系为第26页，本讲稿共47页第二

20、节第二节 气液相平衡气液相平衡 (413)(414)式中：q1、q1分别为溶液蒸气和液体的溶解热，J/mol；hA、hB分别为A、B两组分与溶液有相同温度和压力时，蒸气的比焓，J/mol；hA、hB分别为A、B两组分与溶液有相同温度和压力时，液体的比焓，J/mol。图44表示将Tx图转化成hx图的简单方法，图是相对于某一给定压力p而绘制的。在Tx图上11为某一等温线，1是干饱和蒸气态，相应的成分为x1；1是饱和液体态，相应的成分为x1。第27页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡图图4 44 4 h hx x图图第28页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 由给定的

21、压力、温度和成分再根据式(413)、(414)就可以分别计算出h1和h1，从而在hx图上得到相应点1(干饱和蒸气)和1(饱和液体)。然后取不同的温度，用相同的方法，即可得到hx图上干饱和蒸气线和饱和液体线。相应地在hx图上也分成三个区，如图44所示。由上所述，在在给给定定压压力力和和给给定定的的B B组组分分摩摩尔尔分分数数x x下下，溶溶液液湿湿蒸蒸气气区区的的温温度度是是变变数数，这一点与纯物质不同，所以在湿蒸气区有必要作出等温线。有了干饱和蒸气线和饱和液体线，即可利用Tx图上的等温线方便地作出hx图上湿蒸气区的等温线。可以看出，可以看出，h hx x图还有下述特性：图还有下述特性：(1)

22、(1)两两条条饱饱和和曲曲线线并并不不相相交交，在在横横坐坐标标端端点点处处蒸蒸气气与与液液体体的的比焓差分别为两个纯组分的汽化潜热；比焓差分别为两个纯组分的汽化潜热；第29页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 (2)(2)两两相相区区内内的的等等温温线线互互不不平平行行，从从x0起起，等等温温线线的的斜斜率率先先减减小，然后增大小，然后增大(在横坐标的两个端点等温线同纵坐标重合在横坐标的两个端点等温线同纵坐标重合)。当当压压力力改改变变时时，由于纯组分的干饱和蒸气和饱和液体的比焓值随压力而变化，所以在hx图上，对不同的压力，干饱和蒸气线与饱和液体线的位置就不同，压压力力愈愈大

23、大，这这两两条条曲曲线线愈愈向向上上移移。在图上同一点，对于不同的压力具有不同的聚集态，在湿蒸气区不同压力下同一温度的等温线是不相同的(图45)。在过热蒸气区，由于过热蒸气的比焓值随压力和温度而变，所以不同的压力时同一温度的等温线也不相同。由于溶解热很小，可忽略，所以等温线是直线。而在液体区，当压力不大时压力对比焓的影响很小，所以在在液液体体区区等等温线与压力无关。温线与压力无关。第30页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡图图4 45 5 不不同同压压力力下下溶溶液液的的h hx x图图第31页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 溶解热对有些溶液(如氨水溶液)不

24、能忽略时，等温线是一条曲线，如图45所示。第32页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 二、溶液的混合与分离二、溶液的混合与分离 1 1溶液的混合溶液的混合 当具有同样的组分，但组分的质量分数不同的两种溶液混合时，混合后溶液的状态可以按下面的混合规则在hw图上求得。如图46所示，设第一种溶液的质量为m1，其状态参数为t1、h1、w1；第二种溶液的质量为m2，其状态参数为t2、h2、w2，在相同压力下混合成的溶液的质量为m，其状态参数为t、h、w。根据质量守恒质量守恒定律可写出 m1m2m (415)对于第二组分，根据质量守恒定律可写出 w1m1w2m2wm (416)第33页，本

25、讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 46 6 混合过程示意图混合过程示意图 得 (417)或者 （杠杆规则）（杠杆规则）(418)在系统处于绝热、不作外功的条件下，根据热力学第一定律可以写出混合过程的能量平衡式能量平衡式为第34页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 (419)也可写成 (420)式式(4(42O)2O)是是hw图图(图图4 47)7)上上通通过过点点1 1及及点点2 2的的直直线线公公式式，因此绝热混合点(混合溶液状态)在hw图上的位置将处在两个初态点的连线上，这条直线称为混混合合过过程程线线。根据式(417)求得混合溶液的w后，即可在混合直

26、线上确定混合点M。从图47可看出，1MN和M2L相似，因此 (421)即点点M与与两两个个起起始始状状态态点点的的距距离离与与混混合合前前两两溶溶液液的的质质量量成成反反比比例例，即即杠杆规则杠杆规则。在hx图上也可得出同样的结论。第35页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 47 7 混合过程的混合过程的h hw w图图第36页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 如果在混合过程中有热量的吸入或放出，则能量平衡式为 (422)式中：q吸入或放出的热量。根据式(420)，上式可写成 hM是在混合直线上点M的比焓。因此，当当与与外外界界有有热热交交换换时时，混

27、混合合后后的的溶溶液液状状态态可可以以分分两两步步来来确确定定：第第一一步步先先对对应应于于绝绝热热混混合合过过程程利利用用混混合合规规则则求求得得点点M，第第二二步步再再在在等等w线线上上从从点点M加加上上q大大小小的的线线段段(向向上上或或向向下下由由q的的符符号号决决定定)，如如图图4 48 8上上点点M即即为为有有热热交交换换时时混混合合点点的状态。的状态。混合规则对于所有溶液状态都适用，其中包括混合前及混合后的不同集态。第37页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 48 8 有热交换的混合过程有热交换的混合过程第38页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液

28、相平衡 2 2蒸发及冷凝分离蒸发及冷凝分离 先先研研究究溶溶液液在在等等压压下下的的蒸蒸发发过过程程。如如图图4 49 9所所示示，开始时质量分数为w1的溶液处于过冷状态(相应于点1)，当外界加入热量以后，溶液的温度就逐渐升高，直至消除过冷度时(相应于饱和点2)，即开始产生蒸气泡。最初产生的蒸气在图中用点2表示，其质量分数为w2，与液相质量分数为w2的相平衡。当温度继续升高时(到点3)，蒸气量就不断增加，同时液相中B的质量分数逐渐下降(点3)，而与这一质量分数相平衡的蒸气质量分数(点3)也就逐渐下降。由于蒸发过程是在密闭容器内进行，溶液的总质量总质量及组分的质量组分的质量应是不变不变的，因此第

29、39页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 49 9 溶液蒸发过程的溶液蒸发过程的T Tw w图图第40页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 其中m及m分别为液相及气相的质量。按照分析溶液混合过程的方法，根据上述两式可得出 （杠杆规则杠杆规则）(423)即处处于于两两相相平平衡衡的的二二元元溶溶液液，其其气气相相质质量量与与液液相相质质量量之之比比，等等于于质质量量分分数数差差ww与与ww的的反反比比。在hx图上，用同样的方法可可以以证证明明：气气相相的的摩摩尔尔数数与与液液相相的的摩摩尔尔数数之之比比等等于于摩摩尔尔分分数数差差xx与与xx的的反反比比。

30、这一关系称为杠杠杆杆规规则则。利用杠杆规则可以很方便地按hw图或hx图来确定溶液汽化的数量。温度继续上升，最后全部变为蒸气，到达点4，这时第41页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 蒸气的摩尔分数w4就是开始时溶液的摩尔分数w1，而与这个蒸气摩尔分数平衡的是最后一滴溶液，其摩尔分数为w4。此后再加热时即进入过热区，成为过热蒸气(点5)。溶溶液液蒸蒸气气的的凝凝结结过过程程也可用hw图或hx图表示，它与上面所述的溶液蒸发过程相类似，但方向相反(从点5到点1)。从以上的分析可以看出，二二元元溶溶液液气气液液相相变变过过程程的的主主要要特特性性如下：如下：(1)(1)对对于于某某一一

31、成成分分的的溶溶液液，在在一一定定压压力力下下，开开始始冷冷凝凝或或开开始始蒸蒸发发与与冷冷凝凝结结束束或或蒸蒸发发结结束束时时的的温温度度是是不不同同的的，有有温温度度滑滑移移。这一点与纯组分不同，一定压力下纯组分在蒸发或冷凝过程中的温度是不变的。第42页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 (2)(2)在在冷冷凝凝或或蒸蒸发发过过程程中中，液液相相和和气气相相中中各各组组分分的的质质量量分分数数是是连连续变化的。续变化的。3 3溶液的节流溶液的节流 当溶液从状态1绝热节流到终态2时(如图410)，其比焓值与平均的各组分质量分数均不变，即 h h1 1h h2 2，w w1 1

32、w w2 2 图图4 410 10 溶液的节流溶液的节流 第43页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 411 11 用用h hw w图表示节流过程图表示节流过程第44页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 因此，节节流流前前后后的的两两个个状状态态在在hw图图上上是是用用坐坐标标为为h2h1及及w2w1的的同同一一点点表表示示，它们的压力不同，始态的压力为p1，终态的压力为p2。从图411中看出，初态1在等温线t1上，处于液体区，而终态2在等温线t2上，处于湿蒸气区，而且t2t1。无论是hw图还是hx图都相同。例如在图412中，p1为高压力，p2为低压力；初态1为饱和液体，节流后终态2位于湿蒸气区，变成气液混合物。根据混合规则，通过点2的等温线43即气液的混合直线，按杠杆规则，饱和液体饱和液体从p1节流到p2的汽化率汽化率a为 (424)第45页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 若节流前状态不是饱和液体而是过过冷冷液液体体，如图中点5，节流后处在等温线67上，则汽化率汽化率as,c为 (425)由图可以看出as,ca，即过冷液体节流后汽化率将减小。过冷液体节流后汽化率将减小。第46页，本讲稿共47页第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 图图4 412 12 氧氮系统的氧氮系统的h hw w图图第47页，本讲稿共47页