*單元4單一化工過程能量衡算1任務(wù)2計(jì)算相變潛熱

知識(shí)目標(biāo):掌握相變潛熱的概念和常用的處理方法。能力目標(biāo):能用Excel、ChemCAD計(jì)算相變潛熱。一、處理相變潛熱的三種方法（1）查手冊(cè)（2）經(jīng)驗(yàn)公式（3）實(shí)驗(yàn)測定☆計(jì)算舉例

二、

采用Excel計(jì)算相變潛熱三、

采用ChemCAD計(jì)算相變潛熱返回*單元4單一化工過程能量衡算2任務(wù)2計(jì)算相變潛熱☆相變過程的類型:①g

l、冷凝與汽化②s

l、熔化與凝固③g

s、凝華與升華④固體晶形轉(zhuǎn)變一、處理相變潛熱的三種方法(1)查手冊(cè)☆通常比較容易查到正常相變數(shù)據(jù)思考:如何由正常相變數(shù)據(jù)得到任意狀態(tài)下的相變數(shù)據(jù)?方法:設(shè)計(jì)計(jì)算途徑

h2=

h1－

h3－

h4

其中

h3、

h4分別是液體、氣體的焓變，其計(jì)算方法可見前節(jié)內(nèi)容

返回*單元4單一化工過程能量衡算3任務(wù)2計(jì)算相變潛熱一、處理相變潛熱的三種方法(1)查手冊(cè)(2)經(jīng)驗(yàn)公式①特魯頓（Trouton）法則，又稱沸點(diǎn)法用于計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)汽化熱

Hv=bTbkJ/mol （4-11）b——常數(shù),對(duì)非極性液體,b=0.088；水、低分子量醇，b=0.109此法計(jì)算的誤差在30%以內(nèi)。②陳氏(Chen)方程

J/mol(4-12)Tb——正常沸點(diǎn)，K;pc——臨界壓力，atm此方程適合于烴類及弱極性化合物，誤差一般小于4%。但不適用于醇、酸等具有締合性的化合物。*單元4單一化工過程能量衡算4任務(wù)2計(jì)算相變潛熱一、

處理相變潛熱的三種方法(2)經(jīng)驗(yàn)公式③Riedel方程

J/mol(4-14)采用Riedel公式計(jì)算正常沸點(diǎn)下的汽化焓，誤差很少超過5%，一般都在5%之內(nèi)。

④克勞修斯—克拉貝?。–lausius-Clapeyron）方程(4-15)此方程是將

Hv看作常數(shù)。若在蒸氣壓數(shù)據(jù)覆蓋的范圍內(nèi)，

Hv可看作常數(shù)，則可將實(shí)驗(yàn)測得的幾個(gè)溫度下相應(yīng)的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)，作lnp*~1/T圖，由直線斜率（

Hv/R）求出此溫度范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱?；蚋鶕?jù)兩個(gè)溫度下的飽和蒸氣壓來計(jì)算*單元4單一化工過程能量衡算5任務(wù)2計(jì)算相變潛熱一、處理相變潛熱的三種方法(2)經(jīng)驗(yàn)公式⑤沃森(Watson)公式(4-18)此式在離臨界溫度10K以外平均誤差為1.8%。⑥標(biāo)準(zhǔn)熔化熱的估算

Hm

9.2Tm(用于金屬元素)

25Tm(用于無機(jī)化合物)

50Tm(用于有機(jī)化合物)式中Tm——正常熔點(diǎn)。返回*單元4單一化工過程能量衡算6補(bǔ)充例題

混合物的部分汽化)含苯50%(mol%)的苯、甲苯混合物,溫度為10℃,連續(xù)加入汽化室內(nèi),在汽化室內(nèi)混合物被加熱至50℃,壓力為4638.8Pa,氣相中含苯68.4%,液相中含苯為40%,問每kmol進(jìn)料需向汽化室提供多少kJ的熱量？解:以1kmol混合物為物料計(jì)算基準(zhǔn),由題意畫出過程示意圖1.物料衡算總物料平衡：F=V+L苯平衡：F

50%=V

68.4%+L

40%解之得：V=0.3521kmol,L=0.6479kmol2.能量衡算以整個(gè)汽化室為體系,則：

Hi=Q為方便計(jì)算,以10℃苯(l)、甲苯(l)為熱量衡算基準(zhǔn),忽略混合熱(因是同系物),忽略壓力對(duì)焓的影響(因p較低),故每個(gè)流股的總焓等于流股中各組分焓的和。*單元4單一化工過程能量衡算7

Hv(苯)=30760kJ/kmol(正常沸點(diǎn)、80.26℃下)

Hv(甲苯)=33470kJ/kmol(正常沸點(diǎn)、110.8℃下)①苯（l）從10～50℃的

Ha

②甲苯（l）從10～50℃的

Hb查出苯,甲苯的恒壓熱容數(shù)據(jù)如下:*單元4單一化工過程能量衡算8④甲苯（l）10℃～甲苯（g）50℃

Hd甲苯(l)10℃

甲苯(l)110.8℃

苯(g)110.8℃

甲苯(g)50℃⑤加熱器供給的熱量QQ=

Hi=1421.77+2467.44+9101.32+4769.53=17760.06kJ/kmol返回上述也可由苯(l)10℃

苯(l)50℃

苯(g)50℃途徑計(jì)算,只因缺乏50℃的汽化熱③苯（l）10℃～苯（g）50℃

Hc

苯(l)10℃

苯(l)80.26℃

苯(g)80.26℃

苯(g)50℃

*單元4單一化工過程能量衡算9任務(wù)2計(jì)算相變潛熱二、

采用Excel計(jì)算相變潛熱(1)Excel單元格驅(qū)動(dòng)法(2)ExcelVBA自定義函數(shù)計(jì)算法例4-4試分別利用Riedel公式,Watson公式計(jì)算水在正常沸點(diǎn)下和80℃下的汽化潛熱,并與文獻(xiàn)值比較。正常沸點(diǎn)下水的汽化潛熱文獻(xiàn)值為2257.0kJ/kg,80℃下文獻(xiàn)值為2308.8kJ/kg。

返回*單元4單一化工過程能量衡算10任務(wù)2計(jì)算相變潛熱三、采用ChemCAD計(jì)算相變潛熱例4-5