Tiểu luận hóa học: Phương tình trạng thái

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (668.16 KB, 30 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
Phương trình trạng thái
P V T
nH
NHÓM 4
SVTH:
Phạm Nguyễn Khánh Duy - 09400137
Nguyễn Tiến Đạt - 09400138
KHÁI QUÁT1
CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI2
VÍ DỤ ÁP DỤNG PTTT3
LỰA CHỌN PTTT TRONG TÍNH TOÁN
4
KHÁ I QUÁ T
P V U T
THERMAL EQUATION OF STATE U = U(T,V)
VOLUMETRIC EQUATION OF STATE P = P(T,V)
KHÁ I QUÁ T
o
Thể hiện mối quan hệ giữa các thông số trạng thái
o
Từ đó, làm cơ sở để xác định tính chất nhiệt động khác của hệ
(entanpy, entropy, năng lượng tự do …) ở một trạng thái cân
bằng.
o
Được sử dụng để tính toán cân bằng pha
o
Các phương trình trạng thái được xây dựng dựa trên các số
liệu thực nghiệm.
o

Các phương trình trạng thái chỉ có độ chính xác nhất định tùy
thuộc chất và điều kiện (nhiệt độ, áp suất) của hệ.
KHÁ I QUÁ T
P = P(T,V)
CÁC PHƯƠNG TRÌNH
TRẠNG THÁI
(ĐỐI VỚI CHẤT TINH KHIẾT)
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG
Điều kiện lý tưởng: khí phải có khối lượng riêng
nhỏ. Điều này có thể đạt được bằng cách giảm áp
suất và tăng nhiệt độ của hệ.
Một số khí có thể xem như khí lí tưởng ở điều kiện
bình thường như là: không khí, nito, oxy, hydro,
heli, argon, neon, krypton.
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
NHÓM CÁC PHƯƠNG TRÌNH BẬC BA
Van der Waals
Clausius
Berthelot
Redlich-Kwong
Soave
Lee-Erbar-Edmister
Peng-Robinson
Patel-Teja
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
PHƯƠNG TRÌNH VAN DER WAALS
•
Được đưa ra vào năm 1873
•
Phương trình này có tính đến lực tương tác giữa các

phân tử (a/v2) và thể tích chiếm chỗ của các phân tử
đó (b)
•
Hai hệ số của phương trình (a và b) có thể được rút
ra từ nhiều dữ liệu thực nghiệm hoặc được xác định
thông qua nhiệt độ và áp suất tới hạn
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
Các phương trình có nguồn gốc từ pt van der Waals
Redlich-Kwong
Peng – Robinson
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
Dạng tổng quát
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
Dạng bậc ba theo hệ số nén
Hệ số Van der Waals
Redlich-Kwong and
Soave Peng-Robinson
α -1 – B -1 -1+B
β A A-B-B2 A-3B2-2B
γ
-AB -AB -AB+B2+B3
Với
Z=Pv/RT
B=bP/RT
Và:
A=aP/(RT)2 đối với phương trình Van der Waals, Soave và Peng-Robinson
A=aP/R2T2.5 đối với phương trình Redlich-Kwong
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
Có hai phương pháp để xác định các hệ số:
1. Rút ra từ các số liệu thực nghiệm được tiến hành

trong nhiều điều kiện khác nhau
2. Xác định dựa theo giá trị của nhiệt độ tới hạn và
áp suất tới hạn
Trong tính toán mô phỏng, các phương trình trạng
thái thường được sử dụng ở dạng đã được tổng quát
khi mà các hệ số của phương trình được xác định
bằng các mối liên hệ toán học thay vì được rút ra từ
thực nghiệm.
Dạng tổng quát của phương trình
PENG-ROBINSON
Dạng tổng quát của phương trình
SRK
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
PHƯƠNG TRÌNH Beattie-Bridgeman

Được đưa ra vào năm 1928.

Phương trình có 5 hệ số thực nghiệm

Phương trình có độ chính xác cao trong giới hạn
khối lượng riêng của vật chất nhỏ hơn 0.8ρcr (ρcr :
khối lượng riêng của chất ở điều kiện tới hạn)
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
PHƯƠNG TRÌNH Beattie-Bridgeman
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
PHƯƠNG TRÌNH Benedict-Webb-Rubin

Phương trình này được mở rộng từ phương trình Beattie-Bridgeman.

Được công bố vào năm 1940


Phương trình có độ chính xác cao trong giới hạn khối lượng riêng của
vật chất nhỏ hơn 2.5ρcr (ρcr : khối lượng riêng của chất ở điều kiện
tới hạn)

Vào năm 1962, Strobridge đã mở rộng phương trình này và số hệ số
thực nghiệm của phương trình đã tăng lên 16 hệ số.
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
PHƯƠNG TRÌNH Benedict-Webb-Rubin
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ THỰC
PHƯƠNG TRÌNH VIRIAL

B,C gọi là hệ số virial. Giá trị của chúng phụ thuộc vào nhiệt
độ.

Độ chính xác của phương trình tùy thuộc vào số số hạng trong
phương trình. Thực tế, dữ liệu cho các hệ số này chỉ dừng lại ở
số hạng thứ hai

Phương trình này chỉ được áp dụng cho pha khí. Không nên áp
dụng phương trình này cho pha lỏng hoặc hỗn hợp lỏng – hơi.

Đối với hầu hết các chất, không nên áp dụng phương trình này
khí áp suất quá 10 bar
So sánh độ chính xác giữa
các phương trình
- Van der Waal
- Beattie-Bridgeman
- Benedict-Webb-Rubin
Giản đồ thể hiện độ chính xác giữa các phương trình

ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI ĐỂ TÍNH CÂN BẰNG PHA
Nhiệt độ tới hạn
Áp suất tới hạn
Hệ số acentric
Nhập nhiệt độ
Nhập giá trị áp suất ban
đầu
Tính toán các hệ số và giải PTTT để tìm hệ số nén của lỏng và
hơi (ZL-ZV)
Tính toán fugacity (fL-fV) cho lỏng và hơi theo hệ số nén (ZL-
ZV)
|fL/fV-1|<eP=P(fL/fV)
No
Yes
P
Quy trình tính toán áp suất hơi của lưu chất ở trạng thái cân bằng
ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI ĐỂ TÍNH CÂN BẰNG PHA
Ví dụ: áp dụng phương trình Peng-Robinson để tính áp suất hơi
của lưu chất ở trạng thái cân bằng
A=aP/(RT)2
B=bP/RT
Z3+(-1+B)Z2+(A-3B2-2B)Z+(-
AB+B2+B3)=0
1
2
3
ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI ĐỂ TÍNH CÂN BẰNG PHA
Ví dụ: áp dụng phương trình Peng-Robinson để tính áp suất hơi
của lưu chất ở trạng thái cân bằng

Tiểu luận hóa học: Phương tình trạng thái

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về