热力学方法选择-proii学习必备

应用指南　

对于选择适当的热力学计算方法,本章给出了简单的经验规则。

概 述

通常，对于任意给定的应用都有几个合适的热力学方法。用户应该尝试确定哪个方法最能描述全流程，同时尽量选择最简单的、最适当的热力学选项。用户应该牢记最好的热力学方法与实际最相符合。当可以得到实验或实际操作数据时，有必要试几个选项并比较其结果，以获得最可行的模型。　

下面指南被分成四个基本应用类型，它们是：　

z炼油和气体处理　

z天然气　

z石油化工　

z化学和环境　

对于每一种应用，所遇到的各种类型的单元操作都推荐了热力学方法。

21.1炼油和气体加工应用　

水处理

由于多数含水系统，用较简单的烃热力学方法同时用缺省水倾析选项完全可以满足模拟需要。这些方法是：

SRK、PRCS、GS、CSE、GSE、IGS、BK10、BWRS。

对于这些方法中的每个方法，溶解在烃相中的水量是用SIMSCI或KEROSENE关联式计算。SIMSCI方法是依据水在纯组分中的溶解度，而KEROSENE关联式是依据《API技术手册》中图9A1.4给出的水在煤油中的溶解度。此外，可用状态方程法SRK和PR计算水溶解度。

剩余的水可作为纯液态水物流倾析，该纯水物流的性质可通过用饱和水性质或用水的全keynan和keyes状态方程来计算。如果水以过热蒸汽状态存在，应使用keynan和keyes方程。　

PRO/II用系统温度下水的蒸汽压来计算蒸汽相中水的量，用户可以选择内置物流表（缺省）或《GPSA数据手册》中图20-3来计算水蒸汽压。GPSA值应该用于高于2000psia（136大气压）的天然气系统。

对于烃在水中溶解度很大的系统，应该用一个更准确的方法。推荐使用kabadi-Danner 对SRK状态方程的修正式（SRKKD）。该方法可以通过用METHOD语句上的SYSTEM（VLLE）＝SRKKD或KVALUE（VLLE）＝SRKKD来选择。SRKKD方法进行严格的汽－液－液平衡计算来预算水在烃相中的量和烃在水相中的量。它根据水存在于每一相中的数量来使用水和烃交互作用参数。

　低压原油加工系统

减压塔、常压塔是典型的低压原油处理系统。这些单元通常呈现出近似理想状态，用简单的方法就能达到要求。结果的精度更多地取决于原油进料特性的确定，而不是取决于所选用的热力学方法。BK10方法是合适的，它比较复杂的一般烃方法GS、SRK或PR更快。用户可以首先尝试用BK10求解单元。如果结果不理想，再用一个更复杂的方法。如果结果与装置数据不符，用户应该在使用其它热力学方法之前试用不同的分析和确定特性方法。应该用API方法计算液相密度。

在模拟减压单元操作时，热裂化是产生误差的主要根源。为了正确模拟塔，可以用减压塔塔顶馏出物产品的实验分析数据来估算应加到进料物流中的轻端馏分量。不使用直接分析数据，取而代之，可以将甲烷加到进料中，并做调整直到温度分布与装置的数据匹配：　

推荐的方法 说明

BK10 速度快且容易使用，并给出可接受的答案。

GS/IGS/GSE对低压系统与BK10相当，用LK代替CP焓可

得到更好的答案。　

SRK/PR对于轻馏份在塔顶附近较多时，其结果比用

BK10要好一点，但需要的CPU时间会比BK10

多。

高压原油加工系统、FCCU主分馏器和焦化主分馏器　

高于一个大气压的塔通常包含更浓的较轻组分,因此，需要更复杂的热力学方法。过去，BK10广泛地应用于此类应用。但预计PR、SRK、GSE、IGS和GS会给出更好的结果。用户应该记住：对于获得与装置操作数据吻合较好的结果来讲,石油馏份的特性划分比热力学方法更重要。应该用API方法来计算液相密度。

对FCCU主分馏塔，其石油馏分比原油馏分缺氢很多。由于大部分特性关联式是从原油数据导出的，预计其结果准确度比原油馏分的更差一些。　

推荐的方法 说明

GS/GSE/IGS通常比SRK或PR快，在有高浓度的轻组分情况下,精确

度差一些。用 LK代替CP焓可以提高精度。

SRK/PR如果塔顶轻原油占主要成份，则用SRK或PR。

重整和加氢装置　

这些单元包含高氢含量的物流，对于SRK和PR方法，PRO/II数据库包含大量含氢组分对的二元交互作用参数。应该用API方法来计算液相密度。　

以前，GS已经成功用于富氢系统。通常，采用SRKM和PRM，同时改进以前版本PRO/II 的交互作用参数，会给出更好的结果。

推荐的方法 说明

SRK/PR因存在高浓度氢，推荐使用。　

润滑油和溶剂脱沥青单元　

这些单元通常有非理想组分存在，并需要一个更复杂的热力学方法。推荐使用SRKM或PRM，但其结果准确程度将取决于用户所提供的非理想组分的交互作用参数。除非可以得到这些数据，否则，不应采用该复杂的方法。如果得不到具体的数据，SRKM产生的结果与SRK 相当，通常应采用SRK或PR方法。应采用API方法来计算液相密度。

推荐的方法 说明

SRKM/PRM在使用用户提供的非理想组分交互作用数据时采用。　

SRK/PR当没有用户提供交互作用数据时使用来取代SRKM或PRM方

法。这些方法需要CPU的时间比SRKM或PRM的少。

21.2天然气系统　

对于含N2、CO2或H2S低于5％的系统，一般的状态方程如SRK、PR或BWRS能给出很好的答案。对于氢、二氧化碳、氮和硫化氢的交互作用参数，当得不到用户提供的交互作用参数时，则用一般的关联式估算。BWRS方法应谨慎使用。因为它不像SRK或PR那样能很好地外推到超临界范围。

对于含高浓度酸性气体的系统，缺省的交互作用参数不可能产生最好的结果。仍然使用一般的状态方程，但用户应该提供更好的交互作用参数以获处更好的结果。　

缺省的水倾析选项通常是能接受的。但对于高压系统，烃在水中的溶解度很大，并且水在烃中的溶解度关联式不适用，则应将Kabadi-Danner对SRK的改进式与VLLE选项一起使用。在PRO/II中Kabadi-Danner方法已作为一个选项，它已经扩展，将氮、氢、二氧化碳、一氧化碳和硫化氢作为特定组分。当用户提供了适当的交互作用参数时，依据石油馏分的组分的Watson特性参数将它们大致分为链烷烃、烯烃、芳香烃或环烷烃。

对于包括非烃组分(如作为抑制剂的甲醇和乙二醇)的系统，必须用更复杂的混合规则以获得更好的结果。SRKM和PRM方法特别适用于这些系统，但用户必须保证输入所有相关的交互作用数据。这些方法自动访问SIMSCI数据库，以检索所有可用的交互作用数据。但如果库里不存在组分对的数据时，用户必须提供附加的数据。如果预测存在两个液相，在METHOD语句中必须给定VLLE选项。

用COSTALD方法计算T r<0.95组分的液相密度，该选项不是缺省的方法，并且别指定。　

推荐的方法 说明

SRK/PR/BWRS对大部分烃和烃水系统，这些方法给出好的结果。　

SRKKD对包括烃和水的高压系统,用SRKKD(VLLE)。SRKKD用的CPU时

间比SRK多。如果有其它极性组分，如甲醇，则不用SRKKD。

SRKM/PRM/SRKS对包括水和其他极性组分的系统，如甲醇系统用这些方法，对

该类系统，用这些方法时总应选择VLLE选项。　

SRKP/PRP 它们是SRKM和PRM的简单形式。这些方法不如SRKM或PRM好，

且没有明显减少CPU时间。

乙二醇干燥系统

对这些系统，已经建立了SRKM方法的交互作用参数的GLYCOL库。该库是SRKM交互作用数据总库的子库。对于TEG干燥系统，所填入的数据是应用于一个窄的温度和压力范围，对于EG和DEG干燥系统，数据的应用范围更窄。调用GLYCOL系统自动检索 GLYCOL交互作用参数。

推荐的方法 说明

GLYCO PRO/II含有典型TEG干燥系统的特殊交互作用参数，对于

EG和DEG干燥系统，它所含的交互作用参数更少。

酸水系统

在标准的PRO/II版本中，有两种方法适用于汽—液平衡估算。它们在METHODS语句中用SOUR和GPSWATER指定。此外，在PRO/II的电解质版中，用户可使用几个电解质模型。　

SOUR　

该方法是依据计算酸性水组分(H2O,H2S,CO2和NH3)的API/EPA SWEQ（酸水平衡）模型和计算所有其它组分的SRKM的一个组合形式而建立的。推荐应用的范围为：

温度(F) 68

压力 P<1500psia　

组成 X WT NH3 + X WT CO2+ X WT NH3<0.30

这里X WT i是组分在水相中的重量分率。　

通常，如果要减小CPU时间，该方法比GPSWATER可取。

GPSWAT　

该方法依据计算酸性水平衡 GSPWAT程序建立的。GPSWAT方法用于为酸性水组分(H2O、H2S、CO2、NH3、CO、CS2、COS、MeSH和EtSH)生成K值。所有其它组分用SRKM计算。推荐的应用范围为：

温度(F) 68

压力 P<2000Psia　

组成 X Wt NH3<0.40　

酸水局部压力 P CO2＋P H2S<1200psia　

与SOUR方法相比， GPSWAT方法可用于较宽的应用范围，但需要更多的计算时间。　

电解质版本　

当碱用于PH控制，或当HCN或苯酚的分布很重要时，该方法特别适用。在对PRO/II 手册的补充手册中，有对这一功能的介绍，且作为标准PRO/II版本的一个附加功能来用。详细说明请找Simsci代理联系。

推荐的方法 说明

SOUR用于大多数酸水的应用中。　

GPSWAT适用范围比SOUR宽，但CPU时间长。　

PRO/II的

建议用于含HCN、苯酚或碱的系统。

电解质版本

胺系统　

AMINE软件包用于为胺水溶液系统和包括H2S、CO2、H2O、MEA、DEA、DGA、DIPA和MDEA 酸性气体生成K值。所有其它组分的K值用SRKM计算。当用该软件包时，必须至少有一个胺和水组分。

PRO/II提供了MEA、DEA、DGA、DIPA和MDEA的平衡常数的数据。但在最终设计时不推荐使用DIPA数据。对于MDEA，为考虑组成方面的影响,对模型做了修改。

用户可以为胺K值计算定义无量纲的滞留时间校正系数。这些校正系数只适用于MDEA 或DGA系统。对其它胺系统，既使该项出现了也忽略。用户可以在THERMO DATA部分的KVALUE 关键字下取代缺省值0.3。RESI的值是1.0对应的是一个平衡模型。

数据包可以用于在气体处理过程通常所遇到的浓度范围和酸性气体负荷范围。它包括接触器和再生器的温度和压力。MEA工艺过程成功地用于25—100Psig操作范围,但DEA在这样的条件下效果不好,而通常用在更高的压力下。一般来说，MEA接触器的压力范围是从100到500psig，DEA系统的压力范围是从100到1000psig。胺再生器一般在低于275F温度下操作，常用的温度为255F。MEA和DEA在胺溶液中浓度分别在15—25wt％和25—25wt％之间。　

AMINE包通过对IDEAL饱和液相焓采用一个校正系数来考虑反应热的影响。SRKM还是用于实际蒸汽密度计算，IDEAL值用于液相密度计算。　

电解质版本　

PRO/II中的电解质版本作为标准PRO/II版本的一个附加功能来用。PRO/II电解质包括酸气模型，酸性气体包括H2S和/或CO2及任一种胺（MEA、DEA、DGA、DIPA和MDEA）。这些模型适合于离子强度为0-30、温度在32-300F、压力在0-30atm范围内的系统。与AMINE

包相比，其平衡计算较严格，但它们也是费时的，也没有校正滞留时间。

21.3石油化工应用　

轻烃系统　

对大多数轻烃、石油化工应用，推荐使用SRK、PR或BWRS。

当水在烃中的溶解度和烃在水中的溶解度变得很重要时，如当在高压时，推荐使用SRKKD(VLLE)方法。　

用COSTALD方法计算液相密度，该项是不缺省的，必须是特别指定。

推荐的方法 说明

SRK/PR/BWRS对只包括同类烃类的系统(如：全部链烷烃)很好用，水

可以作纯水相倾析。　

SRKKD 对烃－水系统用SRKKD可以得到更精确的结果，SRKKD

用的CPU时间比SRK多。

芳香烃系统

对所含组分都是芳香烃的系统，由于在低压状态下，这些系统很接近理想状态，所以用理想方法。对压力高于2个大气压的系统，用GS、SRK或PR可得到一个更准确的结果。 液相密度可以用理想方法、缺省API或COSTALD方法计算。COSTALD方法有许多芳香烃组分的数据，在高温下将给出满意的答案。如果一些轻组分如甲烷存在时，其结果比API 还要好。对在高温下所含组分都是芳香烃的系统，API方法也好用且用的CPU时间较少。理想方法在低温时是最适用的，但如果温度大大高于任一组分沸点时就不应用它了。　

推荐的方法 说明

LIBRARY在低于2atm的压力下推荐使用。　

GS/SRK/PR在高于2atm的压力下推荐使用。　

IDEAL/API/COSTALD 液体密度推荐使用。

芳香烃/非芳香烃系统

传统上讲，这些系统很难地模拟，但当给出适当的交互作用参数和参数时，新的状态方程混合规则和α公式能够给出极好的结果。SIMSCI数据库包括大量的交互作用参数，但用户应该确认能否得到所有临界参数以确保得到较好的结果。除非有极性组分，如水存在，否则没有必要使用VLLE选项。

对芳香烃/非芳香烃抽提系统(如丁二烯的DMF抽提)，请使用一个液相活度方法，如NRTL。采用高级混合规则的状态方程能也能模拟该系统,但需要更多的CPU时间才能获得相同的结果。和所有这类系统一样,结果取决于所提供的数据。SIMSCI数据库存集了大量的关

于先进混合规则、NRTL及UNIQUAC液相活度方法的交互作用数据。然而, 用户必须保证拥有所有重要的交互作用参数,以获得好的结果。液相活度方法优于状态方程, 因为它们能用UNIFAC的FILL选项计算一些缺少的二元交互作用参数。

包含轻气体的系统可以用HENRY选项和液相活度方法一起模拟。当有少量轻气体时，它是适用的。但如果有大量气体,最好使用具有一个先进混合规则方法的状态方程。这些方法更严格地计算气体的溶解度。

推荐的方法 说明

SRKM/PRM/ SRKH/PRH 对芳香烃/非芳香烃系统用这些方法，对高压下或存在大量超临界气体的抽提系统也可以用它们。

NRTL/UNIQUAC这些液相活度方法用于抽提系统,如用DMF的丁二烯抽提。用

Henry选项模拟少量的超临界气体。用UNIFAC FILL选项计算

缺少的二元参数。

非烃系统　

这些系统一般包括烃类组分的氧、卤素或氮的衍生物,且特别趋向于高度非理想。对低压系统用液相活度系数方法。对单相系统,WILSON、NRTL和UNIQUAC方法同样好。Wilson 方法是最简单的,且用的计算时间量最少。较简单的方法,如VANLAAR和MARGULES不如前者好,因为它们经常不能严格模拟非理想系统。

对于含两液相的系统,应该用NRTL或UNIQUAC方法。SIMSCI 数据库包含大量的用于 VLE和LLE两系统的二元交互作用系数。为了得到满意的结果,用户必须确保在输入文件中提供所有重要的二元系数。UNIFAC的FILL选项可用来填入缺少的二元数据, 但只有用户可以得到多数二元组分对的交互作用数据时才应使用它。如果用户没有数据, 可以用SYSTEM=UNIFAC 选项。因为它有适用于VLE和LLE的两系统的基团交互作用数据。

对于高压系统,PRO/II提供了几种模拟汽相逸度的方法。只有系统的压力大大高于交互作用系数回归所处的压力,才应该用这些方法。由高压数据回归的交互作用系数可能已经把汽相的非理想性包括在液相的交互作用系数中。用户应该确定用户所提供的交互作用参数是否包括汽相逸度。除了诸如羧酸组分外，Simsci数据库中的所有参数都不是用汽相逸度方法回归的。因此，对于含羧酸（诸如乙酸）的系统，使用PHI=HOCV较为适合。

当有少量超临界气体存在时，可以用Henry选项模拟。如果大量超临界气体存在, 或如果系统在高压下(通常高于10个大气压) , 应选择一个采用先进混合规则的状态方程。 它们是SRKH、PRH、SRKM、PRM、SRKP和PRP方法。对于这里讨论的非烃系统，推荐使用SRKM、SRKS或PRM方法。　

推荐的方法 说明

WILSON 对于轻度非理想系统使用WILSON。用HENRY选项模拟少量的

不凝气体,用UNIFAC FILL选项填入缺少的二元交互作用数据。

对VLLE系统不用WILSON。　

NRTL/UNIQUAC对所有非理想系统使用这两种方法之一。用Henry选项模拟少

量的不凝气体。两种方法都模拟VLLE系统和VLE系统。用

UNIFAC FILL选项填入缺少的二元交互作用数据。　

SRKM/PRM/SRKS适用于高压系统或大量不凝气体存在的情况下。对于VLE和

VLLE系统均可以使用这些方法。　

SRKH/PRH它们与SRKS、SRKM和PRM相当。　

SRKP/PRP SRKS/SRKH/PRH/SRKM/PRM通常在这些应用中给出比SRKP和

PRP更好的结果。　

乙醇脱水系统

对于乙醇脱水系统,已经建立了一个用于NRTL方法的交互作用系数的特殊库。这些系数比一般NRTL库中的系数的适用范围窄,用户可以在KVALUE语句中指定BANK= ALCOHOL,或在METHOD语句中指定SYSTEM=ALCOHOL选项。SYSTEM=ALCOHOL选项是采用SRKM方法计算汽相焓和密度。

推荐的方法 说明

ALCOHOL对所有乙醇脱水系统可用它。　

NRTL/UNIQUAC在用户提供有效的交互作用数据时使用。

HF系统

对于含有在汽相中能够六聚化的分子的系统，已经建立了一个特殊的状态方程-HEXAMER。对于如HF烷基取代的HF系统及采用HF生产冷剂及其它的卤化化合物过程，建议使用这种方法。

21.4化学和环境应用　

非离子系统　

非离子系统一般包括烃的氧、卤素或氮的衍生物组分,且趋向于强非理想体系。 对低压系统,用液相活度系数方法。对单一液相系统,WILSON、NRTL和UNIQUAC方法同样适用。Wilson 方法是最简单的, 且需要的计算时间量最少。较简单的方法如VANLAAR 和MARGULES不太适用,因为它们通常不能准确地模拟略强的非理想系统。

NRTL或UNIQUAC方法应该用于包含两液相的系统。SIMSCI库包含了大量的用于VLE和LLE系统的二元交互作用系数。为了得到更好的结果, 用户必须确保在输入文件中包含全部重要的二元系数。UNIFAC FILL选项可以用来估计缺少的二元数据, 但只有对于多数二元组分对可得到交互作用数据时,才应该用它。如果用户没有数据, 可以用SYSTEM=UNIFAC选项,

因为它具有可用于VLE和LLE两个系统的基团交互作用数据。

PRO/II提供了几种用于模拟高压系统的汽相逸度方法。 只有系统的压力大大高于交 互作用系数回归时所处的压力时,才用这些方法。 从高压数据回归的交互作用系数可能已经把汽相非理想性包括在液相的交互作用系数中。

当少量超临界气体存在时，使用Henry选项模拟。如果大量存在,或系统在高压下, 应该选择一个高级状态方程,如SRKH、PRH、SRKM、PRM、SRKS、SRKP和PRP。

推荐的方法 说明

WILSON轻度非理想系统用WILSON。用Henry选项模拟少量的不凝气体。

VLLE系统不用WILSON。　

NRTL/UNIQUAC对所有非理想系统用这两种方法之一。用Henry选项模拟少量

的不凝气体。这两种方法都能模拟VLLE系统和VLE系统。用

UNIFAC FILL选项估计缺少的二元交互作用数据。　

SRKM/PRM/SRKS在高压或大量的不凝气体存在时，用SRKH 或PRH。它们既能

用于VLE系统,也能用于VLLE系统。　

SRKP/PRP这些方程在这类应用中获得的结果不如SRKH、PRH、SRKM、SRKS

和PRM方法令人满意。

羧酸系统　

羧酸在汽相形成二聚物, 为了获得准确的气体逸度、焓和密度, 用Hayden-O'Connell 方法计算汽相性质。注意HOCV汽相逸度必须和液相活度方法连用。

推荐的方法 说明

HOCV在这些应用中, Hayden O'connell 方法对汽相性质产生最好的

值。请在METHOD语句使用 PHI=HOCV, ENTHALPY(V)=HOCV,

DENSITY(V)=HOCV选项。

环境方面的应用　

这些系统通常涉及将稀的污染物从水中汽提出来, 通常一般的液相活度方法（如NRTL）不能准确地模拟这些非常稀释的系统。一个更好的方法是用Henry定律数据计算水中的组分。Henry定律数据可以从诸如美国环保局等数据源获得,或通常从SIMSCI数据库得到。为了严格模拟这些系统,用户应该尽可能提供温度相关的Henry数据值。温度无关数据经常过多地预测所需的汽提蒸汽量。

固体应用

在PRO/II中，通过van-Hoff（理想）溶解度方法或通过使用用户提供的溶解度数据来描述大部分系统的固-液平衡。通常，对于含有化学性质相似的溶质和溶剂的系统，可认为接近理想溶液，van-Hoff方法较适用。对于非理想系统，应该提供溶解度数据。对于大多

数有机物结晶系统，在性质上接近理想状态，van-Hoff的SLE方法将给出满意的结果。用IDEAL或VANLAAR方法可充分描述VLE性质。通过使用PRO/II中的电解质版本，能较严格的计算出水溶液中固体盐和矿物质的沉积情况。

电解质的应用

一个特殊的PRO/II版本适用于模拟离子电解质系统,详细情况，与SimSci代理联系。

示例　

21-1炼油应用：

要求模拟一个烃-水混合物的相态性质,该混合物水含量小于10%。因此，选择SRK方法，水将作为纯相被倾析。

TITLE PROB=HC-WATER　

COMPONENT DATA　

LIBID1,H2O/2,C3/3,NC4/4,NC5/5,NC6　

THERMODYNAMIC DATA　

METHOD SYSTEM=SRK

WATER DECANT=ON　

STREAM DATA

PROPERTY STREAM=1,TEMP=100,PRES=100,&　

COMP=40/100/100/100/100　

UNIT OPERATIONS　

FLASH

FEED 1　

PROD V=2,L=3,W=4

ISO TEMP=100,PRES=100　

21-2炼油应用：　

要模拟一个处理拔顶原油和蒸汽混合物的减压塔的炉子。对于低压原油应用，选择BK10方法将得到令人满意的结果。

TITLE PROB=VACUUM

DIMEN METRIC,PRES=MMHG　

COMP DATA　

LIBID 1,H2O/2,C2/3,C3　

THERMODYNAMIC DATA　

METHOD KVALUE=BK10,ENTH=LK,ENTR=SRK, &

DENS(V)=SRK, DENS(L)=API　

STREAM DATA　

PROP STREAM=1,TEMP=330,PRES=8000,RATE(V)=99.37,&　

ASSAY=LV

TBP STREAM=1,PRES(MMHG)=760,&

DATA=0,257/5,324/10,380/20,399/30,435/40,455/&

50,505/60,541/70,596,75,634

SPGR AVERAGE=0.9833,STREAM=1

PROP STREAM=2,TEMP=30,PRES=8000,RATE(V)=3.0,&

COMP=2,75/3,25

PROP STREAM=3,TEMP=330,PRES=8000,RATE(W)=318,&

COMP=1,100

PROP STREAM=4,TEMP=355,PRES=8500,PHASE=V,&

RATE(W)=908,COMP=1,100

UNIT OPER

MIXER

FEED 1,2,3

PROD L=5

COLUMN

FEED L=5

PARA TRAY=2,IO

FEED 5,1/4,2

PROD OVHD=6,BTMS=7,100

VAPOR 1,300/2,50

TEMP 1,355/2,371

HEAT 1,1

PRES 1,98/2,115

SPEC STEAM=7,RATE(V),VALUE=55.88

VARY HEAT=1

21-3酸水应用：

汽提含有CO2、H2S、NH3和HCN的酸水物流。进料中HCN含量较少时，它在液相和汽相间的分布不是很重要。SOUR和GPSWAT方法均可使用。然而，进料分析显示酸气的重量分率之和大于0.3。因此，在应用中GPSWAT方法比SOUR方法更好些。

TITLE PROB=SOUR

COMPONENT DAYA

LIBID 1,N2/2,CH4/3,H2S/4,NH3,&

5,CO2/6,HCN/7,H20

THERMODYNAMIC DATA

METHODS SYSTEM=GPSWAT

STREAM DATA

PROP STREAM=1,TEMP=120,PRES=25,PHASE=L,&

COMP(W)=1,2/2,3/3,8000/4,4000/&

5,1200/6,0.238/7,25584.7

PROP STREAM=2,PRES=50,PHASE=V,&

COMP(M)=7,2000

UNIT OPERATIONS

COLUMN

PARAM TRAY=7,CHEM=25,DAMP=0.5

FEED 1,1/2,7,NOPTSEP

PROD OVHD=3,BTMS=4,24446

PSPEC TOP=20.8,DPCOL=2.1678

ESTI MODEL=CONV

21-4天然气应用：

你想生成一个液相分率为90%的天然气物流相包络线。进料中N2的含量小于1%，因此使用SRK状态方程方法和COSTALS液体密度方法模拟这个应用。

TITLE PROB=LNG

COMPONENT DATA

LIBID 1,N2/2,CH4/3,C2/4,C3/&

5,NC4/6,NC5/7,NC6

THERMODYNAMIC DATA

METHODS SYSTEM=SRK,DENSITY(L)=COSTALD

STREAM DATA

PROP STREAM=1,TEMP=10,PRES=50,PHASE=V,&

COMP(M)=1,0.6/2,95.7/3,1.94/4,0.95/&

5,0.38/6,0.23/7,0.2

UNIT OPERATIONS

PHASE

EVALUATE STREAM=1,LFRAC=0.90

21-5石油化工应用：

分离甲基甲酰胺（NMF）和叔丁基甲酰胺（TBUTFORM）的二元芳香族混合物，得到90%的纯叔丁基甲酰胺（TBUTFORM）产品。在3个大气压下,使用一个10层板的蒸馏塔操作。对于在2个大气压以上的芳香族化合物系统，使用SRK K-值方法将能得到满意的结果。在低压下，对于芳香族系统使用COSTALD液体密度方法将能得到满意的结果。

TITLE PROB=AROM

COMP DATA

LIBID 1,NHF/2,TBUTFORM

THERMO DATA

METHOD SYSTEM=SRK,DENS(L)=COSTALD

STREAM DATA

PROP STREAM=1,TEMP=80,PRES(ATM)=1,RATE(W)=1000,&

COMP=1,25/2,75

UNIT OPER

COLUMN

PARA TRAY=10,CHEM=40,DAMP=0.6

FEED 1,3

PROD OVHD=2,BTMS=3,700

COND TYPE=BUBB,PRES(ATM)=3

PSPEC PTOP(ATM)=3,DPCOL=0.5

DUTY 1,1,10/2,10,5

SPEC RRATIO,VALUE=2

SPEC STREAM=3,COMP=2,FRAC,VALUE=0.9

VARY DUTY=1,2

ESTI MODEL=CONV

21-6化工和环境应用：

在 1.5个大气压下闪蒸一个水/烃物流。当进料中有乙酸和丙烯酸存在时，需要使用Hayden-O`onnell蒸汽逸度方法来考虑汽相中的二聚物的形成。用NRTL方法计算VLE平衡。选择HENRY选项模拟超临界组分。

TITLE PROB=ACIDS

COMP DATA

LIBID 1,H20/2,O2/3,N2/4,C3/5,IC4/6,NC4/&

7,NC5/8,ACETIC/9,ACRYIC

THERMO DATA

METHOD SYSTEM=NRTL,PHI=HOCV,ENTH(V)=HOCV,&

DENS(V)=HOCV,HENRY

KVALUE BANK=SIMSCI,POYNTING=YES,FILL=UNIFAC

HENRY BANK=SIMSCI

SOLUTE 2,3

STREAM DATA

PROP STREAM=1,TEMP=80,PRES(ATM)=1,RATE(W)=1000,&

COMP=1,0.80/2,2.0E-02/3,0.04/4,2E-02/5,5.0E-02/&

6,0.05/7,1.0E-03/8,0.01/9,0.01

UNIT OPER

FLASH

FEED 1

PROD L=2,V=3

ISOT TEMP(C)=90,DP=0.0

21-7固体应用：

从水溶液中沉淀尿素。用户提供的尿素和水如蒸汽压和生成热等性质取代库中的值。尿素和水混合物是非理想的，因此要提供用户溶解度数据。

TITLE PROB=SOLIDS

COMPONENT DATA　

PHASE VLS=1　

ATTR COMP=1 ,PSD(MIC)=147,208,295,417,589,833,1168　

TTP(K) 1,4.585E+02　

PTP(PA) 1,9.31306E+01　

FROMATION(V,J/KJ,MOLE)1,-.2458E+08,-.1582E+08　

HFUS(J/KG,K,MOLE) 1,1.479+07　

VP(V,PA,K)CORR=20,LN,DATA=1,&

3.6805E+02,2.981E+02,2.8209E+01,-1.05E+04,&

1.0272E-01,0.0,0.0,0　

LATENT(J/KG,K,MOLE) CORR=1,DATA=1,&

,,8.7864E+07,0.0,&

0.0,0.0,0.0,0.0　

CP(S,J/KG,K,MOLE)CORR=1,DATA=1,&　

4.0E+02,8.0E+01,1.725E+04,2.318E+02,&

7.9E-02,0.0,0.0,0.0

DENS(S,KG/M3,M3,WT)CORR=1, DATA=1,&　

300.0,20.0,1335.036　

SVTB 1,-7.701601E-03　

SLTB 1,.889548E+02　

SLTM 1,1.639446E+01　

HVTB 1,-9317743E-03　

HLTB 1,8.7864E+04　

HLTM 1,7.12574E+03　

THERMODYNAMIC DATA　

METHOD SYSTEM(VLE)=VANLAAR,KVALUE(SLE)=SOLDATA　

KVALUE(VLE)　

VANLAAR 1,2,0.8255,100.0　

KVALUE(SLE)　

SOLUTE 1　

SOLDATA(K)1,2,0.0,-1310.37,0.533619　

STREAM DATA

PROP STREAM=1,TEMP=80,PRES(ATM)=1,RATE(W)=1000,&

COMP=1,25/2,75

UNIT OPER

CRYSTALLIZER

FEED 1

PROD OVHD=2,BTMS=3

RATING VOLUME=200

OPER SOLU=1,SOLVENT=2,TEMP=20,DP=0.0

GROWTH KG(M/S)=1.0E-07,GEXP=0.2

NUCLEATION KB=8.0E+13,RPM=100

普遍化关联式

这些一般用途数据发生器可用于许多工业应用,但主要是用于非极性烃系统。PRO/II

也允许用户直接输入K值数据。

统计热力学基础复习整理版汇总

统计热力学基础 一、单选题 1) 统计热力学主要研究（A ）。 (A) 平衡体系(B) 近平衡体系(C) 非平衡体系(D) 耗散结构(E) 单个粒子的行为 2) 体系的微观性质和宏观性质是通过（ C）联系起来的。 (A) 热力学(B) 化学动力学(C) 统计力学(D) 经典力学(E) 量子力学 3) 统计热力学研究的主要对象是：（ D） (A) 微观粒子的各种变化规律(B) 宏观体系的各种性质 (C) 微观粒子的运动规律(D) 宏观系统的平衡性质 (E) 体系的宏观性质与微观结构的关系 4) 下述诸体系中，属独粒子体系的是：（D ） (A) 纯液体(B) 理想液态溶液(C) 理想的原子晶体(D) 理想气体(E) 真实气体 5) 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（B ） (A) 玻兹曼分布定律(B) 等几率假设(C) 分子运动论(D) 统计学原理(E) 能量均分原理 6) 在台称上有7个砝码，质量分别为1g、2g、5g、10g、50g、100g，则能够称量的质量共有：（B ） (A) 5040 种(B) 127 种(C) 106 种(D) 126 种 7) 在节目单上共有20个节目序号，只知其中独唱节目和独舞节目各占10个，每人可以在节目单上任意挑选两个不同的节目序号，则两次都选上独唱节目的几率是：（A ） (A) 9/38 (B) 1/4 (C) 1/180 (D) 10/38 8) 以0到9这十个数字组成不重复的三位数共有（A ） (A) 648个(B) 720个(C) 504个(D) 495个 9) 各种不同运动状态的能级间隔是不同的，对于同一种气体分子，其平动、转动、振动和电子运动的能级间隔的大小顺序是：（B ） (A)?ε t > ?ε r > ?ε v > ?ε e(B)?ε t < ?ε r < ?ε v < ?ε e (C) ?ε e > ?ε v > ?ε t > ?ε r(D)?ε v > ?ε e > ?ε t > ?ε r (E)?ε r > ?ε t > ?ε e > ?ε v 10) 在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（C ） (A) 气体和晶体皆属定域子体系(B) 气体和晶体皆属离域子体系 (C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系(D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系 11) 对于定域子体系分布X所拥有的微观状态t x为：（ B）

工程热力学的公式大全

5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c ===''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 221mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++ =221 2．gz c u e ++=221 3．U E = 或u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．102000121221t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）

4．把()T f c v =的经验公式代入?=?2 1dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1121Λ 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?21pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程

热力学公式汇总

物理化学主要公式及使用条件 第一章 气体的 pVT 关系 主要公式及使用条件 1. 理想气体状态方程式 pV （m/M ）RT nRT 或 pV m p （V /n ） RT 式中p , V , T 及n 单位分别为Pa, m 3, K 及mol 。 V m V /n 称为气体的摩尔体 积，其单位为m 3?mol -1。R=8.314510 J mol -1 K 1，称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 （ 1） 组成 摩尔分数 式中 n A 为混合气体总的物质的 量。 V m ，A 表示在一定T , p 下纯气体A 的摩 A 尔体积。 y A V mA 为在一定T , p 下混合之前各纯组分体积的总和。 A （ 2） 摩尔质量 述各式适用于任意的气体混合物 （3） y B n B /n p B / p V B /V 式中P B 为气体B ，在混合的T , V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为 B 的分压力。V B 为B 气体在混合气体的T , p 下，单独存在时所占的体积。 y B （或 x B ） = n B / n A A 体积分数 B y B V m,B / yAV m,A A y B M B m/n M B / n B B B B 式中 m m B 为混合气体的总质量, n B n B 为混合气体总的物质的量。上 M mix B

叮叮小文库3. 道尔顿定律 p B = y B p, p P B B 上式适用于任意气体。对于理想气体 P B n B RT/V 4. 阿马加分体积定律 V B ri B RT/V 此式只适用于理想气体。 第二章热力学第一定律 主要公式及使用条件 1. 热力学第一定律的数学表示式 U Q W 或dU 8Q SW 9Q P amb dV SW' 规定系统吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。式中P amb为环境的压力，W为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。 2. 焓的定义式 H U pV 3. 焓变 (1)H U (PV) 式中(pV)为pV乘积的增量，只有在恒压下(pV) P(V2v1)在数值上等于体积功。 2 (2)H 1n C p,m dT 此式适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程，或真实气体的恒压变温过程,

PROII常用热力学方程的选择

PROII常用热力学方程的选择 SRK方程： 用于气体及炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，液体密度（不好），通常不用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。 PR方程： 主炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，不适用于高度非理想体系，支持自由水， 不支持VLLE。 修正的SRK及PR方程： 可计算K值，焓，熵，气体密度，适用于非理想体系，不支持自由水，可用于VLLE。 Uniwaals方程： 可计算K值，焓，熵，气液体密度，如果基团贡献参数由数据库或用户提供时，可很好地 用于高度非理想体系。用于低中压系统，不支持自由水，支持VLLE。 BWRS方程： 可计算K值，焓，熵，气液体密度，可用于炼油厂的轻重烃组分。但不支持严格的双液相 行为。支持自由水，不支持VLLE。 六聚物方程： 适用于HF烷基化及致冷剂合成，可计算K值，焓，熵，气体密度，支持严格的双液相行为。适用于仅一个六聚物组分且无水。 LKP方程： 可计算K值，焓，熵，气液体密度，主要用于轻烃及含大量氢气的重整系统。可用于VLLE 体系，不适用于自由水。

NRTL液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。通常用于非理想体系，特别是不混合体系。用于 计算K值。 Uniquac液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。通常用于高度非理想体系，特别是不混合体系。 用于计算K值。 Unifac液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算K值。 修正的Unifac液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算K值。 Wilson方程： 用于VLE体系，不支持自由水。适用于轻度非理想体系。计算K值。 Van laar方程： 用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K值。 Margules方程： 用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K值。 Regular Solution方程： 用于VLE及VLLE体系，支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K值。 Flory-Huggins方程： 用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。当体系混合物的尺寸相差较大时，例如聚合物溶

工程热力学的公式大全

5．梅耶公式： R c c v p =- R c c v p 0''ρ=- 0R MR Mc Mc v p ==- 6．比热比： v p v p v p Mc Mc c c c c = = = ''κ 1-= κκR c v 1 -=κnR c p 外储存能： 1． 宏观动能： 2 2 1mc E k = 2． 重力位能： mgz E p = 式中 g —重力加速度。 系统总储存能： 1．p k E E U E ++= 或mgz mc U E ++=2 21 2．gz c u e ++=22 1 3．U E = 或 u e =（没有宏观运动，并且高度为零） 热力学能变化： 1．dT c du v =，?=?2 1dT c u v 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．10 20 121 2 2 1 t c t c dt c dt c dt c u t vm t vm t v t v t t v ?-?=-==???? 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算）

4．把 ()T f c v =的经验公式代入?=?2 1 dT c u v 积分。 适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n i i i n i i n u m U U U U U 1 1 21 由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?2 1pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。 7．q u =? 适用于任何工质，可逆定容过程 8．?=?21 pdv u 适用于任何工质，可逆绝热过程。 9．0=?U 适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。 10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。 11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程 12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。 焓的变化： 1．pV U H += 适用于m 千克工质 2．pv u h += 适用于1千克工质 3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2 1 适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程

热力学基础计算的题目-问题详解

《热力学基础》计算题答案全 1. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1 --??K mol J 1，ln 3=1.0986) (1) 计算这个过程中气体对外所作的功． (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ 解：(1) 等温过程气体对外作功为 ??=== 000333ln d d V V V V RT V V RT V p W 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分 (2) 绝热过程气体对外作功为 V V V p V p W V V V V d d 0 0003003??-==γγ RT V p 1 311131001--=--=--γγγγ 2分 ＝2.20×103 J 2分 2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统 对外所作的功W ，内能的增量E 以及所吸收的 热量Q ． (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)． 解：(1) A →B ： ))((2 11A B A B V V p p W -+= =200 J ． ΔE 1=νC V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 J Q =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分 1 2 3 1 2 O V (10-3 m 3) 5 A B C

统计热力学基本方法

第五章 统计热力学基本方法 在第四章我们论证了最概然分布的微观状态数lnt m 可以代替平衡系统的总微观状态数ln Ω，而最概然分布的微观状态数又可以用粒子配分函数来表示。在此基础上，为了达到从粒子的微观性质计算系统的宏观热力学性质之目的，本章还需重点解决以下两个问题：（1）导出系统的热力学量与分子配分函数之间的定量关系；（2）解决分子配分函数的计算问题。 §5.1 热力学量与配分函数的关系 本节的主要目的是推导出系统的热力学函数与表征分子微观性质的分子配分函数间的定量关系。在此之前先证明β = - 1/（kT ） 一 求待定乘子β 对独立可别粒子系统： ln Ω = ln t m = ln (N !∏i i i ! g i N N ) = ln N ! +i i i ln g N ∑ - ∑i i !ln N 将Stirling 近似公式代入、展开得 ln Ω = N ln N +i i i ln g N ∑ - ∑i i i ln N N 代入Boltzmann 关系式 (4—6)得 S = k (N ln N +i i i ln g N ∑ - ∑i i i ln N N ) 按Boltzmann 分布律公式 N i = q N g i exp (βεi ) ，代入上式的ln N i 中,利用粒子数与能量守恒关系得 独立可别粒子系统： S = k (N ln q -βU ) (5—1a) 独立不可别粒子系统： S = k (N ln q -βU - ln N ! ) (5—1b) 上式表明S 是(U ，N ，β)的函数，而β是U ，N ，V 的函数，当N 一定时，根据复合函数的偏微分法则 N V N U N N V U S U S U S ,,,,??? ? ??????? ????+??? ????=??? ????βββ 对（5—1a,b ）式微分结果均为 N V U S ,??? ????N V N V U U q N k k ,,ln ??? ??????? ?????-???? ????+-=βββ （5—2） 又 q = )ex p(g i i i βε ∑ 所以 N V q ,ln ???? ????β = N V q q ,1???? ????β= )ex p(g 1i i i i βεε∑q =N U （5—3） 代入（5—2）式得 N V U S ,? ?? ????= - k β 对照热力学中的特征偏微商关系 T U S N V 1,= ? ?? ???? 便可以得到 kT 1-=β

热力学在药学中应用

学院：信息科学与技术学院院系：电子信息工程 学号: 2014508260 姓名：宋亚男

热力学方法在药学中的应用 摘要 本文通过对热力学在药物研究中的应用，叙述了物理化学在药学领域内的应用前景，并提示了新的边缘学科的广阔空间。论述了热力学在药物制剂研究中的方法和思路。热力学与药理学中受体研究相结合的思维方法。介绍了热力学在药物相互作用研究中的应用和对细菌的热力学研究。并介绍了物理化学在骨组织愈合及肌肉组织中的应用。 关键词：热力学应用物理化学 Abstract In this paper, the application of physical chemistry in pharmaceutical field is described by the application of thermodynamics in drug research. This paper discusses the methods and ideas of thermodynamics in the study of pharmaceutical preparations. Thinking method of the combination of thermodynamics and pharmacology in receptor research. This paper introduces the application of thermodynamics in the study of drug interactions and the thermodynamics of bacteria. The application of physical chemistry in the healing of bone tissue and muscle tissue was introduced. Key words: thermodynamic application of Physical Chemistry 自然科学有若干分支，其中以大量基本粒子构成宏观体系为研究对象的科学之一就有物理化学。热力学第二定律指出，大量粒子构成的孤立体系中，自发变化朝着消除差别、均匀，混乱度增加，作功能力减小的方向进行。本文试图通过热力学在药物研究中的应用，以说明物理化学中的热力学在药学领域内的应用前景。 1. 药物制剂热力学研究 １.１药物晶型热力学特性与疗效 自19世纪20年代发现磷酸钠有两种晶型以来，药物多晶型现象引起了人们极大的兴趣。尤其是本世纪60年代以后，由于人们对晶型进行了结晶化学和热力学方面的研究，加之生物药剂学的发展，从而对于药物的晶型变化以及晶型对药品质量与临床药效影响的认识逐渐深入，其重要意义日益受到人们的重视。 １.2药物晶型热力学研究的实用价值 1.2.1晶型不同的药物其理化性质可能有所不同。且生物利用度也可能有 一差别。药物的各种晶型之间可发生相互的变型，可分为两种变型：一种为单变过程(不可逆变型)；另一种为双变过程(可边变型)。对于单变型的两种晶型，在常温下必有一种较为稳定。药物品型的转变过程是相变及相平衡的物理过程，这一过程与其热力学特性密切相关。因此，在药物多晶型的研究中，不仅要检测出其不同的晶型，而且还要搞洁多晶型在转型中

PROII常用热力学方程的选择

PROII 常用热力学方程的选择 SRK 方程： 用于气体及炼油过程，可计算K 值，焓，熵，气体密度，液体密度（不好），通常不用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE 。 PR 方程： 主炼油过程，可计算K 值，焓，熵，气体密度，不适用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE 。 修正的SRK 及PR 方程： 可计算K 值，焓，熵，气体密度，适用于非理想体系，不支持自由水，可用于VLLE 。 Uniwaals 方程： 可计算K 值，焓，熵，气液体密度，如果基团贡献参数由数据库或用户提供时，可很好地用于高度非理想体系。用于低中压系统，不支持自由水，支持VLLE 。 BWRS 方程： 可计算K 值，焓，熵，气液体密度，可用于炼油厂的轻重烃组分。但不支持严格的双液相行为。支持自由水，不支持VLLE 。 六聚物方程： 适用于HF 烷基化及致冷剂合成，可计算K 值，焓，熵，气体密度，支持严格的双液相行为。适用于仅一个六聚物组分且无水。 LKP 方程： 可计算K 值，焓，熵，气液体密度，主要用于轻烃及含大量氢气的重整系统。可用于VLLE 体系，不适用于自由水。

NRTL 液体活度方程：用于VLE 或VLLE 体系，不支持自由水。通常用于非理想体系，特别是不混合体系。用于计算K 值。 Uniquac 液体活度方程： 用于VLE 或VLLE 体系，不支持自由水。通常用于高度非理想体系，特别是不混合体系。用于计算K 值。 Unifac 液体活度方程： 用于VLE 或VLLE 体系，不支持自由水。Unifac 基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于10,或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算K值。 修正的Unifac 液体活度方程： 用于VLE 或VLLE 体系,不支持自由水。Unifac 基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于10,或较少的基团,且系统含有低分子量的聚合物。计算K 值。 Wilson 方程： 用于VLE 体系,不支持自由水。适用于轻度非理想体系。计算K 值。 Van laar 方程： 用于VLE 及VLLE 体系,不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K 值。 Margules 方程： 用于VLE 及VLLE 体系,不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K 值。 Regular Solution 方程： 用于VLE 及VLLE 体系,支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K 值。 Flory-Huggins 方程： 用于VLE 及VLLE 体系,不支持自由水。当体系混合物的尺寸相差较大时,例如聚合物溶液，较适用。计算K 值。

热力学基础计算题

《热力学基础》计算题 1. 温度为25℃、压强为1 atm 的1 mol 刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀 至原来的3倍． (普适气体常量R ＝8.31 1 --??K mol J 1，ln 3=1.0986) (1) 计算这个过程中气体对外所作的功． (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ 解：(1) 等温过程气体对外作功为 ??=== 0000333ln d d V V V V RT V V RT V p W 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分 (2) 绝热过程气体对外作功为 V V V p V p W V V V V d d 0 0003003??-== γγ RT V p 1 311131001--=--=--γγγ γ 2分 ＝2.20×103 J 2分 2.一定量的单原子分子理想气体，从初态A 出发，沿图示直线过程变到另一状态B ，又经过等容、 等压两过程回到状态A ． (1) 求A →B ，B →C ，C →A 各过程中系统对外所作的功W ，内能的增量?E 以及所吸收的热量Q ． (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)． 解：(1) A →B ： ))((211A B A B V V p p W -+==200 J ． ΔE 1=ν C V (T B －T A )=3(p B V B －p A V A ) /2=750 J Q =W 1+ΔE 1＝950 J ． 3分 B → C ： W 2 =0 ΔE 2 =ν C V (T C －T B )=3( p C V C －p B V B ) /2 =－600 J ． Q 2 =W 2+ΔE 2＝－600 J ． 2分 C →A ： W 3 = p A (V A －V C )=－100 J ． 150)(2 3)(3-=-=-=?C C A A C A V V p V p T T C E ν J ． Q 3 =W 3+ΔE 3＝－250 J 3分 (2) W = W 1 +W 2 +W 3=100 J ． Q = Q 1 +Q 2 +Q 3 =100 J 2分 3) 5

吸附热力学及动力学的研究

吸附热力学及动力学的研究 吸附热力学及动力学的研究摘要：杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。关键字：吸附等温曲线热力学动力学1吸附等温曲线吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为

吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1] 型分子吸附模型Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。 1. Langmuir 分子吸附模型Langmuir 分子吸附模型是根据分子间力随距离的增加而迅速下降的事实,提出气体分子只有碰撞固体表面与固体分子接触时才有可能被吸附,即气体分子与表面相接触是吸附的先决条件。并做如下假定: ①气体只能在固体表面上呈单分子层吸附; ②固体表面的吸附作用是均匀的; ③被吸附分子之间无相互作用。所以Langnuir 等温吸附方程[3 ] q?qmcKd?c或q?qmKbc1?Kbc(1) 其中,qm 为饱和吸附容量,Kd 为吸附平衡的解离常数,Kb 为结合常数( = 1/ Kd) 。

第七章 统计热力学基础

第七章统计热力学基础 一、单选题 1．统计热力学主要研究（）。 (A) 平衡体系(B) 近平衡体系(C) 非平衡体系 (D) 耗散结构(E) 单个粒子的行为 2．体系的微观性质和宏观性质是通过（）联系起来的。 (A) 热力学(B) 化学动力学(C) 统计力学(D) 经典力学(E) 量子力学 3．统计热力学研究的主要对象是：（） (A) 微观粒子的各种变化规律(B) 宏观体系的各种性质 (C) 微观粒子的运动规律(D) 宏观系统的平衡性质 (E) 体系的宏观性质与微观结构的关系 4．下述诸体系中，属独粒子体系的是：（） (A) 纯液体(B) 理想液态溶液(C) 理想的原子晶体 (D) 理想气体(E) 真实气体 5．对于一个U，N，V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（） (A) 玻兹曼分布定律(B) 等几率假设(C) 分子运动论 (D) 统计学原理(E) 能量均分原理

6．在台称上有7个砝码，质量分别为1g、2g、5g、10g、50g、100g，则能够称量的质量共有：（） (A) 5040 种(B) 127 种(C) 106 种(D) 126 种 7．在节目单上共有20个节目序号，只知其中独唱节目和独舞节目各占10个，每人可以在节目单上任意挑选两个不同的节目序号，则两次都选上独唱节目的几率是：（） (A) 9/38 (B) 1/4 (C) 1/180 (D) 10/38 8．以0到9这十个数字组成不重复的三位数共有（） (A) 648个(B) 720个(C) 504个(D) 495个 9．各种不同运动状态的能级间隔是不同的，对于同一种气体分子，其平动、转动、振动和电子运动的能级间隔的大小顺序是：（） (A)△e t >△e r >△e v >△e e(B)△e t <△e r <△e v <△e e (C) △e e >△e v >△e t >△e r(D)△e v >△e e >△e t >△e r (E)△e r >△e t >△e e >△e v 10．在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（） (A) 气体和晶体皆属定域子体系(C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系 (B) 气体和晶体皆属离域子体系(D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系 11．对于定位系统分布X所拥有的微观状态t x为：（B） (A)(B)

PROII常用热力学方程的选择(高手总结)

PROII常用热力学方程的选择 1、SRK方程： 用于气体及炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，液体密度（不好），通常不用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。 2、PR方程： 主炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，不适用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。 3、修正的SRK及PR方程： 可计算K值，焓，熵，气体密度，适用于非理想体系，不支持自由水，可用于VLLE。 4、Uniwaals方程： 可计算K值，焓，熵，气液体密度，如果基团贡献参数由数据库或用户提供时，可很好地用于高度非理想体系。用于低中压系统，不支持自由水，支持VLLE。 5、BWRS方程： 可计算K值，焓，熵，气液体密度，可用于炼油厂的轻重烃组分。但不支持严格的双液相行为。支持自由水，不支持VLLE。 6、六聚物方程： 适用于HF烷基化及致冷剂合成，可计算K值，焓，熵，气体密度，支持严格的双液相行为。适用于仅一个六聚物组分且无水。 7、LKP方程： 可计算K值，焓，熵，气液体密度，主要用于轻烃及含大量氢气的重整系统。可用于VLLE 体系，不适用于自由水。

8、NRTL液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。通常用于非理想体系，特别是不混合体系。用于计算K值。 9、Uniquac液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。通常用于高度非理想体系，特别是不混合体系。用于计算K值。 10、Unifac液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算K值。 10、修正的Unifac液体活度方程： 用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算K值。 11、Wilson方程： 用于VLE体系，不支持自由水。适用于轻度非理想体系。计算K值。 12、Van laar方程： 用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K值。 13、Margules方程： 用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K值。 14、Regular Solution方程： 用于VLE及VLLE体系，支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K值。 15、Flory-Huggins方程： 用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。当体系混合物的尺寸相差较大时，例如聚合物溶

热力学公式

电熔镁砂热回收热量引用计算公式说明 本课题主要研究熔坨高温回收利用，众所周知，物体能量传递主要以热传导、对流换热、辐射三种方式进行传递。本课题主要涉及到熔坨自身热传导，气体对物体表面对流换热传导过程。物体能量主要是以物体温度作为表征，其中还有化学能、汽化热能等其它不以温度为表征的能量。在本课题能量传递过程中共涉及到熔坨非稳态导热过程，空气与熔坨间的对流放热过程，热空气与矿石原料对流换热过程和矿石原料加热过程， 一、在热工过程热平衡计算中应用了热力学第一定律（即能量 守恒定律），其表达式根据能量守恒定律得知，熔坨的放 出热量等于空气的得热；热空气放热等于矿石原料的热量 （其中含有矿石原料的分解热），并考虑到系统的热损失。 二、在热量传递过程采用熔坨非稳态热传导（熔坨自身传热） 放热和矿石原料非稳态传到加热计算；空气与熔坨和热空 气加热矿石原料的对流换热计算公式（即牛顿冷却或加热 公式）。 三、任何物质在高于绝对零度的温度下，必然具有热能，其能 量值与物质的比热容、物质质量、物质所具有的温度有关。 据此计算熔坨的总能量，整个放热期间终了时刻的能量。 整个吸热过程终了时刻物质所具有的热能（含化学分解热 能）。根据能量传递过程中的热量计算工序所要求的矿石 原料加热量 四、根据应用能量守恒定律、非稳态传导和对流换热过程的计 算得知。该项目可回收熔坨加工过程中的热能。 本课题采用热力学公式如下： 一、热力学第一定律（能量守恒定律） 基本表达式 Q=⊿U+AW （Kcal） Q-----------热量（Kcal）吸热取正值，反之取负值 ⊿U--------系统的内能变化（Kcal） A-----------功热当量1/427(Kcal /kgf*m) W------------物体的膨胀功 kgf*m 二、物体具有的能量 根据任何高于绝对零度物体下所具有的能量得到如下公式： 1、公式Q=Cp*M*T 或 Q=Cp*ρ*V*T (KJ) 该计算公式表征任何高于绝对零度物体下所具有的能量。

LW-PROII模拟计算中热力学方程的选择

应用PRO/II进行塔模拟计算时热力学系统的选择 部分计算模块的讨论 王崇智 石油大学（北京）化学工程研究所（102200） 摘要: 本文总结了应用PRO/II进行炼油、石油化工装置模拟过程中塔模拟计算时热力学系统选择的 一些经验，并讨论了塔模拟计算时的一些基本要素和基本技巧。 关键词：PRO/II，塔，模拟，热力学方法，技巧 一、概述 PRO/II软件是美国SIMSCI公司推出的微机版本石油化工工艺流程模拟软件，该软件具备有丰富的物性数据库和热力学方程供用户描述不同状态下的流体热力学过程，对多种炼油、化工工艺过程具有广泛的适应性。该软件不仅可以作为新设计炼油、化工工艺装置的工艺流程模拟软件，同时作为装置标定计算、设备核算的软件。 PRO/II软件在我国的应用十分广泛，其中DOS系统的V3.3、V4.02版本和WINDOWS操作系统的V4.13 WITH PROVISION V2.0以上版本是比较常用的。PRO/II软件是很多炼油、化工等设计院进行工艺设计的首选工艺模拟软件之一，同时也是炼油、化工等生产单位进行装置标定计算、设备核算的首选工艺模拟软件之一。 在实际工作中，有很多时候会遇到解决装置“瓶径”的问题，而塔设备往往是需要进行标定或核算的重要设备之一，这时应用PRO/II软件提供的精馏、吸收、萃取等单元操作过程的严格计算方法进行单塔模拟计算或全流程模拟计算是非常方便的。 本文通过对PRO/II软件提供的热力学方法的初步分析，推荐了PRO/II软件在常见石油化工装置塔模拟计算中的热力学方法。 二、PRO/II热力学方法的初步分析 PRO/II软件提供多种用于流体的气液平衡常数、液液平衡常数、焓、熵、密度和其他传递性能参数等热力学计算方法，由于每种热力学方法有一定的适用范围，在应用PRO/II 解决具体问题时，选择合适的热力学方法是能否正确模拟工艺过程的关键。以下分类讨论PRO/II提供的主要的热力学方法。 2.1、普遍化方法 普遍化方法主要包括用于烃类物系计算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等，各方程的适用范围如下： 热力学方程适用领域 SRK 气体、炼油过程的烃类物系 SRKKD 炼油过程的烃水物系，尤其高温、高压的气液液过程 SRKM 烃/醇等极性/非极性物系

换热器热力学平均温差计算方法

换热器热力学平均温差计算方法 1引言 换热器是工业领域中应用十分广泛的热量交换设备，在换热器的热工计算中，常常利用 传热方程和传热系数方程联立求解传热量、传热面积、分离换热系数和污垢热阻等参数 ［1， 2］。温差计算经常采用对数平均温差法（LMTD）和效能-传热单元数法（-NTU）,二者原理相同。不过，使用LMTD方法需要满足一定的前提条件；如果不满足这些条件，可能会导致计算误差。刘凤珍对低温工况下结霜翅片管换热器热质传递进行分析，从能量角度出发，由换热器的对数平均温差引出对数平均焓差，改进了传统的基于对数平均温差的结霜翅片管换 热器传热、传质模型［3］。Shao和Granryd通过实验和理论分析认为，由于R32∕R134a混合物温度和焓值为非线性关系，采用LMTD法会造成计算误差；当混合物的组分不同时，所 计算的换热系数可能偏大，也可能偏小［4］,他们认为，采用壁温法可使计算结果更精确。 王丰利用回热度对燃气轮机内流体的对数平均温差和换热面积进行计算［5］。Ziegler定义了温度梯度、驱动平均温差、热力学平均温差，认为判定换热效率用热力学平均温差，用对数 平均温差判定传热成本的投入，而算术平均温差最易计算；当温度梯度足够大时，对数平均 温差、算术平均温差和热力学平均温差几乎相等［6］。孙中宁、孙桂初等也对传热温差的计 算方法进行了分析，通过对各种计算方法之间的误差进行比较，指出了LMTD法的局限性 和应用时需要注意的问题［7, 8］。 Ram在对LMTD 法进行分析的基础上，提出了一种LMTDnew的对数平均温差近似算法，减小了计算误差［9］。本文在已有工作的基础上，分别采用LMTD和测壁温两种方法，计算了逆流换热器的传热系数，对两种方法进行比较，并在实验的基础上，进一步分析了二者的不同之处。 2平均温差的计算方法 在换热设备的热工计算中，经常用到对数平均温差和算术平均温差。 对数平均ia?i Δ∕-Δ< AZ- =T-Sr In Δ/ 算术平均??: % =l(?∕ι+?∕?ι) 对数平均温差在一定条件下可由积分平均温差表示[10],即:

热力学方法选择-proii学习必备

应用指南　 对于选择适当的热力学计算方法,本章给出了简单的经验规则。 概 述 通常，对于任意给定的应用都有几个合适的热力学方法。用户应该尝试确定哪个方法最能描述全流程，同时尽量选择最简单的、最适当的热力学选项。用户应该牢记最好的热力学方法与实际最相符合。当可以得到实验或实际操作数据时，有必要试几个选项并比较其结果，以获得最可行的模型。　 下面指南被分成四个基本应用类型，它们是：　 z炼油和气体处理　 z天然气　 z石油化工　 z化学和环境　 对于每一种应用，所遇到的各种类型的单元操作都推荐了热力学方法。 　 21.1炼油和气体加工应用　 水处理 　 由于多数含水系统，用较简单的烃热力学方法同时用缺省水倾析选项完全可以满足模拟需要。这些方法是： SRK、PRCS、GS、CSE、GSE、IGS、BK10、BWRS。 对于这些方法中的每个方法，溶解在烃相中的水量是用SIMSCI或KEROSENE关联式计算。SIMSCI方法是依据水在纯组分中的溶解度，而KEROSENE关联式是依据《API技术手册》中图9A1.4给出的水在煤油中的溶解度。此外，可用状态方程法SRK和PR计算水溶解度。 剩余的水可作为纯液态水物流倾析，该纯水物流的性质可通过用饱和水性质或用水的全keynan和keyes状态方程来计算。如果水以过热蒸汽状态存在，应使用keynan和keyes方程。　 PRO/II用系统温度下水的蒸汽压来计算蒸汽相中水的量，用户可以选择内置物流表（缺省）或《GPSA数据手册》中图20-3来计算水蒸汽压。GPSA值应该用于高于2000psia（136大气压）的天然气系统。 　 对于烃在水中溶解度很大的系统，应该用一个更准确的方法。推荐使用kabadi-Danner 对SRK状态方程的修正式（SRKKD）。该方法可以通过用METHOD语句上的SYSTEM（VLLE）＝SRKKD或KVALUE（VLLE）＝SRKKD来选择。SRKKD方法进行严格的汽－液－液平衡计算来预算水在烃相中的量和烃在水相中的量。它根据水存在于每一相中的数量来使用水和烃交互作用参数。 　低压原油加工系统

热力学公式总结(新)

第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件 1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ，V ，T 及n 单位分别为Pa ，m 3，K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积，其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1，称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 （1） 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 /y B m,B B * =V ?∑*A V y A m ,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ，p 下纯气体A 的摩 尔体积。∑*A A m ,A V y 为在一定T ，p 下混合之前各纯组分体积的总和。 （2） 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量，∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上 述各式适用于任意的气体混合物。 （3） V V p p n n y ///B B B B * === 式中p B 为气体B ，在混合的T ，V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ，p 下，单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律 p B = y B p ，∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体

V RT n p /B B = 4. 阿马加分体积定律 */B B V n RT p = 此式只适用于理想气体。 第二章 热力学第一定律 主要公式及使用条件 1. 热力学第一定律的数学表示式 W Q U +=? 或 'amb δδδd δdU Q W Q p V W =+=-+ 规定系统吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。式中 p amb 为环境的压力，W ’为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。 2. 焓的定义式 3. 焓变 （1） )(pV U H ?+?=? 式中)(pV ?为pV 乘积的增量，只有在恒压下)()(12V V p pV -=?在数值上等于体积功。 （2） 2 ,m 1d p H nC T ?=? 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程，或真实气体的恒压变温过程，或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。 4. 热力学能(又称内能)变 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程。 5. 恒容热和恒压热 V Q U =? (d 0,'0)V W == p Q H =? (d 0,'0)p W == 6. 热容的定义式 （1）定压热容和定容热容 pV U H +=2 ,m 1 d V U nC T ?=?