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老弟刚接触热力学就钻研液体状态方程(EOS, Equation of State),这个方向抓得很准。液体状态方程确实比气体复杂得多,我结合工程经验给你拆解:
1. 常用液体状态方程
- RK(Redlich-Kwong)和PR(Peng-Robinson)这些经典方程经过修正后可以用于液相,比如:
PR方程增加α函数修正极性物质
引入体积平移(volume translation)改善液相密度预测
- PC-SAFT(扰动链统计缔合流体理论)这类分子热力学模型对液相更准
- 对简单液体,BWR(Benedict-Webb-Rubin)方程表现不错
2. 工程中压强处理方式
实际项目中处理液体压强主要分三步走:
1)通过P-V-T实验数据拟合状态方程参数(比如饱和蒸气压Psat作为基准点)
2)用偏心因子(acentric factor)等修正项关联饱和性质
3)计算时通常把压强分解为:
P = Psat + ΔP(静压头)+ ΔP(设备压降)
比如精馏塔塔釜压强就是塔顶压力加液相静压头
3. 实用建议
- 对非极性液体直接用PR+体积平移足够
- 强极性体系建议用CPA(缔合流体状态方程)
- 高压工况要用对应状态原理(对应态规律)校正
- 工业计算更常用的是活度系数模型(如NRTL)+ 亨利定律组合
举个实例:计算50℃苯的饱和液体密度,用PR方程时要:
1)查得临界参数Tc=562K, Pc=48.9bar
2)输入饱和蒸气压Psat=0.36bar
3)加上体积平移参数c= -0.0665L/mol
4)迭代求解得到密度误差<3%
注意:液相状态方程对混合物要格外小心,建议先用ASPEN验证单组分结果。刚开始建议从纯物质入手,把P-V-T关系吃透再研究混合物。
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