【摘要】:气体混合物中组分i的逸度和逸度系数均可以由“状态方程+混合规则”进行计算。或即式~式都是计算混合物中组分i逸度系数的基本关系式,对液体混合物或溶液都适用。式亦可写为式中,Zm为混合物的压缩因子。目前在工程上应用得较多的是截至第二项的位力方程,即式式中,Vm为混合物的摩尔体积,为混合物第二位力系数。试根据位力方程导出混合物的逸度系数计算式。
或
即
式中,Zm为混合物的压缩因子。通常条件下,状态方程大多表达为压力的显函数,在实际使用中,特别是在相平衡的计算中使用式(4-43)将会更便捷一些。该式的推导方法如下:
由式(4-3)可得
当T,Vt,nj[i]为常数时,对式(4-44c)中的ni微分,得
由式(4-9)可知
代入逸度的定义式,得
或
解:对于nmol的混合气体,有
在T,p和nj[i]不变的条件下对ni微分,得
将式(4-50)代入式(4-42c)并积分,得
式(4-51)展开后亦可以写为
式中,δji=2Bji-Bjj-Bii;δjk=2Bjk-Bjj-Bkk,并满足δii=δjj=δkk=0,且δjk=δkj。Bij采用式(2-73)~式(2-78)进行计算:
对于二元系,式(4-52)可简化为
当气体混合物的密度比较高时,位力方程就不再适用,而要用半经验半理论的状态方程,如立方型状态方程、BWR方程等来计算逸度系数。由于计算的是气体混合物的逸度系数,故首先要考虑混合物的状态方程参数的求取,值得注意的是,所选用的混合规则对逸度系数的计算非常重要。
对于PR方程:
对于PT方程:
图4-5 正丁烷(1)-CO2(2)的二元系中CO2的气相逸度系数
计算结果如图4-5所示。从该图中可以看出,如果在混合规则中引入可调节的相互作用参数k12,能获得比较好的结果。
表4-2 状态方程法计算混合物组分i的逸度或逸度系数计算式
注:混合规则使用式(2-79)~式(2-80)关系式。
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