《化工設(shè)計(jì)》第二節(jié)基本物性數(shù)據(jù)

第二節(jié)基本物性數(shù)據(jù)化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

——在化工計(jì)算及化工工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)中用到的有關(guān)化合物的物性數(shù)據(jù)。又叫物性數(shù)據(jù)。常用的化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（物性數(shù)據(jù)）可歸納為以下幾類：

（1）基本物性數(shù)據(jù)—如臨界常數(shù)（PC、TC、VC）、密度(或比容）、狀態(tài)參數(shù)、壓縮系數(shù)、蒸汽壓、汽液平衡關(guān)系等。（2）熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)—如內(nèi)能、焓、熵、熱容、相變熱、自由能和自由焓等。（3）化學(xué)反應(yīng)和熱化學(xué)數(shù)據(jù)—反應(yīng)熱、生成熱、燃燒熱、反應(yīng)速度常數(shù)、活化能、化學(xué)平衡常數(shù)等。（4）傳遞參數(shù)—黏度、擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)等。獲取物性數(shù)據(jù)的方法主要有以下幾種：

（1）查手冊(cè)或文獻(xiàn)資料；《化學(xué)工程手冊(cè)》、《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《無機(jī)鹽工業(yè)手冊(cè)》、《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》、《氮肥工業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《小型合成氨廠設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《純堿工業(yè)》等。（2）估算；

（3）用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。當(dāng)查手冊(cè)或文獻(xiàn)資料得不到所需數(shù)據(jù)時(shí)，估算和用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定兩法應(yīng)首選估算法。目前，應(yīng)用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存、檢索和推算物性數(shù)據(jù)日益增多。相應(yīng)建立了物性數(shù)據(jù)庫(kù)，可通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索或估算所要求的數(shù)據(jù)。一、臨界常數(shù)計(jì)算有機(jī)化合物的臨界常數(shù)有許多方法，其中Lydersen基團(tuán)貢獻(xiàn)法是簡(jiǎn)單而較可靠的方法。至今仍被普遍應(yīng)用，該法是用基團(tuán)對(duì)臨界常數(shù)的影響，按加和法計(jì)算。

有各種基團(tuán)的臨界常數(shù)貢獻(xiàn)值見P45表3-5基團(tuán)貢獻(xiàn)法——將有機(jī)物分解成若干基團(tuán),將基團(tuán)對(duì)化合物某性質(zhì)的貢獻(xiàn)值相加即得化合物的該性質(zhì)的值。（一）有機(jī)物臨界常數(shù)的估算（

Lydersen基團(tuán)貢獻(xiàn)法）

例題：見WORD論文（二）無機(jī)化合物臨界常數(shù)的估算無機(jī)化合物及非金屬元素（正常沸點(diǎn)與臨界溫度之間的比例有關(guān)聯(lián)式），即：金屬元素臨界常數(shù)

對(duì)于Pc、Vc沒有較為合適的關(guān)聯(lián)式，所以是沒法進(jìn)行估算的。二、密度與比重比重基準(zhǔn)物：對(duì)固體和液體，為4℃的水；對(duì)氣體，為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣。（一）氣體的密度標(biāo)準(zhǔn)狀況下，看為理想氣體（kg/m3）推導(dǎo)過程：PV=nRT=

即：

涉及到的單位問題：R：0.08206（atm·m3）/（kmol·K）；P：1atm；T：273.15K

真實(shí)氣體在一般條件下的密度(kg/m3)(3-28)混合氣體的密度(kg/m3)(3-2)（二）液體的密度1．利用臨界常數(shù)計(jì)算飽和液體密度Rackett方程：Vs-飽和液體摩爾體積根據(jù)公式可見，只要知道臨界常數(shù)（臨界體積、臨界壓縮因子、對(duì)比溫度）即可算出Vs，一般計(jì)算誤差為1～2%。計(jì)算出Vs，那么2.利用對(duì)比密度ρr與Tr和Pr關(guān)系求液體密度對(duì)比密度（1）第一種情況：如果已知液體的臨界密度ρc，可以根據(jù)給定的Tr和Pr，由P51圖3-5查得ρr，再算出ρ（2）第二種情況：如果無法查得ρc，則根據(jù)上式得：則有：其中V1-已知的液體體積V2-待算的液體體積ρr1，ρr2-分別為給定條件1與2的對(duì)比密度分析公式，只要知道任一條件下液體的體積V1，那么就可求出V2，繼而可以算出液體密度ρ。

例題P50三、蒸汽壓（一）安托尼(Antoine)經(jīng)驗(yàn)公式

（二）Lee-Kesler蒸汽壓方程

例題:P53四、

熱容熱容—一定量物質(zhì)溫度升高一度所需的熱量。單位：SI：kJ/（kg·K）;kJ/（kmol·K）CGS:cal/（g·℃）;cal/（gmol·℃）（一）理想氣體的熱容公式：Cp0=a+bT+cT2+dT3

1.理想氣體的熱容與溫度的關(guān)系

基團(tuán)貢獻(xiàn)法——將有機(jī)物分解成若干基團(tuán)，將基團(tuán)對(duì)化合物某性質(zhì)的貢獻(xiàn)值相加即得化合物的該性質(zhì)的值。（見P55表3-8）2.理想氣體熱容的估算——基團(tuán)貢獻(xiàn)法(二)平均熱容與真熱容1.平均熱容:若恒壓下，當(dāng)溫度自T1變化至T2，1mol物質(zhì)所需的熱量為Qp，則T1至T2溫度范圍內(nèi)物質(zhì)的平均熱容為：2.真熱容在恒壓下，1摩爾物質(zhì)的真恒壓熱容為即：在一溫度下的真恒壓熱容3.平均熱容與真熱容CP的關(guān)系為：（3-40）從附錄六表查得的為25℃與較高溫度區(qū)間的平均值。即：或當(dāng)我們遇到問題為初溫不是25℃，而是Ti時(shí)，應(yīng)用下式求Qp：

即當(dāng)初溫不是25℃時(shí)，用附錄中熱容要校正。例題

計(jì)算常壓下10molCO2從400K升至1100K所需熱量。解：查附錄六得CO2平均熱容為：298～400K平均熱容為39.23kJ/（mol.K）298～1000K平均熱容為48.50kJ/（mol.K）Qp=ΔH=10×48.50(1100－298)

－10×39.23（400－298）＝348955J看下面算法正確否？（1）Qp=ΔH=10×0.50（39.23+48.50）

(1100－400)＝307055J（2）查400K真熱容為41.05kJ/（kmol.K），1100K真熱容為55.62kJ/（kmol.K）

。

Qp=ΔH=10×55.62×1100－10×41.05×400

＝447620J（3）取平均溫度0.5×（1100+400）＝750K查750K平均熱容（實(shí)際為750K真熱容）為44.79kJ/（kmol.K）。

Qp=ΔH=10×44.79（1100－400）＝313530J注意正確的做法及三種錯(cuò)誤的做法。為什么當(dāng)熱容與溫度為直線關(guān)系時(shí)第三種方法可用？熱容與溫度是直線關(guān)系嗎？分析上述的方法那種可用，為什么？收集數(shù)據(jù)時(shí)，需注意計(jì)算自始至終應(yīng)盡量保持同一數(shù)據(jù)來源。二、真實(shí)氣體的熱容利用