化工工艺工程师、研发技术人员、过程模拟工程师、能源/材料领域科研人员。
理解化工热力学的基本概念(状态函数、平衡判据、逸度、活度)。
掌握流体PVT关系、热力学性质计算、相平衡与化学平衡的分析方法。
能够运用化工热力学知识解决实际工程问题(相平衡计算、能量分析)。
化工热力学概述:热力学在化学工程中的重要性(物性预测、相平衡计算、能量分析、过程设计);热力学基本概念回顾(系统、环境、状态函数、过程、循环);热力学第一定律(内能、焓、热容);热力学第二定律(熵、可逆过程、不可逆过程)。
流体的PVT关系:纯物质的P-V-T行为(等温线、临界点、饱和线);理想气体状态方程;真实气体状态方程(范德华方程、RK方程、SRK方程、PR方程);对应态原理与压缩因子图;液体PVT关系(膨胀系数、压缩系数)。
热力学性质计算:热力学性质(U、H、S、A、G)的相互关系(麦克斯韦关系式);偏离函数的定义与计算;剩余性质法计算焓、熵;状态方程法计算热力学性质;热力学图表(温熵图、压焓图、焓浓图)的应用。
纯组分的逸度与逸度系数:逸度的定义(有效压力);逸度的物理意义;纯组分逸度的计算方法(状态方程法、图解积分法);逸度系数的计算;纯组分逸度在相平衡中的应用。
混合物的逸度与逸度系数:混合规则(van der Waals混合规则、WS混合规则);混合物中组分的逸度;逸度系数的计算(从状态方程导出);理想溶液的定义与性质;活度与活度系数的引入。
活度系数模型:过量吉布斯自由能(GE)与活度系数的关系;二元体系的活度系数模型(Margules方程、van Laar方程、Wilson方程、NRTL方程、UNIQUAC方程);多元体系的活度系数模型;基团贡献法(UNIFAC)的原理与应用。
相平衡基础:相平衡的判据(各组分在各相中的逸度相等);相律(自由度分析);汽液相平衡(VLE)的分类(理想体系、非理想体系);汽液相平衡的计算类型(泡点计算、露点计算、闪蒸计算)。
汽液相平衡计算:低压汽液相平衡计算(活度系数法、状态方程法);高压汽液相平衡计算(状态方程法);共沸物的预测与处理;汽液相平衡数据的实验测定与一致性检验。
液液相平衡与固液相平衡:液液相平衡(LLE)的特点与应用(萃取过程);LLE的计算方法(活度系数法);三元液液相图的解读;固液相平衡(SLE)的特点与应用(结晶、溶解);SLE的计算方法。
化学平衡:化学反应平衡的判据(反应进度、平衡常数);平衡常数与温度的关系(范特霍夫方程);平衡组成的计算(单一反应、多个反应);影响平衡的因素(温度、压力、惰性气体);同时平衡与相平衡的耦合。
热力学在能量系统中的应用:热力学分析的基本方法(能量衡算、熵衡算、火用衡算);火用(Exergy)的概念与计算;过程系统的火用损失分析;热泵与制冷循环的热力学分析;蒸汽动力循环(朗肯循环)的热力学优化。
综合实战项目:典型化工过程(如精馏塔的相平衡计算、反应器的平衡组成计算、换热网络的火用分析)的化工热力学应用,包含物性方法选择、相平衡计算、能量分析、结果评价。