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关于设备加热时的压力计算
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有一通大气的设备，向其中加入20°C水至容积一半。 将设备密闭，再加热至121°C，并维持。 （忽略罐内空气的溶解和材料热胀） 那么维持121°C时罐内的压力P是多少（表压力）？ ----- 我的计算思路： 罐内最终状态的压力由两部分分压组成： 一是水蒸气的分压，为121°C时的饱和蒸汽压； 二是空气的分压。这部分我是想用pv=nrt计算：在终了状态可以计算出由于温升增加的压力，但我无法计算由于体积压缩增加的压力。因为121°C时P下的饱和湿度未知。 ---------- 可能我这样计算的思路就是错的，故求教。 谢谢！ |
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2楼2011-05-27 22:14:03
臭水沟
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3楼2011-05-28 00:24:23
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【答案】应助回帖
★ ★
ljason(金币+2): 介个写的不错。 2011-05-28 08:45:50
ljason(金币+2): 介个写的不错。 2011-05-28 08:45:50
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（上贴没说完） 我不同意你的计算方法！ 我没有见过化工热力学有这种计算系统压力的方法！ 由于你的容器体积是原水的体积的2倍，这种条件下，达到121度，并保持平衡的话，那么只有一种情况，就是汽相分率是在0到1之间的！ 你可以这样理解，常温常压水进入系统中，先经过加热使其达到一个泡点温度下压力（该压力即为121度时的压力），然后继续加热，这时水开始部分汽化，压力就升高，此时温度会一直保持不变，但是压力会一直在变，因为汽相分率在变！ 所以按这种理论进行分析的话，你还缺少条件，就是外界提供的热量！ 如果有了外界提供的热量就可以计算出汽相分率，然后才能得到系统的确切压力！ 用理想气体的计算方法根据是不可行的，因为加压情况下，压力比理想状态下相差太多！ 可能有误，欢迎交流！  |
4楼2011-05-28 00:31:17
5楼2011-05-28 09:15:51
臭水沟
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【答案】应助回帖
★ ★ ★ ★ ★
mlnjut(TEPI+1): 2011-05-28 14:50:11
ljason(金币+5): 加5分。 2011-05-28 19:19:36
mlnjut(TEPI+1): 2011-05-28 14:50:11
ljason(金币+5): 加5分。 2011-05-28 19:19:36
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我想了想，你的问题，还是不好理解，并不好计算的！ 我比较忙！不能帮你研究的太细！ 所以我就说说我的思路吧！ 不要担心蒸汽是否饱和，因为最终趋势要稳定，所以肯定会是饱和的！ 达到我们所说的饱点时，然后继续给热量，此时就开始部分汽化，压力就开始变化了，逐渐升高，而压力升高，饱点温度就升高，汽化又停止，但是外界还是不停的提供热量，又像刚开始一样发生部分汽化，压力又升高，又停止汽化。。。 注意，此时的温度都是不变的——121度！ 其实，这个过程就是一个动态的不稳定的平衡！ 由于这个动态平衡过程，温度都是你所说的121度，但是压力都会一直变大！ 所以就是我所强调的，你需要知道外界提供的热量值！ 具体计算这个过程的公式就是能量守衡原理！ H1=H2+Q1－Q2 H1——初始状态焓值 H2——平衡状态焓值 Q1——外界提供给系统的热量 Q2——系统向外界提供的热量 如果系统材料是保温很好的话，Q2就为零！ 则：H1=H2+Q1 H1，H2知道相应温度是可以计算出来的！（不再赘述） 其中，H2是由部分液体水与部分蒸汽组成，那么其中的汽相分率X就可以根据上式求出来！ 那么就可以计算出剩余的液体水体积，由于系统体积已知，那么可以得到蒸汽的体积V！ 故就可以计算出系统压力P了！  （方法你知道吗？）当然不能用理想状态方程计算P了！ 再简短说一下，已知蒸汽T,V，求P 然后再用virial方程等状态方程或者气体普遍化关联式计算就可以！ 其中会需要一些参数，找一本化工热力学书，看附录都会有的！ 思路就这样！ 如有问题，有时间再交流！   |
6楼2011-05-28 09:47:27
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7楼2011-05-28 09:48:19
8楼2011-05-28 16:45:57
★ ★ ★ ★ ★
wanggch123(金币+5): 奖励一下 2011-05-29 01:46:48
wanggch123(金币+5): 奖励一下 2011-05-29 01:46:48
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121度情况的准准确算法： 容器的热胀冷缩以及压力导致的体积变化，由于温度为定值，故V=V（P，T） 设水的气化分率为e，则液相总量为n0（1-e），式中n0为液相原来的物质的量。 液相体积符合PVT关系V1＝V1（n0，e，P，T） 气相为混合气体，选择适当的EOS可得V2＝V2（n0，e，P，T，ni），式中 ni是空气中各组分的量。 V1（n0，e，P，T）＋V2（n0，e，P，T，ni）＝V（P，T）（1） 再水的相平衡条件，即： 气相水的分逸度＝液相水逸度（2） 联立（1）（2）可解得e，P。 不过，粗略估算应该差不太多，因为此时水的饱和蒸汽压为0.2MPa多点，空气分压约0.13MPa，偏离理想气体尚不是太远。而且，上述联立方程的最简单初值也应该就是按照理想气体和水的体积不变算出来的压力。 六楼所述，是一直加热才会出现的情况。水沟兄在七楼补充就说明六楼的分析有问题，建议版主收回EPI，BTW，哥一直不知道这个东西到底什么意思。  之所以说是准准确算法，是因为我们还没考虑空气的相平衡问题，当然，每个组分都会增加一个气化分率（实际上就是到底有多少在气相），但每个组分都会增加一个类似于（2）的相平衡方程。 |
9楼2011-05-28 21:54:39
10楼2011-05-29 12:48:05
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