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R22压焓图解读


压焓图解读 压焓图解读

在制冷工程中,最常用的热力图就是制冷剂的压焓图。该图纵坐标是绝对压力 的对数值 lgp(图中所表示的数值是压力的绝对值),横坐标是比焓值 h。 1、临界点 K 和饱和曲线 临界点 K 为两根粗实线的交点。在该点,制冷剂的液态和气态差别消失。 K 点左边的粗实线 Ka 为饱和液体线,在 Ka 线上任意一点的状态,均是 相应压力的饱和液体

;K 点的右边粗实线 Kb 为饱和蒸气线,在 Kb 线上任意 一点的状态均为饱和蒸气状态,或称干蒸气。 2、三个状态区 Ka 左侧——过冷液体区,该区域内的制冷剂温度低于同压力下的饱和温 度; Kb 右侧——过热蒸气区,该区域内的蒸气温度高于同压力下的饱和温度; Ka 和 Kb 之间——湿蒸气区, 即气液共存区。 该区内制冷剂处于饱和状态, 压力和温度为一一对应关系。 在制冷机中,蒸发与冷凝过程主要在湿蒸气区进行,压缩过程则是在过热 蒸气区内进行。 3、六组等参数线 制冷剂的压-焓(LgP-E)图中共有八种线条: 等压线 P(LgP),等焓线(Enthalpy),饱和液体线(Saturated Liquid), 等熵线(Entropy),等容线(Volume),干饱和蒸汽线(Saturated Vapor), 等干度线(Quality),等温线(Temperature)

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(1)等压线:图上与横坐标轴相平行的水平细实线均是等压线,同一水 平线的压力均相等。 (2)等焓线:图上与横坐标轴垂直的细实线为等焓线,凡处在同一条等 焓线上的工质,不论其状态如何焓值均相同。 (3)等温线:图上用点划线表示的为等温线。等温线在不同的区域变化 形状不同,在过冷区等温线几乎与横坐标轴垂直;在湿蒸气区却是与横坐标轴 平行的水平线;在过热蒸气区为向右下方急剧弯曲的倾斜线。 (4)等熵线:图上自左向右上方弯曲的细实线为等熵线。制冷剂的压缩 过程沿等熵线进行,因此过热蒸气区的等熵线用得较多,在 lgp-h 图上等熵线 以饱和蒸气线作为起点。 (5)等容线:图上自左向右稍向上弯曲的虚线为等比容线。与等熵线比 较,等比容线要平坦些。制冷机中常用等比容线查取制冷压缩机吸气点的比容 值。 (6)等干度线:从临界点 K 出发,把湿蒸气区各相同的干度点连接而成 的线为等干度线。它只存在与湿蒸气区。 上述六个状态参数(p、t、v、x、h、s)中,只要知道其中任意两个状态 参数值,就可确定制冷剂的热力状态。在 lgp-h 图上确定其状态点,可查取该 点的其余四个状态参数

压焓图画线 压焓图画线
压焓图是以焓值为横坐标,以压力为纵坐标的坐标图。对于制冷工况来说, 有四个重要的点,压缩机吸气温度点 1,压缩机排气温度点 2,冷凝器出口温度 3,蒸发器入口温度 4。可以这样来确定: a)确定蒸发压力和冷凝压力,按蒸发和冷凝的温度确定也可以。就可以在压焓 图上画好两条横线 L1 和 L2。 b) 确定过冷度和过热度。过冷度是冷凝温度与冷凝器出口温度的差值。过热度 是压缩机吸气温度与蒸发温度的差值。蒸发压力线 L1 对应的压缩机吸气温度点 就是 1,冷凝压力线 L2 对应的冷凝器的出口温度点就是 3。 c) 1 点沿等熵线与 L2 的交点就是 2。 d) 3 点沿等焓线与 L1 的交点就是 4。 以上指的是理想循环。

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科技] 压焓图英文按钮代表的意思 [科技 科技
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zhangweiwei06020

2009-3-10 17:34:03 118.26.160.* 举报

压焓图英文按钮代表的意思
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semikio23 2009-3-10 17:35:16 60.212.225.* 举报

自由焓 自由焓 free enthalpy 热力学函数之一,是判断等温、等压下冶金反应的方向及平衡态的依据。有的书刊 上称它为:吉氏自由能(Gibbs free energy)。自由焓计算是冶金过程热力学的中心 内容和基本手段。 自由焓 G 的定义是: (1)

式中 G 为自由焓(焦) ,H 为焓(焦),S 为熵(焦/开),T 为绝对温度(开)。以上各参 量一般均取 1 摩尔的值。对纯物质,自由焓与物质的化学本性及其状态以及所处的 温度、压力有关。对固体或距临界温度较远的液体,压力的影响可忽略不计。对溶 液而言,自由焓还与溶液的组成有关。由 A 及 B 组成的二元溶液,其自由焓 G: (2)
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式中,强 Α、强 B 为组元 A、B 的偏摩尔自由焓,即化学势,也即在恒温恒压下加入 1 摩尔该组分到极大量的给定浓度溶液内所引起的自由焓变化。nΑ、nB 为组分 A 和 B 的摩尔数。 自由焓变量 一个等温过程或反应的自由焓变量 ?G 根据式(1)为: (3)

在等温等压下一个过程或反应能否自发地进行,取决于自由焓变量 ?G 是负值还是 正值。?G 为负值的反应可以进行;负值越大,则该反应进行的趋势越大。两个同 类型反应,其进行的先后顺序取决于其 ?G 负值的大小,负值大的反应优先进行。 当 ?G=0, 该反应达到平衡,也即反应向正方向进行的速度与向反方向进行的速度相 等。对反应方程式

方括弧[A]表示溶于金属液中的 A,也可用峎表示;而圆括弧(C)表示溶于炉渣中的 C, 在中国也有用哫表示的。其平衡常数 K 为: (4)

式中,aΑ、 aC、 分别代表平衡时组分 A、 的活度和气体组分 D 的分压 pD C (大气压) ; B 因是纯固体物质,其活度为 1,故从略。 反应的平衡常数 K 与其标准自由焓变量 ?G°的关系式为: (5)

式中 R 为气体常数,其值为 8.314 焦/(开·摩尔) 。标准自由焓变量 ?G°是反应物 质和产物都处于标准状态下的自由焓变量。 对气体来说,其标准态为 1 大气压下的纯 气体。对溶液来说,其标准态可采用纯物质或 1%浓度溶液。 对非标准态的反应,可用等温方程式计算其 ?G: (6)

J 和 K 相似,但用实际的活度或压力来表达。根据上列反应方程式,

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顺便指出,下面谈到的 ?G 或 ?G°,均用自由焓或标准自由焓,而将“变量”二字省 略。谈到 G 时用自由焓的绝对值即绝对自由焓。 化合物的标准生成自由焓 ?G°可用 298K 的标准生成焓 ?H 圏、标准熵 S 圏和热容 Cp 求出,其计算公式为: (7)

a、b 为热容 Cp 与温度 T 关系式的常数;当只用两项式时:

(8)

(9) ?S 圏可用反应物及产物的标准熵 S 圏求出: (10)

上列各式中,v 为反应方程式中各物质的系数也即其摩尔数。下标 p 表示产物,r 表 示反应物。 化合物的标准生成自由焓也可用式(11)求出: (11)

式中的 ?H0 和 I 是常数,可用已知的两个温度的该化合物的 ?G°值求出。?H0 也可 用式(12)由已知某一温度该化合物的 ?H°求出: (12)

溶解自由焓 某元素溶于金属液成为冶金熔体,其溶液生成自由焓称为溶解自由焓。 由于活度有不同标准状态,因之标准溶解自由焓根据标准态的不同而有不同值。 可以证明:①对纯物质标准态,?G°=0。高浓度合金熔体,熔渣(以氧化物为组分) 等通常采用纯物质标准态。②对重量 1%浓度溶液的标准态,其标准溶解自由焓用 ?

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G 婶表示: (13) 式中,M1 为溶剂的分子量,M2 为溶质的分子量,γ°为 1%浓度标准溶液中溶质按拉 乌尔定律计算的活度系数。对铁液来说,式(13)可写为式(14): (14)

铁液及钢液通常采用重量 1%浓度溶液的标准态。③对 1%摩尔浓度溶液的标准态, 其标准溶解自由焓用 ?G 婶(摩)表示: (15)

有色金属的熔体多采用 1%摩尔浓度溶液的标准态。两种 1%浓度溶液的标准溶解 自由焓的相互转换关系式为: (16)

化学反应的标准自由焓 根据参加反应的物质的标准生成自由焓及标准溶解自由焓 按式(17)计算(单质的标准生成自由焓 ?G° ) =0 : (17)

或更通用的表达式为: (18)

显然,在式(18)中,反应方程式右方的产物采用正号,而左方的反应物采用负号。对于 有溶液参加的反应,由于标准溶解自由焓有不同标准态而有不同值,算出的反应标准 自由焓 ?G°也有不同值,但无论采取任何标准态,利用等温方程式在给定条件下计算 的自由焓 ?G 是相同的。按上列方法算出的反应标准自由焓是多项式。利用回归分 析法可求出常用的二项式,用以绘制各种化合物(氧化物、硫化物、氯化物、氟化 物、碳化物、氮化物等)的以 Ellingham-Richardson 命名的 ?G°对 T 关系图 (见氧 势图)。为了便于运算,已有专门书籍将各单质及各种化合物不同温度的 H、Cp、S、 G 等按表列出。任何冶金过程及反应的上列有关热力学函数的变量均可按类似的通 用表达式(18)进行计算。

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自由焓的应用 冶金反应经常是有多相参加的反应。 改变自由焓是控制冶金反应方向 及平衡态的手段。通过改变四个因素,即①温度、②活度、③压力及④添加剂可以 变更反应自由焓,由正变负,由大变小,从而可选择地使某些反应优先进行,某些 反应推迟进行,或创造条件使不能进行的反应可以进行,以达到预期结果。当反应 达到平衡时,利用平衡常数可以调整产物的组成。 由等温方程式可理解,改变反应进行时的温度、压力或参加物质的活度(或三种因 素同时改变) ,可改变反应自由焓。添加剂的作用可用碳作为添加剂对高钛渣(或金 红石)氯化时自由焓的变化加以说明。难以进行的式(19)通过加入碳作添加剂变为 极易进行的式(20): (19)

< (20)

利用化合物生成自由焓数据绘制的 Ellingham-Ric-hardson 图,直接示出同类化合物 稳定性大小的相对次序,给出氧化-还原的转化温度,为研究和分析同类型化学反 应的相互关系提供依据。 溶于铁液内各元素以 O2 直接氧化的 ?G°对 T 的关系见图, 用以研究分析:①炼钢过程中杂质元素氧化的先后顺序;②进行元素选择性氧化的可 能性和条件;③元素脱氧能力强弱的比较;④电弧炉炼钢时合金元素加入的先后顺 序等等。其他如焙烧、氯化等过程都可运用类似的生成自由焓对温度的关系图进行 综合分析。Ellingham-Richardson 图一般用标准生成自由焓 ?G°绘出,但对实际生 产问题则必须利用等温方程式具体计算出的自由焓 ?G 进行分析。

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