定義
露點
在總壓和濕度不變的條件下,使濕空氣降溫至飽和狀態,所對應的溫度被稱為露點。露點用 表示,與之對應的飽和濕度則用 表示。露點形成過程的特點是濕空氣的H為常數。由於溫度下降,濕空氣的相對濕度會隨之升高,當φ達到100%時(達到飽和狀態),空氣中會出現露滴。所以,此時的溫度被稱為濕空氣的露點。
泡點
泡點是指液體沸騰時的溫度。嚴格地說,液體的飽和蒸氣壓等於環境壓力時的溫度。因此,泡點隨環境壓力而變,環境壓力增加,泡點則升高。不同液體在同樣環境壓力下有不同的泡點。溶液的泡點除決定於環境壓力外,還與溶液組成有關。實際沸騰肘,由於在液體內部產生氣泡要克服液柱高度所對應的附加壓力,還要克服表面張力的效應,因此實際溫度比泡點高。
所屬問題
根據相律,汽液相平衡的基本問題可表述為:“在溫度T或壓力p以及液相組成{x)或汽相組成{y)中指定任意N個(有意義的必須包括溫度T或壓力p),以確認N個自由度。只要有足夠的熱力學基礎數據就可以通過N個獨立的相平衡方程,由計算來確定其餘N個變數”。意即,從2N個獨立相律變數中,任意指定N個,求解N個,這樣的組合可能有許多種,其中有工程意義的僅有以下五種:
泡點溫度與組成的計算
已知體系的壓力p與液相組成 ,求泡點溫度T與汽相組成 。
泡點壓力與組成的計算
已知體系的壓力T與液相組成 ,求泡點壓力p與汽相組成 。
露點溫度與組成的計算
已知體系的壓力p與汽相組成 ,求露點溫度T與液相組成 。
露點壓力與組成的計算
已知體系的溫度T與汽相組成 ,求露點壓力p與液相組成 。
閃蒸的計算
已知體系的溫度T、壓力p和閃蒸前的總組成 ,求閃蒸後的液相組成 和汽相組成 ,以及閃蒸後的汽相與液相的摩爾比: 。
天然氣泡點和露點的計算
地位
天然氣的混合物的泡點、露點溫度是天然氣液化流程設計中的關鍵參數,對於確保液化流程設備的正常運行發揮著重要作用。在液化流程中,混合製冷劑的組分是和天然氣相仿的,混合製冷劑物性的計算方法與天然氣的相同。
確定天然氣液化流程運行參數時的前提條件
(1)混合製冷劑進人壓縮機前的溫度要高於露點溫度,避免液滴進入壓縮機發生液擊危險;
(2)混合製冷劑進入氣液分離器前處於氣液兩相區,即製冷劑溫度處於該壓力下的泡點溫度和露點溫度之間。
具體求解問題
天然氣的泡點、露點溫度計算,相當於求解以下相平衡問題:
(1)泡點溫度和氣相組成的計算,給定壓力p及液相組成,求泡點溫度及氣相組成;
(2)露點溫度和液相組成的計算,給定壓力p及氣相組成,求露點溫度及液相組成。
計算方法
由於(p,T)閃蒸算法具有很好的收斂性,調用(p,T)閃蒸計算模組求解泡點和露點溫度,思路如下:一已知組成的混合物,若在給定壓力下處於氣液平衡狀態,則其溫度將隨混合物氣相分數的不同而異,這一溫度變化的上、下限,就是露點溫度和泡點溫度。當氣相分數為0時,此時的溫度為泡點溫度;當液相分數為0時,此時的溫度為露點溫度。
採用上述方法計算天然氣和混合製冷劑的泡點和露點溫度簡便易行,易於收斂,計算精度較高。
計算結果與實驗數據的比較
利用上述方法對甲烷-乙烷-丙烷三元體系泡點和露點溫 度進行計算,並與實驗數據進行比較,平均絕對誤差為0.6%,具體如右表所示: