气液物性估算手册:第5版—化学工业出版社

气液物性估算手册:第5版

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手册(工具书)

作者：［美］B.E.波林、J.M.普劳斯尼茨、J.P.奥康奈尔著
丛书名：
出版日期：2006年3月		书号：7-5025-7963-X
开本：16	装帧：精	版次：1版1次	页数：588页

内容简介

前言

读者对象

内容提要

本书主要对纯组分的临界性质及其他性质、纯组分和混合物的压力体积温度关系及热力学性质、蒸气压和汽化焓、黏度、导热系数、扩散系数、表面张力以及相平衡等性质的推算方法进行了详细的讨论，并针对不同用途和物质种类推荐了相应的方法，同时也指明了限定条件及误差范围。书中的讨论涉及了大量的常用物质，覆盖面很广，可以满足许多学科研究人员的要求。

本书可供化工、能源、环保、航空等领域的工程技术人员参考，也可作为化学工程专业师生的参考书。

译者前言

气体与液体性质数据广泛用于化工、能源、动力、环保、航空、国防等现代工业，因此气体与液体性质可靠数据的测量和积累至关重要，但在不具备实验数据时，工程师们仍需各种估算方法来估算气体和液体的性质。本书的主要目的，就是为需要流体性质数据的研究人员提供各种估算的方法。

《气液物性估算手册》(英文版)从１９５６年出版至今已至第5版，是化工领域非常有影响的著作之一。本书主要对纯组分的临界性质及其他性质、纯组分和混合物的pVT性质及热力学性质、蒸气压、相变焓、标准生成焓、标准吉布斯能、热容、表面张力、黏度、导热系数、扩散系数以及相平衡等性质的推算方法进行了详细的讨论，并针对不同用途和物质种类推荐了相应的方法，同时也指明了限定条件及误差范围，为有关的科研和工程人员提供了很大的便利。同时，书中的讨论涉及了大量的常用物质，覆盖面很广，可以满足许多相关学科研究人员的要求。

自２0世纪５０年代末以来，西安交通大学热物理性质研究小组一直致力于流体的各种热物理性质研究。其中《气液物性估算手册》(英文版)一直作为课题组研究生的教材和主要参考书之一。第5版于2001年出版以后，课题组就选择新版作为研究生课程“流体热物性推算”的教材。在使用一段时间后，考虑为让更多的国内科技人员可以更方便地使用本书，课题组在化学工业出版社的支持下，将此书翻译成了中文。

本书翻译和校对工作由课题组的多名成员完成：前言、第1章、第2章由赵红玲译，薛征欣校；第３章由苗展丽、赵红玲译，王晓坡校；第４章由赵红玲译，肖宁校；第5章由褚英杰、杨均勇译，肖宁校；第6章由赵红玲译，孟现阳、王晓坡校；第7章由陈圣坤译，薛征欣、韩钧校；第8章由赵红玲译，韩钧、薛征欣等校；第9章由毕胜山、肖宁、徐智渊译，王晓坡、孟现阳校；第１０章由张可译，王玉刚、宋琳丰校；第１１章由王凤坤译，尹建国、孟现阳校；第12章由王凤坤译，尹建国、王晓坡校；附录由赵红玲译，潘江校。在全书翻译完成后，由吴江涛副教授对全书统一进行了审定。课题组张加军、陈欣、郑平军、郑惠凤、黄利、唐志军、谢冰川、杨爱贤、钟兴福等其他成员也都参与了校对工作，在此表示感谢。

值得说明和感谢的是，在本书的翻译过程中，一开始就得到了原书的两位作者——伯克利加州大学John MPrausnitz教授和托莱多大学Bruce EPoling教授的热情帮助和大力支持。尤其是Ｊohn MPrausnitz教授，他是美国科学院、工程院以及美国科学艺术研究院三院院士，是国际上久副盛名的化学家，在百忙之余，还为本书的中文版写了序，在此表示诚挚的感谢。

由于译者水平有限，错误在所难免，敬请读者指正，以期改进。

西安交通大学原副校长,教授，博士生导师

国家“973”项目首席科学家

高等学校工程热物理研究会副理事长

2005年8月于西安交通大学前言

对于工业过程设计而言，关于材料性质的可靠的数据是必不可少的。尽管近年来已经收集和关联了大量数据，但是由于技术向新领域的不断快速扩展，在供需之间始终存在很大的差距。工程师们仍需依赖于常识、经验以及各种方法来估算物理性质。

本书对气体和液体一些性质的估算方法进行了评述，这些性质包括：纯组分的临界性质及其他性质、纯组分和混合物的ｐＶＴ性质及热力学性质、蒸气压、相变焓、标准生成焓、标准吉布斯生成能、热容、表面张力、黏度、热导率、扩散系数以及相平衡。大多数情况下，把性质的估算值与实验值进行了比较，以证明其可靠性。大多数的方法均用实例予以说明。

本书阐述的仅限于作者认为最为有效和实用的那些方法。如有可能，我们对估算每种性质的最佳方法以及外推或内插现有数据的最可靠技术提出了建议。

虽然本书的意图主要是服务于实践工程师，特别是过程工程师或化学工程师，但对涉及气体和液体的其他工程技术人员和科学家也具有参考价值。

本书的第1版于１９５８年问世，于１９６６年再版，１９７７年出版第3版，１９８７年出版第4版。在某种意义上，每个版本都是一本新书，因为每年都会提出大量的估算方法;而且经过大约10年的时间间隔，许多原有的方法会被更精确的或更通用的方法修正或取代。大多数的估算方法在很大程度上依靠经验，而更好的也就是说最可靠的估算方法却常常是有理论基础的。本书对部分估算方法的理论基础给予了说明。

本版和以前的版本之间存在以下明显的不同：

1第2章收入了若干新的扩展基团贡献法，并在用量子力学方法得到的特征因子（ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ）基础上对这些方法进行了讨论和比较。并对附录A中收录有数据的２００多种物质给出了直接比较。

2第3章收入了若干新方法，包括用于计算理想气体生成性质和热容的最新ＢｅｎｓｏｎＭｅｔｈｏｄ表。并对附录A中收录有数据的１００多种物质给出了直接比较。

3第4章给出了现有纯组分状态方程的多种模型（特别是立方型模型）的完整的关系式。并用新的章节讨论了近临界问题和超高压力系统问题。由于ＬｅｅＫｅｓｌｅｒ对比状态表易于得到，本书不再予以收录。

4第5章给出了现有混合物状态方程的多种模型（特别是立方型模型）的完整的关系式。并用新的章节探讨了状态方程参数的最新混合法则，并考虑了不一致性问题。

5第6章对由立方型状态方程关系式计算的热力学性质重新进行了说明。并用新的章节讨论了实际气体和液体的热容。考虑到ＬｅｅＫｅｓｌｅｒ对比状态表易于得到，本书不再予以收录。

6第7章重点介绍了可成功描述蒸气压的一种Ｗａｇｎｅｒ方程形式和实用的Ｍａｊｅｒ和Ｓｖｏｂｏｄ汽化焓表，同时增加了对熔化熵的讨论。

7对第8章进行了扩展，加进了对含固体系统的讨论,对Ｅｃｋｅｒｔ等人提出的无限稀释溶液活度系数新关联式进行了讨论，此外还介绍了一些高压汽液相平衡新方法，包括那些基于ＷｏｎｇＳａｎｄｌｅｒ混合法则的方法。

8第９～１２章介绍的输运性质估算新方法，大部分是基于热力学数据或分子热力学模型的。同时对非常成功的ＴＲＡＰＰ方法（ＮＩＳＴ）进行了更详细的介绍。

9对附录Ａ中的性质数据库做了彻底的修正。虽然大部分的性质和上一版的数据相同，但用不同的格式标明了数据的不同来源。附录A的介绍中给出了数据库的定义和字体用法。

因为我们只选择那些容易得到临界温度实验数据的物质，所以化合物的总数比上一版要少。附录A的所有条目来自于ＴＲＣ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ，ＴＸ，ＵＳＡ）的数据表或附录A中列出的其他可靠资料源。如有可能我们也引用来自同一资料源的其他性质的实验值。一些估算数据也被收入附录A。

本书按物质的化学式的字母顺序列表，给出了每种物质的ＩＵＰＡＣ规定的名称（包括一些通用名称）和其ＣＡＳ登录号。不同的字体标明了性质的不同来源。感谢ＴＲＣ允许我们出版他们的一些重要数据。

10附录C对多性质的基团贡献Ｊoｂａｃｋ法和ＣｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｕＧａｎｉ法给出了完整的参数表。

作者首先要感谢：Ｄａｖｉｄ　Ｂｕｓｈ，Ｊｏｅ　Ｄｏｗｎｅｙ，Ｃｈａｒｌｅｓ　Ｅｃｋｅｒｔ，Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｆｒｅｎｋｅｌ，Ｒａｆｉｑｕｉ　Ｇａｎｉ以及Ｔｈｅ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｄｅｎｍａｒｋ　ＣＡＰＥＣ中心的学生们，Ｌｕｃｉｎｄａ　Ｇａｒｎｅｓ，Ｓｔｅｖｅｎ　Ｇａｒｒｉｓｏｎ，Ｎａｔｈａｎ　Ｅｒｂ，Ｋ．Ｒ．Ｈａｌｌ，Ｋｅｉｔｈ　Ｈａｒｒｉｓｏｎ，Ｍａｒｃｉａ　Ｈｕｂｅｒ，Ｋｅｖｉｎ　Ｊｏｂａｃｋ，Ｋｉｍ　Ｋｎｕｔｈ，Ｃｌａｕｄｅ　Ｌｅｉｂｏｖｉｃｃｉ，Ｐａｕｌ　Ｍａｔｈｉａｓ，Ａｍｙ　Ｎｅｌｓｏｎ，Ｖａｎ　Ｎｇｕｙｅｎ，Ｃｈｏｒｎｇ　Ｔｗｕ，Ｐｈｉｌｉｐｐｅ　Ｕｎｇｅｒｅｒ以及Ｒａｎｄｏｌｐｈ　Ｗｉｌｈｏｉｔ。他们在本书的准备过程中做出了重要的贡献。

我们要特别感谢Ｎａｎｃｉ　Ｐｏｌｉｎｇ在大量编辑工作中所做的耐心而热忱的服务。还要感谢Ｎａｎｃｉ，Ｖｅｒｎａ　ＯＣｏｎｎｅｌｌ以及Ｓｕｓａｎ　Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ对本书的鼓励和支持。

令我们遗憾的是，本书原作者Ｒｏｂｅｒｔ　Ｒｅｉｄ未能参加本版的准备工作，无论如何，我们非常感谢他在建立和收集用于化学过程和产品设计的流体物理性质估算方法方面所做的领导性工作。

ＢＥＰｏｌｉｎｇ

ＪＭＰｒａuｓｎｉｔｚ

ＪＰＯＣｏｎｎｅｌｌ

目录

第1章物理性质估算1

11引言1

12性质估算2

13估算类型3

14本书结构4

参考文献6

第2章纯组分常数7

21引言7

22汽液临界性质8

23偏心因子27

24沸点和凝固点29

25纯组分参数的估算方法的讨论35

26偶极矩36

27数据和计算机软件的获得36

参考文献37

第3章理想气体的热力学性质40

31引言40

32估算方法43

33Joback法43

34ConstantinouGani(CG)法45

35Benson法(1968,1969)48

36讨论和建议69

37燃烧热70

参考文献71

第4章纯气体和液体的压力体积温度关系73

41引言73

42体积性质的介绍73

43对比态原理76

44状态方程79

45维里状态方程80

46解析状态方程85

47非解析状态方程91

48状态方程的讨论96

49液体的ｐVT性质概述97

410标准沸点下液体摩尔体积的估算97

411作为温度函数的饱和液体密度100

412压缩液体的密度104

参考文献108

第5章混合物的压力体积温度关系113

51引言113

52混合物性质概述113

53对比状态原理(CSP)：准临界法116

54混合物维里状态方程118

55混合物解析状态方程122

56混合物的非解析状态方程127

57混合物状态方程讨论130

58液体混合物在泡点的密度131

59压缩液体混合物的密度133

参考文献135

第6章纯组分和混合物的热力学性质139

61引言139

62纯组分的基本热力学关系式139

63热力学性质的偏差函数141

64由状态方程估算偏差函数142

65实际气体的热容150

66液体的热容151

67混合物中各组分的偏摩尔性质和逸度159

68混合物的实际临界点162

参考文献164

第7章纯质流体的蒸气压和汽化焓167

71引言167

72理论167

73蒸气压数据的关联和外推168

74AmbroseWalton对比态方法171

75Riedel对比态方法172

76关于蒸气压估算和关联的讨论和建议174

77纯化合物的汽化焓175

78由蒸气压方程估算ΔHv176

79由对比态定律估算ΔHｖ177

710标准沸点下的ΔHv178

711ΔHv随温度的变化181

712汽化焓的讨论与建议183

713熔化焓183

714升华焓、固体的蒸气压185

参考文献188

第8章多组分体系的流体相平衡191

81引言191

82汽液平衡热力学196

83纯液体的逸度197

84汽液平衡关系式的简化198

85活度系数；GibbsDuhem方程和过量

Gibbs能199

86低压二元汽液平衡活度系数的计算203

87温度对低压汽液平衡的影响205

88二元汽液平衡：低压例子206

89低压下多组分汽液平衡211

810活度系数的确定218

811相平衡：亨利定律260

812相平衡：状态方程法266

813固体在高压气体中的溶解度291

814液液平衡292

815聚合物溶液中的相平衡303

816固体在液体中的溶解度306

817电解质水溶液312

818结束语315

参考文献319

第9章黏度325

91引言325

92黏度的定义和单位325

93气体输运性质理论326

94低压气体黏度的计算327

95低压气体混合物的黏度334

96压力对气体黏度的影响344

97高压气体混合物的黏度357

98液体黏度361

99高压对液体黏度的影响362

910温度对液体黏度的影响363

911低温液体黏度的估算365

912高温液体黏度的估算376

913液体混合物的黏度377

参考文献387

第10章导热系数393

101引言393

102导热系数理论393

103多原子气体的导热系数394

104温度对低压气体导热系数的影响403

105压力对气体导热系数的影响404

106低压气体混合物的导热系数411

107高压气体混合物的导热系数415

108液体的导热系数420

109纯质液体导热系数的估算421

1010温度对液体导热系数的影响427

1011压力对液体导热系数的影响428

1012液体混合物的导热系数430

参考文献437

第11章扩散系数443

111引言443

112基本概念和定义443

113低压二元气体混合物扩散系数的理论

预测445

114低压气体二元系扩散系数的经验关

联式449

115压力对二元气体扩散系数的影响452

116温度对气体扩散的影响455

117多组分气体混合物中的扩散456

118液体中的扩散理论457

119无限稀释的二元液体扩散系数的

估算458

1110二元液体扩散系数与浓度的关系467

1111温度和压力对于液体扩散系数的

影响471

1112多组分液体混合物中的扩散472

1113电解质溶液中的扩散474

参考文献478

第12章表面张力485

121导语485

122引言485

123纯质液体的表面张力估算485

124纯质流体的表面张力随温度的变化492

125混合物的表面张力493

参考文献503

附录A性质数据库505

参考文献507

附录B根据黏度数据确定的LennardJones

势能568

附录C多性质估算方法中的基团贡

献值570

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