vander Waals状态方程的剩余自由能模型与汽液相平衡

"基于van der Waals状态方程的剩余自由能模型是高军、朱兆友和李留定在2003年提出的一种新型模型，它结合了Wong-Sandler混合规则，用于描述汽液相平衡时的活度系数。通过35个体系的实验数据关联，该模型表现优于其他经典模型，如Wilson、Margules、NRTL和Uniquac模型。" 在化学工程和热力学领域，van der Waals状态方程是描述真实气体行为的一个基础模型，它修正了理想气体状态方程，考虑了分子间的体积效应和相互作用力。然而，van der Waals状态方程无法直接给出物质的相平衡条件，特别是汽液相平衡。为了克服这一局限，研究者提出了剩余自由能模型。 剩余自由能是相对于理想气体状态的自由能，它可以反映出系统中由于分子间相互作用而产生的非理想性。在无穷大压力下，剩余Helmholtz自由能（F_ex）与无穷小剩余Gibbs自由能（G_ex）近似相等，这是Wong-Sandler混合规则的核心。这个规则允许研究人员构建更精确的自由能模型，从而更好地描述复杂物系的行为。 基于van der Waals状态方程的剩余自由能模型利用了Wong-Sandler规则，使得模型能够适用于极性和非极性物质体系。活度系数模型是通过剩余自由能模型推导出来的，用于计算在汽液相平衡条件下各组分的实际浓度与其理想状态下的浓度之比，这对于理解和预测多组分系统的相行为至关重要。 在对35个不同体系的评估中，该模型展现出了优越的性能，能够准确关联实验数据。相比于Wilson、Margules、NRTL（Non-Linear Regression of Activity Coefficients）和Uniquac（Quadratic Activity Coefficients）等传统模型，它提供了更好的计算结果。此外，由于模型基于Wong-Sandler混合规则，因此在理想溶液中，可以实现从Wong-Sandler规则到van der Waals混合规则的平滑过渡，增加了模型的适用范围和灵活性。 这项工作为理解和模拟复杂物系的汽液相平衡提供了一个强大的工具，尤其对于涉及极性物质的系统，其准确性和预测能力得到了显著提升。这对于化工过程的设计、优化和控制具有重要的实际意义。