相平衡是指在一定的條件下，處於平衡的不同相的溫度、壓力及各相中對應組份化學位相等，它們處於一種動態平衡狀態，其描述的是不同組份在不同相間的分配極限。而流體相平衡則是指流體之間形成不同相間的一種平衡關係。
在日常生活中，我們經常會觀察或遇到流體相平衡的現象或問題，其不僅僅與工業過程息息相關，與我們的日常生活也關係密切。比如，我們日常生活中所使用的電熱水壺或煮熱水時，水總是在100攝氏度左右被煮沸，這是因為在常壓下（通常為1atm或101.325kPa）水的沸點是100攝氏度左右（汽-液平衡）。也正因為如此，高壓鍋被帶進了我們的生活，它利用水在較高的壓力下對應著較高的沸點溫度，從而使我們煮的食物能夠很快的被煮熟。此外，還有水油混合物、冰水混合物等等，這些都是平常生活中的簡單例子而已。
其實，流體相平衡在實際工業過程中的作用更為重要，且與流體相平衡性質緊密相關的工業裝置和過程繁多，典型的裝置和過程有吸收-解吸過程、蒸餾過程、精餾裝置、萃取裝置、結晶過程等等。此外，只要過程中有相變情況發生，該過程就一定與相平衡性質相關。要完成並保證這些過程的準確計算、設計和最佳化運行，離不開準確的流體相平衡數據和模型的支撐。
基本介紹
- 中文名：流體相平衡
- 外文名：Fluid Phase Equilibria
流體相平衡數據是工業過程設計、操作、運行最佳化不可或缺的基礎數據，是工業過程工程師們非常關心並盡力獲得的精確數據之一。對一般的廣大工程技術、科研院所、大中專院校等非專業人員，流體相平衡不可謂不複雜。它是一門以熱力學原理為基礎的工程科學，需要結合數學、化學、物理化學、熱力學等知識來解決實際的工程問題。流體相平衡的主要內容包括各種相圖的繪製和分析、數據獲取方法、理論模型（包括活度係數、基團貢獻、立方型方程、統計締合流體理論等）開發和獲取相平衡數據的方法、工業中的具體套用等等（），主要包括：
- 流體相平衡實驗方法研究，包括等溫、等壓、高壓等條件下數據獲取方法。
- 流體相平衡模型方法研究，包括活度係數、基團貢獻、COSMO模型、立方型狀態方程、統計締合流體理論等。
- 特殊體系流體相平衡研究，如離子液體、聚合物等相平衡數據的獲取方法。
- 流體相平衡的套用研究，精餾、萃取、吸收等過程的建模、模擬、最佳化。
流體相平衡是一門技術性非常強的學科，涉及的知識面廣，要求具有紮實的數學基本功。
總體上看，描述流體相平衡的模型方法主要有兩種，即活度係數方法和狀態方程法，前者一般是基於混合物的過剩性質構建而成，而後者模型參數一般具有一定的物理意思。在活度係數方法中，包括NRTL、Wilson、Unifac、Uniquic、COSMO等等；而狀態方程，基於不同的理論方法，具有不同的形式，主要有立方型狀態方程、格子流體方程、統計締合流體理論方程等等。在套用中，活度係數主要用於修正液相的非理想性，其不同同時套用與汽液兩相，而狀態方程則可以將汽液性質在同一模型框架下進行模擬。
與流體相平衡性質緊密相關的工業裝置和過程繁多，典型的裝置和過程有吸收-解吸過程、蒸餾過程、精餾裝置、萃取裝置、結晶過程等等。此外，只要過程中有相變情況發生，該過程就一定與相平衡性質相關。要完成並保證這些過程的準確計算、設計和最佳化運行，離不開準確的流體相平衡數據和模型的支撐。對以上的典型的過程，涉及的相平衡類型主要包括氣-液平衡、汽-液平衡、液-液平衡、固-液平衡等，而由於相平衡條件的差異，導致相平衡性質千差萬別，也沒有統一的模型能夠適應所以的體系，這就需要針對某一類別或特定體系進行實驗並開發實用的模型。此外，新的化學品或體系的不斷出現，如生物質產品製備、生物燃料、離子液體等等，也為流體相平衡的研究帶來新的挑戰。因此，流體相平衡的研究仍然任重而道遠！
