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矿大(北京)高等岩石力学试题答案

矿大(北京)高等岩石力学试题答案
矿大(北京)高等岩石力学试题答案

1. 简述岩石的强度特性和强度理论,并就岩石的强度理论进行简要评述。

答:岩石作为一种天然工程材料的时候,它具有不均匀性、各向异性、不

连续等特点,并且受水力学作用显著。在地表部分,岩石的破坏为脆性破

坏,随着赋存深度的增加,其破坏向延性发展。

岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破

坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关,如温度、应变率、湿度、应变梯度

等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响,其他因素影响研究并不

深入,故未予考虑。

(1). 剪切强度准则

a. Coulomb-Navier 准则

Coulomb-Navier 准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏,

它不仅与该剪切面上剪应力有关,而且与该面上的正应力有关。岩石并不

沿着最大剪切应力作用面产生破坏,而是沿其剪切应力和正应力最不利组

合的某一面产生破裂。即: ?στtan +=C

式中?为岩石材料的内摩擦角,σ为正应力,C 为岩石粘聚力。

b. Mohr 破坏准则

根据实验证明:在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性

关系。但随着围压的增大,与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点,

莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程,即: ()στf =

此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等

各种曲线形式,具体视实验结果而定。

虽然从形式上看,库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广

到曲线,但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。

c. 双剪的强度准则

Mohr 强度准则是典型的单剪强度准则,没有考虑第二主应力的作用。

我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发,提出了双剪强度理论和

适用于岩土介质的广义双剪强度理论,并得到了双剪统一强度理论:

() 3211t b b σσσασ=+--α

ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 α

ασσσ++≥1312 式中α和b 为两个材料常数,是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里,

上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表

面。

(2). 屈服强度准则

a. Tresca 屈服准则

Tresca 屈服准则也可称为最大剪应力准则,它认为当岩石中剪应力达到材料的特征值时岩石就屈服破坏,即:

()s 31max 2

121σσστ=-= 式中为材料拉伸屈服极限。该屈服准则也没有考虑中间主应力对材料屈服破坏的影响,从实验结果来看它对金属材料近似正确,而对岩石材料的结果相差较远。

b. Mises 屈服准则

Mises 屈服准则考虑了中间主应力对屈服破坏的影响,采用偏应力张量第二不变量来表示屈服准则:

()()()[]

36122132322212s J σσσσσσσ=-+-+-= Mises 屈服准则的物理意义为:单位体积的弹性形变能达到一定极限时,材料就会发生屈服破坏。Mises 屈服准则对于材料塑性破坏来说是比较适合的,也是最常用的。

π平面上的屈服轨迹线

c. Drucker-Prager 准则

Coulomb 准则和Mohr 准则破坏机理有相通之处,都体现了岩石材料压剪破坏的本质,由于它简单易理解,目前仍被广泛采用。但这类准则没有反映出中间主应力的影响,因此不能解释岩石材料在高围压和静水压力作用下的屈服破坏现象。Drucker-Prager 准则在Coulomb-Mohr 准则和Mises 屈服准则基础上推广而得:

021=-+=K J I f α

Mises 屈服准则

屈服准则

Mohr 屈服准则

式中:()??αsin 33sin 2-=, ()

??sin 33cos 6-=c K ;C ,?分别表示岩石材料的粘结力和内摩擦角。Drucker-Prager 准则既考虑了中间主应力的影响,又考虑静水压力的作用,在大多数的数值分析软件中都采用这个岩石破坏准则 d. 脆性断裂理论(Griffith 准则)

Griffith 准则的求解具体过程:利用极值原理先求出椭圆裂纹周边最大危险应力的大小和位臵,再确定最危险裂纹长轴的方向和应力,最后由求得的极值应力和单轴抗拉强度进行对比,建立Griffith 脆性断裂破坏准则如下

()()

t S =+-312318σσσσ 0331>+σσ t S =-3σ 0331<+σσ

当岩石处于单轴抗压时,那么由上式可以得到:

t c S S 8=

从Griffith 准则得到脆性材料的抗压强度为抗拉强度的8倍,从理论上认识岩石等脆性材料的抗压不抗拉的特征是Griffith 准则一大贡献。同时它总结了单轴、三轴应力状态以及各种拉、压组合等各种应力状态达到拉应力而断裂的共同特征。Griffith 准则用下图表示,从本质上说,Griffith 准则其实就是拉伸破坏准则。

e. Hoek-Brown 准则

经过大量的试验和数理统计,研究者也建立了许多适合不同场合和用途的岩石强度经验准则。其中1980年提出的Hoek-Brown 准则应用比较广泛,因为它考虑了岩石的峰值强度后的软化行为 。

Hoek-Brown 准则为:

2331c c S M σσσσσ++=

式中:1σ,3σ分别为岩石中的最大和最小主应力;c σ为岩块的单轴抗压强度;m, s 为两个无量纲系数,m 与岩性有关,而s 则反映岩石的完整性。

2. 简述地应力的主要规律及我国构造应力分布的特点。

答:通过理论研究,地质调查和大量地应力测量资料的分析研究,初步认识到浅部地壳应力分布的一些基本规律:

(1). 地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场,它是时间和空间的函数。

地应力在绝大部分地区以水平应力为主的三向不等压应力场,三个主应力的大小和方向是随着空间和时间变化的,因而是非稳定的应力场。 地应力在空间上的变化从小范围看是很明显的,应力的大小和方向也是不同的。但是就某个地区整体,地应力的变化是不大的,如我国的华北地区,地应力场的主导方向为北西到近于东西的主压应力。

在某些地震活动活跃的地区,地应力的大小和方向随时间的变化是很明显的。

(2). 实测垂直应力基本等于上赋岩层的重量

对全世界实测垂直应力V σ的统计资料的分析表明,在深度为25~2700m 的范围内,V σ呈线性增长,大致相当于按平均容重3kN/m 27=γ计算出的重力H γ。但在某些地区的测量结果有一定幅度的偏差。另外,板块移动、岩浆对流和侵入、扩容、不均匀膨胀等也都可引起垂直应力的异常。

值得注意的是,在世界多数地区并不存在真正的垂直应力即没有一个主应力的方向完全与地表垂直,但绝大多数测点都发现有一个主应力接近与垂直方向,其与垂直方向的偏差不大于20°,说明地应力的垂直分量受重力的控制,但也受到其它因素的影响。

(3). 水平应力普遍大于垂直应力

实测资料表明,在绝大多数(几乎所有)地区均有两个主应力位于水平或接近水平的平面内,其与水平面的夹角一般不大于30°。最大水平主应力max ,h σ普遍大于垂直应力V σ;max ,h σ与V σ之比值一般为0.5~5.5,在很多情况下比值大于2。说明,在浅层地壳中平均水平应力也普遍大于垂直应力,垂直应力在多数情况下为最小主应力。

(4). 平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小,但在不同地区,变化速度不很相同。

(5). 最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。与垂直应力不同的是,在水平主应力线性回归方程中的常数项比垂直应力线性回归方程中常数项的数值要大一些,这反映了在某些地区近地表仍存在显著水平应力的事实。

(6). 最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大,显示出很强的方向性。

(7). 地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特

征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响,特别是地形和断层的扰动影响最大。

我国构造应力具有以下特点:

(1).各地最大主应力的发育呈明显的规律性

方向均与由各该点向我国的察隅和巴基斯坦的伊斯兰堡联线各地的

1

所构成的夹角等分线方向相吻合或相近似,仅在两侧边缘地带略有偏转,即东侧向顺时针偏转,西侧向逆时针偏转。

(2). 三向应力状态及其所决定的现代构造活动类型呈有规律的空间分布

a.潜在逆断型应力状态区主要分布于喜马拉雅山前缘一带,其主要特点是

两个水平主应力均大于垂直主应力。

b. 潜在走滑型应力状态区主要分布于我国中西部广大地区,其主要特点是

只有一个水平主应力大于垂直主应力,具中等挤压区的特征。

c. 潜在正断型和张剪性走滑应力状态区主要分布于我国的东部和东北部,其主要特点是:区内新生代以来正断层与地堑或断陷盆地十分发育,发育方向NE、NEE,,推积厚度数千米;区内KZKZ堆积具双层结构,E充填断陷盆地,N-Q掩埋了E时期的地堑和地垒,形成了现代的低平的平原地形,横向差异小;区内地震由两个方向断裂引起,即NNE向断裂的右旋兼张性活动和NNW向断裂的左旋兼张性活动。卫星影象及天然地震的震源机制资料还揭示,在西藏高原内腹,还存在着一个局部潜在正断型应力分布区。该区内广泛地发育着可能是新生代形成的近南北向的正断层和地堑式的断陷谷地。该区天然地震的震源机制也大多属正断层,且主拉应力轴为近东西。

我国大部分地区最大主应力方向

和量值的上述变化规律,完全是由印

度板块与欧亚板块的碰撞、挤压所导

致的。一般认为,白垩纪末印度板块

从西南向北北东方向推移,并在始新

世中期末,即大约距今3800万年前与

欧亚板块相碰撞(对接)。此后印度

板块仍以每年约5cm的速度向北北东

方向推进,这样一种巨大而持续的板

块间的相互作用是控制我国西部地区

地应力场的决定性因素。在同一时期,

东部太平洋板块和菲律宾海板块则分别从北东东和南东方向向欧亚大陆之下俯冲,从而分别对我国华北和华南地区地应力场的形成产生重大影响;并认为华北地区目前处于太平洋板块俯冲带的内侧,大洋扳块俯冲引起地幔内高温、低波速的熔融或半熔融物质上涌并挤入地壳,使地壳受拉而变

簿,表面发生裂谷型断裂作用,这样形成的北西一南东向拉张和太平洋板块于上地幔深处对欧亚板块所造成的南西西向的挤压相结合,就决定了华北地区现代地应力场和最新构造活动的特征。

3.试述岩爆的机制及如何进行防治。

答:处于高应力或极限平衡状态的岩体或地质结构体,在开挖活动扰动下,其内部储存的应变能瞬间释放,造成开挖空间周围部分岩石从母岩中急剧、猛烈地突出或弹射出来的一种动态力学现象。其中核心的条件为:高三向应力下的能量积聚在开挖条件下顺临空面的瞬时能量释放。

常用的控制对策有:

(1). 宏观均衡整体工程,使隧道线路设计尽可能避开高岩爆区域和岩爆多发地段。

(2). 在高应力区铺设的隧道,尽可能使隧道走向与最大主应力方向保持一致,并按隧道断面的原岩应力设计断面形状,缓解隧道围岩应力。(3). 对于高应力区岩体,采用卸压技术(如钻孔卸压等)来调整隧道围岩应力,使隧道周边附近岩体中的集中应力向深部转移。

(4). 改善围岩性质,岩石的脆性、坚硬和高强度性质是岩爆发生的内在原因,故可以用两方面来进行岩性调整。一是注水软化,另一个是注浆硬化。

(5). 隧道开挖与岩爆防治相结合。

在岩爆多发地段进行超前支护,防治隧道开挖触发应力集中区岩层在掌子面发生岩爆。

对初步成巷的隧道,以柔性支护为原则进行支护设计,逐步提高支护强度。

(6). 开挖中若发生意外须尽快搞清机理,预防再次发生。

4.简述锚杆支护作用原理及不同种类锚杆的适用条件。

答:岩层和土体的锚因是一种把锚杆埋入地层进行预加应力的技术。锚杆插入预先钻凿的孔眼并固定于其底端,固定后,通常对其施加预应力。锚杆外露于地面的一端用锚头固定,一种情况是锚头直接附着在结构上,以满足结构的稳定。另一种情况是通过梁板、格构或其他部件将锚头施加的应力传递于更为宽广的岩土体表面。岩土锚固的基本原理就是依靠锚杆周围地层的抗剪强度来传递结构物的拉力或保持地层开挖面自身的稳定。岩土锚固的主要功能是:

(1)提供作用于结构物上以承受外荷的抗力,其方问朝着锚杆与岩土体相接触的点。

(2)使被锚固地层产生压应力,或对被通过的地层起加筋作用(非顶应力锚杆)。

(3)加固并增加地层强度,也相应地改善了地层的其他力学性能。

(4)当锚杆通过被锚固结构时.能使结构本身产生预应力。

(5)通过锚杆,使结构与岩石连锁在一起,形成一种共同工作的复合结构,使岩石能更有效地承受拉力和剪力。

锚杆的这些功能是互相补允的。对某一特定的工程而台,也并非每一个功能都发挥作用。

若采用非预应力锚杆,则在岩土体中主

要起简单的加筋作用,而且只有当岩土体表

层松动变位时,才会发挥其作用。这种锚固

方式的效果远不及预应力锚杆。

效果最好与应用最广的锚固技术是通过

锚固力能使结构与岩层连锁在一起的方法。

根据静力分析,可以容易地选择锚固力的大

小、方向及其荷载中心。由这些力组成的整

个力系作用在结构上,从而能最经济有效地

保持结构的稳定。采用这种应用方式的锚固

使结构能抵抗转动倾倒、沿底脚的切向位移、

沿下卧层临界面上的剪切破坏及由上举力所产生的竖向位移。

岩土的锚杆类型:

(1)预应力与非预应力锚杆

对无初始变形的锚杆,要使其发挥全部承载能力则要求锚杆头有较大的位移。为了减少这种位移直至到达结构物所能容许的程度,一般是通过将早期张拉的锚杆固定在结构物、地面厚板或其他构件上,以对锚杆施加预应力,同时也在结构物和地层中产生应力,这就是预应力锚杆。

预应力锚杆除能控制结构物的位移外,还有其它有点:

○1安装后能及时提供支护抗力,使岩体处于三轴应力状态。

○2控制地层与结构物变形的能力强。

○3按一定密度布臵锚杆,施加预应力后能在地层内形成压缩区,有利于地层稳定。

○4预加应力后,能明显提高潜在滑移面或岩石软弱结构面的抗剪强度。

○5张拉工序能检验锚杆的承载力,质量易保证。

○6施工工艺比较复杂。

(2)拉力型与压力型锚杆

显而易见,锚杆受荷后,杆体

总是处于受拉状态的。拉力型与压

力型锚杆的主要区别是在锚杆受

荷后其固定段内的灌浆体分别处

于受拉或受压状态。

拉力型锚杆的荷载是依赖其固

定段杆体与灌浆体接触的界面上

的剪应力(粕结应力)由顶端(固定

段与自由段交界处)向底端传递的。锚杆工作时,固定段的灌浆体易出现张拉裂缝.防腐件能差。

压力型锚杆则借助无粘结钢绞线或带套管钢筋使之与灌浆体隔开和特制的承载体,将荷载立接传至底部的承载体由底端向固定段的顶端传递的。这种锚杆虽然成本略高于拉力型锚杆,但由于其受荷时,固定段的灌浆体受压,不易开裂,用于永久性锚固工程是有发展前途的。

更值得提出的是国内外研究表明,在同等荷载条件下,拉力型锚杆固定端上的应变值要比压力型锚杆大。另外,压力型锚杆的承载力还受到锚杆截面内灌浆体抗压强度的限制,因此在钻孔内仅采用一个承载力的集中压力型锚杆,不可能被设计成有较高的承载力。

(3)单孔复台锚固

传统的拉力型与压力型锚杆均属于单孔单一锚固体系,它是指在一个钻孔中只安装一根独立的锚杆,尽管由多根钢绞线或钢筋构成锚杆杆体,但只有一个统一的自由长段和固定长度。

单孔复合锚固体系(SBMA法)是在同一钻孔中安装几个单元锚杆,而每个单元锚杆均有自己的杆体、自由长度和固定长度,而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的,并通过预先的补偿张拉(补偿各单元锚杆在同等荷载下因自由长度不等而引起的位移差)而使所有单元锚杆始终承受相同的荷载。采用单孔复合锚固体系,由于能将集中力分散为若干个较小的力分别作用于长度较小的固定段上,导致固定段上的粘结应力值大大减小且分布也较均匀,能最大限度地调用锚杆整个固定范围内的地层强度。此外,使用这种锚固系统的整个固定长度理论上是没有限制的,锚杆承裁力可随固定长度的增加而

提高。

若钳杆的固定段位于非

均质地层中,则单孔复合锚

固体系可合理调整单元锚

杆的固定长度,即比较软弱

的地层中单元锚杆的固定长度应大于比较坚硬地层中单元锚杆的锚固长度,以使不同地层的强度都能得到充分利用。还应特别提出的是单孔复合锚固体系可采用全长涂塑的无粘结钢绞线,组成各单元锚杆的杆体,这种钳杆完全处于多层防腐的环境中,既可用作高耐久性的永久性锚杆,也可用作可拆除芯体(钢绞线)的临时性锚杆。

单孔复合锚固体系(SBMA法)中最具有实用价值的是压力分散型锚杆。

5.就分形理论、块体理论、岩石损伤与断裂力学和可靠度理论中的某一理

论,说明其在岩石力学中应用的意义、目前的困难和发展前景。

答:分形几何是由Mandelbrot(1983)发展起来的一门新的数学分支,用来描述自然界不规则以及杂乱无章的现象和行为。分形几何学主要概念是自相似性和分数维数。

Mandelbrot把分形定义为:如果一个集合的Hausdorff维数严格大于它的拓扑维数DT,则该集合为分形。这样的维数可以是整数,也可以是分数,它是图形不规则性的度量。

岩石材料作为亿万年地质演变的产物,具有大量自然形成的不同层次的孔隙、空洞和裂纹分布,可以抽象地看成高刚度的海绵体。对一个海绵立方体在欧氏空间看是三维,而在单向压力作用下,由于海绵体的高度空隙性,可以压扁在一个平面上,这时它的维数是二维。这种维数量刚的突变性说明欧氏空间的整数维只是一个表观维数。事实上,海绵体可以看成一个分形物体(如Mengor海绵体),它的维数是处于2和3之间。这说明分形维数能刻画海绵体这类随机分布孔隙体的几何结构本质。

第一层次是分形研究的数学基础或形成其基本的数学框架,以及重新认识和建立分形空间中的力学量和力学定律;

第二层次是广泛、系统地研究探讨岩石力学中的分形行为和分形结构,揭示岩石力学问题中一些复杂现象的分形机理和分形形成过程,应用分形定量地解释和描述岩石力学过去只能近似描述甚至难以描述的问题和现象;

第三层次是岩石力学分形研究的理论和研究成果应用到工程,对工程中的复杂性关键技术问题进行统计描述,解决工程实际问题,促进工程问题的定量化、精确化和可预测性。

在岩石破碎过程中,产生不同尺寸的碎块。随着破碎块度的逐渐减小,必然产生更多的新表面,因此需要耗散更多的能量。从某种意义上讲,破碎过程也就是能量耗散过程。由于岩石破碎过程也是一个分形过程,可以建立一个分形破碎模型来分析破碎与能量耗散的关系:

3

log

p

D log

k

()

n n f r r C E ---=1112

如果说岩石试件的破坏是小尺度的岩石破坏,地震是大尺度的岩石破坏,那么岩爆就算中等尺度的岩石破坏。岩石试件从微观断裂到试件的破碎都表现出分形特征,而地震工作者也发现地震活动规律具有分形特征,作为岩石中等尺度破坏形式的岩爆也可能具有分形性质。

岩爆的物理过程可以用损伤力学来描述,

首先由于岩石内的初始损伤在采动应力作用

下,在岩体内部形成局部损伤拉应力状态。这

些局部损伤拉应力引起岩体内的局部微破裂。

随着采动应力的增加,局部微破裂也相应增

加,并且在某些区域形成微破裂集聚。该区域

的裂纹密度(单位体积的微裂纹数目)明显大

于其它背景区域。一些地质构造面的存在使得

进一步开采所诱发的应力状态是拉应力,则严

重损伤区将演化成岩爆的震心,并形成一个大

的岩爆事件。如果进一步开采诱发的是高压应

力状态,那么集聚区将经历一个损伤愈合过

程,因此一部分应变能将被吸收。这个过程

刚好对应于声发射探测的平静期或反常期。

在损伤愈合过程后,持续作用的高应力再一

次在严重损伤区形成局部拉应力场。这些微

断裂非常容易汇合聚集,有可能发生一个岩

体的大破裂(岩爆)。

岩体内微破裂分形集聚的分形维数与能

量释放成负指数相关关系。一个低分形维数值的出现,意味着岩体内将形成一个大的破裂事件,也就对应一次岩体失稳事件。因此可以根据声发射事件分布的分形维数的减小,作为预测主岩爆发生的指标。

6. 简述岩石力学的主要数值方法的基本原理、适用条件并分析其在岩石力

学研究中的发展前景。

答:岩石力学数值分析方法主要用于研究岩土工程活动和自然环境变化过程中岩体及其加固结构的力学行为和工程活动对周围环境的影响。目前较为常用的方法有:有限单元法、边界元法、有限差分法、加权余量法、离散元法、刚体元法、不连续变形分析法、流形方法等。其中前四种方法是基于连续介质力学的方法,随后的三种方法则是基于非连续介质力学的方法,而最后一种方法具有这两大类方法的共性。

有限元法基于最小总势能变分原理,以其能方便地处理各种非线性问题,能灵活地模拟岩土工程中复杂的施工过程,因而成为岩石力学领域中应用最广泛的数值分析方法。

边界元法以表述拜特互等定理的积分方程为基础,建立了直接法的基本方程,而基于叠加原理建立了间接法的总体方程;因其前处理工作量少、能有效模拟远场效应而普遍应用于无界域或半无界域问题的求解。

有限差分法是将问题的基本方程和边界条件以简单、直观的差分形式来表述,使其更易于在工程实际中应用,尤其是近年来Flac程序在国内外的广泛应用,使得有限差分法在解决岩石力学问题时又获得了新生。

离散单元法是康德尔(1971)以刚性离散单元为基本单元,根据牛顿第二定律,提出的一种动态分析方法。随后又将其发展为变形离散元(简单变形离散单元和充分变形离散单元),使之既能模拟块体受力后的运动,又能模拟块体本身受力变形状态。自20世纪80年代中期引入我国后,在边坡工程、隧道工程、采矿工程及基础工程等方面都有重要应用。

流形方法是由石根华等人近期发展的一种新的数值分析方法。这种方法以拓扑学中的拓扑流形和微分流形为基础,在分析域内建立可相互重叠、相交的数学覆盖和覆盖材料全域的物理覆盖,在每一物理覆盖上建立独立的位移函数(覆盖函数),将所有覆盖上的独立覆盖函数加权求和,即可得到总体位移函数,然后,根据总势能最小原理,建立可以用于处理包括非连续和连续介质的耦合问题、小变形、大位移、大变形等多种问题的求解格式。它是一种具有一般形式的通用数值分析方法,有限元和不连续变形分析法(DDA)都可看作是它的特例。

7.请结合你的研究课题或你感兴趣的问题,谈谈岩石力学研究的关键是什

么,如何研究和应用岩石力学。

答:20世纪90年代初伴随着思维方法的变革而提出的“不确定性系统分析方法”,为大型岩石工程分析和设计提供了正确的方法。用“系统”概念来表征“岩体”可是岩体的“复杂性”得到全面科学的表达。岩石或岩石工程系统不仅是因为多因子、多层次组合而具有“复杂性”,而且还在于他们大多具有很强的“不确定性”,即模糊性和随机性。岩石或岩石工程系统的“复杂性”还来源于它的非线性特性。因子之间、层次之间通过相互作用实现动态耦合,这些相互作用往往是非线性的,经过相互影响和反馈,形成系统的强非线性特性。将整个系统的非线性掌握住,才能做出正确的理解和描述。

岩石工程分析和设计的重点是对岩石工程条件的评价,岩石工程变形、破坏的预测,以及相应工程措施的决策。岩石工程和其它土木工程相比,其重要的差别在于岩体是天然的地质体,而非人工设计加工的,首先要认

识它,然后才能利用它。由于岩体结构及其赋存条件和赋存环境的复杂性、多变性,并且受到工程施工因素的影响等,因此,不能在事先把他们搞得非常清楚,其中必然存在大量认识不清的不确定性因素。这种内部结构或初始状态不清楚或不完全清楚的系统,就是所谓的“黑箱”或“灰箱”问题,必须采用“黑箱—灰箱—白箱”的研究方法,通过外部观测、实验,根据得到的信息来研究系统的功能和特性,探索其结构和行为,使一开始不清楚或不完全的系统或事物变得清楚。对于岩石工程系统来说,经过工程前期的探测、实验,可以获得岩体结构、物理力学性质、工程地质、水文地质条件和地应力等部分资料,因为把该系统处理成“灰箱”,即“部分已知,部分未知”的系统比较合适。采用“黑箱—灰箱—白箱”的方法就可以在整个岩石工程设计,施工过程中不断相对减小黑度,增加白度,达到工程设计和施工的逐部优化。

石大远程在线考试--《化工热力学》

中国石油大学(北京)远程教育学院 期末考核 《化工热力学》 一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.在众多的状态方程中,写出三个常用的状态方程。根据本人的工作 或者生活选择一个体系、选择其中一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。 丙烯的PVT状态分析 本人工作的单位是神华新疆公司,通过对于单位甲醇中心工段的学习,了解到在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。 丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CH3CH=CH2,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的1.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为2.0~11%(vol),闪点为-108℃。(因此,丙烯在贮藏时要特别小心,一旦发生泄漏,因为它比空气重,容易积聚在低洼处及地沟中,若在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿成严重后果。) 选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系准确度进行分

析,从《化工热力学》(陈光进等编著)中查得丙烯的临界数据为 Tc=364.9K;Pc=46.0*110-MPa,下面是厂里给定的丙烯性质数据。 为了计算方便,用excel 换算和简单计算得到新的数据如下: R-K 方程:p= b v RT --)(5.0b v v T a + a=C C p T R 5.2242748.0=65.2210 6.49.3643146.842748.0???=16.3409(m 6?Pa ?K 5.0?m ol 2-)

2017矿大北京管理学院第一志愿复试名单

中国矿业大学(北京)管理学院 2017年硕士研究生招生 第一志愿统考生复试名单 学术型硕士生(复试分数线:国家线) 序号姓名考生编号报考专业政治理论英语一数学三专业课总分 1 关琦凡114137*********金融学687889140375 2 李成国114137*********金融学6168125120374 3 敖咏超114137116300219金融学5759107126349 4 王雪娇114137*********金融学6461102119346 5 王雅佳114137116300221金融学667171134342 6 李振宇114137116300218金融学676379130339 7 李肃114137116300223产业经济学596999140367 8 张冉冉114137*********管理科学与工程6872128135403 9 陈伟楠114137*********管理科学与工程6473103130370 10 肖懿轩114137*********管理科学与工程6265100136363 11 贾宇婷114137116300214管理科学与工程5267114127360 12 历颖超114137*********管理科学与工程666695125352 13 田文杰114137131401588管理科学与工程6471101116352 14 刘丽君114137*********管理科学与工程6049122119350 15 孙兴恒114137412502963管理科学与工程6560107118350 16 郭锦华114137415403208管理科学与工程5465112115346 17 祁国强114137153202014管理科学与工程6062101120343 18 王姿114137211702110管理科学与工程6149107125342 19 刘玲竹114137116300225金融工程与风险管理5459119135367 20 董雪114137*********金融工程与风险管理5364108138363 21 武秀琴114137*********会计学6172117147397 22 张泽瑞114137116300228会计学7056125144395 23 张聪114137*********会计学6472116124376 24 余洁114137131801652会计学6163105142371 25 孔书敏114137*********会计学5865106141370 26 韩孟雨114137*********会计学716997130367 27 陈超群114137116300234会计学5559118129361 28 刘卫敏114137*********会计学696390134356 29 李安琪114137116300231会计学665993137355 30 任崇宝114137371302768会计学675896131352 31 詹娟114137116300227会计学587875140351 32 滕娇114137*********会计学6257103123345 33 张娟114137141901939会计学556898122343 34 牟翔羽114137*********企业管理5877121132388 35 潘莹雪114137371402779企业管理7066122130388 36 魏素静114137*********企业管理676396135361 37 戎喜珍114137*********企业管理576395128343

石大远程在线考化工热力学

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中国石油大学(北京)远程教育学院 期末考核 《化工热力学》 一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.在众多的状态方程中,写出三个常用的状态方程。根据本人的工作或 者生活选择一个体系、选择其中一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。 2.根据功热转换的原理,选择一个体系或者工况进行节能过程分析。要 求给出详细的计算步骤和过程分析。 知识点提示:选择一个热工转换或者制冷、热泵系统,运用热力学第一定律、热力学第二定律进行过程计算。 3.在众多的活度系数模型,请写出三个常用的活度系数模型摩尔过量 Gibbs自由能g E表达式以及对应的二元组分活度系数的表达式。 4.为石油化工过程中的含有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、丁烯-1的 混合物的分离过程选择合适的相平衡计算方法,给出详细的计算过程和步骤,并对其结果进行分析和讨论。 知识点提示:根据本体系的性质选择逸度系数法或者活度系数法进行相平衡的计算,一定要对方法的选择给出依据,并进行准确的计算。 5.通过实验测定了一系列的相平衡数据,请给出判定该数据有无大的错 误的方法,要求有详细的方法、步骤、结论。

知识点提示:利用吉布斯-杜亥姆方程进行讨论。 二、要求: 1、首先给出分析这一问题的化工热力学基础知识 2、给出详细的计算步骤 3、对问题进行详细的分析 4、字数不少于2000字或者篇幅不少于2页。 5、写出你所应用的文献的出处。 中国石油大学远程教育《化工热力学》一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.教材中给出了众多的状态方程,请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。 答:丙烯的PVT状态分析近期我正在新疆五家渠一家(改成延长石油)焦化厂甲醇车间进行培训,在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。 丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CH3CH=CH2,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的1.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为2.0~11%(vol),闪点为-108℃。(因此,丙烯在贮藏时要特别小心,如果发生泄漏,因为它比空气重,积聚在低洼处及地沟中,如在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿成严重后果。)选择用R-K

矿大(北京)高等岩石力学试题答案

1. 简述岩石的强度特性和强度理论,并就岩石的强度理论进行简要评述。 答:岩石作为一种天然工程材料的时候,它具有不均匀性、各向异性、不 连续等特点,并且受水力学作用显著。在地表部分,岩石的破坏为脆性破 坏,随着赋存深度的增加,其破坏向延性发展。 岩石强度理论是判断岩石试样或岩石工程在什么应力、应变条件下破 坏。当然岩石的破坏与诸多因素有关,如温度、应变率、湿度、应变梯度 等。但目前岩石强度理论大多只考虑应力的影响,其他因素影响研究并不 深入,故未予考虑。 (1). 剪切强度准则 a. Coulomb-Navier 准则 Coulomb-Navier 准则认为岩石的破坏属于在正应力作用下的剪切破坏, 它不仅与该剪切面上剪应力有关,而且与该面上的正应力有关。岩石并不 沿着最大剪切应力作用面产生破坏,而是沿其剪切应力和正应力最不利组 合的某一面产生破裂。即: ?στtan +=C 式中为岩石材料的内摩擦角, 为正应力,C 为岩石粘聚力。 b. Mohr 破坏准则 根据实验证明:在低围压下最大主应力和最小主应力关系接近于线性关系。但随着围压的增大,与关系明显呈现非线性。为了体现这一特点, 莫尔准则在压剪和三轴破坏实验的基础上确定破坏准则方程,即: ()στf = 此方程可以具体简化为斜直线、双曲线、抛物线、摆线以及双斜直线等 各种曲线形式,具体视实验结果而定。

虽然从形式上看,库仑准则和莫尔准则区别只是在于后者把直线推广到曲线,但莫尔准则把包络线扩大或延伸至拉应力区。 c. 双剪的强度准则 Mohr 强度准则是典型的单剪强度准则,没有考虑第二主应力的作用。我国学者俞茂宏从正交八面体的三个主应力出发,提出了双剪强度理论和适用于岩土介质的广义双剪强度理论,并得到了双剪统一强度理论: () 3211t b b σσσασ=+--α ασσσ++≤1312 ()t b b σασσσ=-++31211 αασσσ++≥1312 式中和b 为两个材料常数,是岩石单轴抗拉强度。在主应力空间里,上式代表一个以静水应力轴为中心轴具有不等边十二边形截面的锥体表面。 (2). 屈服强度准则 a. Tresca 屈服准则 Tresca 屈服准则也可称为最大剪应力准则,它认为当岩石中剪应力达到材料的特征值时岩石就屈服破坏,即: ()s 31max 2121σσστ=-= 式中为材料拉伸屈服极限。该屈服准则也没有考虑中间主应力对材料屈服破坏的影响,从实验结果来看它对金属材料近似正确,而对岩石材料的结果相差较远。 b. Mises 屈服准则 Mises 屈服准则考虑了中间主应力对屈服破坏的影响,采用偏应力张量

北京化工大学《化工热力学》2016 2017考试试卷A参考答案

北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级: 姓名: 学号: 任课教师: 分数: 一、(2?8=16分)正误题(正确的画√,错误的画×,标在[ ]中) [√]剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 [×]Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小,因此120B =的气体混合物,必定是理想气体混合物。 [√]在二元体系中,如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1,则在相同的浓度范围内,Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 [×]某绝热的房间内有一个冰箱,通电后若打开冰箱门,则房间内温度将逐渐下降。 [×]溶液的超额性质数值越大,则溶液的非理想性越大。 [×]水蒸汽为加热介质时,只要传质推动力满足要求,应尽量采用较低压力。 [×]通过热力学一致性检验,可以判断汽液平衡数据是否正确。 [×]如果一个系统经历某过程后熵值没有变化,则该过程可逆且绝热。 二、(第1空2分,其它每空1分,共18分)填空题 (1)某气体符合/()p RT V b =-的状态方程,从 1V 等温可逆膨胀至 2V ,则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 (2)写出下列偏摩尔量的关系式:,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???ln i γ,

,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠?? ?=?? ???i μ。 (3)对于温度为T ,压力为P 以及组成为{x}的理想溶液,E V =__0__,E H = __0__,/E G RT =__0__,ln i γ=__0__,?i f =__i f __。 (4)Rankine 循环的四个过程是:等温加热(蒸发),绝热膨胀(做功), 等压(冷凝)冷却,绝热压缩。 (5)纯物质的临界点关系满足0p V ??? = ????, 220p V ???= ???? ,van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__,常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、(5?6=30分)简答题(简明扼要,写在以下空白处) (1)简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度(假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体)。 剩余焓: ①通过线性插值,从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值; ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?(饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓); ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变; ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度: ①通过线性插值,从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据 G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ; ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵,计算得到Gibbs 自由能 0(,)ig G T p ;

中国矿业大学(北京)国庆60周年庆祝活动

附件: 中国矿业大学(北京)国庆60周年庆祝活动 先进集体和先进个人名单 集体奖 一、国庆60周年庆祝活动优秀组织单位(共10个) 资源与安全工程学院地球科学与测绘工程学院 化学与环境工程学院机电与信息工程学院 管理学院力学与建筑工程学院 理学院文法学院 党委学生工作部团委 二、国庆60周年庆祝活动支持贡献单位(共5个) 党委保卫部后勤及资产管理处教务处 党委宣传部社区卫生服务站 三、国庆60周年庆祝活动优秀中队(共15个) 第 1 中队第 2 中队第 4 中队第 7 中队 第 8 中队第10中队第11中队第13中队 第15中队第18中队第19中队第21中队 第22中队第23中队第24中队 个人奖 一、国庆60周年群众游行优秀工作者(共63人,按姓氏笔画排序) 丁钢马鑫民王一媛王化麟王庆多王启宝 王宏王更玉王前飞王磊王耀东卢梅 卢瑶卢霖艾广义乔舰刘冬桥刘昌磊 刘波刘海娟刘澍涛安宇曲佳朱李平 许群英苏欢何永祥何满潮张帅张育才 张蕊李妍李俊峰杨三军杨大鹏杨向东 杨庆舟邵长宝邹雄文陈浩陈磊林涛 郎博段美东祝军华祝贺赵力钧赵灿 赵诚赵麟徐学杰徐春光钱旭崔艳娜

曹洪治盖逸馨傅贵程新董会泽解士军鲍玲翟国栋谭凯 二、国庆60周年庆祝活动优秀骨干(共477人) 1.安保志愿者(共3人) 赵磊姜绪波郑亚飞 2.保障志愿者(共28人) 赵灿黄熊薛航宇朱晖袁亚楠马士庆赵大鹏吕芳丽景珊陆侃何建国晏妍路云秀时铭晨赵宾马宁葛栋孙维顺吴浩邵建新刘珊杉公维博李晓斌冯群吴铮铮屈丹丹王泽惠刘君 3.联欢舞演员(共15人) 张滨林宗媛卢志强刘知聪吕丹迟雷雷尹修力王诺赵丹焦俊辉王菡常婧纪默然李洋叶思达 4.国庆背景表演骨干志愿者(共9人) 孙明宇张萌张兴浩钱坤邢桂新郝亦纯赵肖侯石磊李妍妍 5.彩车维护志愿者(共18人) 张润尧陈应文余渝董文杰朱学申邰世康陈雪范东炜王磊邓晓成周莹莹姜峰岑文臧爽李璐侯先贵孙凯蒂杨岳涛6.资源与安全工程学院(共36人) 白浪陈涛丁明飞雷夏麟毛应方任钦华曹林翟志华韩斌姜昕健马龙宋士博吴岩张芝林赵海啸王星王志伟叶天翊赵军贤朱安愚王剑琨蔡彬彬吕秉谦王宇亮尹广虎张旭纪婧石恩嘉王菲茵吴琼樊正中何杰山杨春杨高路俊李峥7.地球科学与测绘工程学院(共50人) 江生周祥勃许丽白生宝苏坤张娟娟叶龙桢乔志勇韦瑞敏范晶晶黄杜斌武国朋杨洁胡耀峰刘经纬周长江张传伟于艳俊彭欢王孟李康李烁野兆瑞余佩沅王晨王秦帅冯伟徐占杰李聪邵芳

期末复习题化工热力学

中国石油大学(北京)远程教育学院 《化工热力学》期末复习题 一、单项选择题 1关于建立状态方程的作用,以下叙述不正确的是__________________。 A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T行为的问题。 B. 可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。 C. 可以从容易获得的物性数据(P、V、T、x)来推算较难测定的数据(H, U, S, G) D. 可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分,无法获得数据点以外的P-V-T 的问题。 2. 甲烷F C=4.599MPa,处在R=0.3时,甲烷的压力为_________________ 。 A. 15.33MPa B . 2.7594 MPa;C . 1.3797 MPa 3. 理想气体的压缩因子Z=1,但由于分子间相互作用力的存在,实际气体的压缩因 子 _______ o A.小于1 B .大于1 C .可能小于1也可能大于1 4. _________________________________ 水处于饱和蒸气状态,其自由度为,如要查询水的饱和蒸气热力学性质表,则需 要 ___ 个独立状态参数的已知条件。 A、0 , 1 B 、1,1 C 、2,1 D. 1 ,2 5. 剩余性质M的概念是表示什么差别的 A.真实溶液与理想溶液B C?浓度与活度D 6. 纯物质在临界点处的状态,通常都是 A.气体状态 B .液体状态.理想气体与真实气体 .压力与逸度 C .固体状态 D .气液不分状态

7. 虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质,从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。? A.正确 B .错误

矿大(北京)化工热力学练习(计算题)学习资料

矿大(北京)化工热力学练习(计算题)

1、有一水泵每小时从水井抽出1892kg 的水并泵入储水槽中,水井深61m ,储水槽的水位离地面18.3m ,水泵用功率为3.7KW 的电机驱动,在泵送水过程中,只耗用该电机功率的45%。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等,水槽内的水位维持不变,从而确保水作稳态流动。在冬天,井水温度为4.5℃,为防止水槽输出管路发生冻结现象,在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热,使水温保持在7.2℃,试计算此加热器所需净输入的热量。 【解】:流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。 计算基准:以一小时操作记, 稳流过程:212s s Q W m h g z u ? ?+=?+?+ ?? ? -19.8179.3777.933kJ kg g z ??=?=? 02 1 2=?u 3-1-13.7100.453168.08J kg 3.168kJ kg 189213600 s N W Q ??===?=?? 水热容:3-1-14.18410J kg K P C =??? ()3-14.184107.2 4.511296.8kJ kg P h C T ?=?=??-=? s Q mw =-+212m h g z u ? ??+?+ ?? ? ()-1 -1 -1 1892 3.16811.2970.77816851.7kJ h 8.906kJ kg 4.68kJ s =-++=?=?=? 2、为远程输送天然气,采用压缩液化法。若天然气按甲烷计算,将1kg 天然气自 0.09807MPa 、27℃绝热压缩到6.669MPa ,并经冷凝器冷却至27℃。已知压缩机 实际的功耗为-11021kJ kg ?,冷却水温为27℃。试求冷凝器应移走的热量,压缩、液化过程的理想功、损耗功与热力学效率。已知甲烷的焓和熵值如下 压力()MP a 温度(℃) h ()-1kJ kg ? s ()-11kJ kg K -?? 0.09807 27 953.1 7.067 6.667 27 886.2 4.717 甲烷:10.09807a P Mp =. 1012.27 6.669Q a t C P Mp ==???→=o 2? 2327Q t t C =???→=o 已知:-11021kJ kg s W =? 027t C =o 求:2?Q = 压缩.汽化过程?id W = ?L W = ?a η= 解:压缩过程: -11953.1kJ kg h =? -1-117.067kJ kg K s =??

矿大北京化工热力学练习计算题

1、有一水泵每小时从水井抽出1892kg 的水并泵入储水槽中,水井深61m ,储水槽的水位离地面18.3m ,水泵用功率为3.7KW 的电机驱动,在泵送水过程中,只耗用该电机功率的45%。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等,水槽内的水位维持不变,从而确保水作稳态流动。在冬天,井水温度为4.5℃,为防止水槽输出管路发生冻结现象,在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热,使水温保持在7.2℃,试计算此加热器所需净输入的热量。 【解】:流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。 计算基准:以一小时操作记, 稳流过程:212s s Q W m h g z u ? ?+=?+?+ ?? ? -19.8179.3777.933kJ kg g z ??=?=? 02 1 2=?u 3-1-13.7100.453168.08J kg 3.168kJ kg 189213600 s N W Q ??===?=?? 水热容:3-1-14.18410J kg K P C =??? ()3-14.184107.2 4.511296.8kJ kg P h C T ?=?=??-=? s Q mw =-+212m h g z u ? ??+?+ ?? ? ()-1 -1 -1 1892 3.16811.2970.77816851.7kJ h 8.906kJ kg 4.68kJ s =-++=?=?=? 2、为远程输送天然气,采用压缩液化法。若天然气按甲烷计算,将1kg 天然气自0.09807MPa 、27℃绝热压缩到6.669MPa ,并经冷凝器冷却至27℃。已知压缩机实际的功耗为 -11021kJ kg ?,冷却水温为27℃。试求冷凝器应移走的热量,压缩、液化过程的理想功、损 耗功与热力学效率。已知甲烷的焓和熵值如下 压力()MP a 温度(℃) h ()-1kJ kg ? s ()-11kJ kg K -?? 0.09807 27 953.1 7.067 甲烷: 1a . 112.a 2? 2327Q t t C =???→= 已知:-1 1021kJ kg s W =? 027t C = 求:2?Q = 压缩.汽化过程?id W = ?L W = ?a η= 解:压缩过程: -11953.1kJ kg h =? -1-117.067kJ kg K s =?? -12886.2kJ kg h =? -1-12 4.717kJ kg K s =??

中国石油大学北京化工热力学

中国石油大学远程教育 《化工热力学》 一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至 少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.教材中给出了众多的状态方程,请根据本人的工作或者生活选择一 个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析, 并提出改进的方向和意见。 丙烯的PVT状态分析 近期我正在新疆五家渠一家焦化厂甲醇车间进行培训,在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入 了解。 丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CH3CH=CH2,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的 1.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为 2.0~11%(vol), 闪点为-108℃。(因此,丙烯在贮藏时要特别小心,如果发生泄漏,因为它比空 气重,积聚在低洼处及地沟中,如在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿 成严重后果。) 选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系计算准确度进行分析,从《化 =46.0*10-1MPa,工热力学、陈光进等编著》中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;p c 下面是上海焦化厂给定的丙烯性质数据。 为了计算方便,用excel换算和简单计算得到新的数据如下: 温度 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 (℃) 压力 1.401 2.097 3.023 4.257 5.772 7.685 10.046 12.911 1 6.307 20.299 (atm) 体积 12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 922 (mL/g)

中国矿业大学(北京)2020年

中国矿业大学(北京)2021年 “退役大学生士兵专项硕士研究生招生计划”招生说明 为贯彻落实征兵工作有关文件精神,鼓励更多大学生参军入伍,为退役大学生士兵提供更多成长成才通道,根据教育部要求,我校继续深入开展“退役大学生士兵专项硕士研究生招生计划”(以下简称“大学生士兵计划”),专门招收退役大学生士兵攻读硕士研究生。 一、招生报名 (一)应为高校学生应征入伍退出现役,且符合硕士研究生报考条件者(“高校学生”指全日制普通本专科(含高职)、研究生、第二学士学位的应(往)届毕业生、在校生和入学新生,以及成人高校招收的普通本专科(高职)应(往)届毕业生、在校生和入学新生,下同)。考生报名时应选择填报退役大学生士兵专项计划,并按要求填报本人入学、入伍、退役等相关信息。 (二)考生网上报名时应按要求如实填报本人入学、入伍、退役等相关信息,现场确认时应提供本人《入伍批准书》和《退出现役证》原件或复印件。 (三)教育招生考试管理部门将会同军队相关部门对考生身份进行审核。对不符合报考条件的,不得准予考试。有弄虚作假的,按有关规定严肃处理。 二、招生计划及专业 我校共招收“大学生士兵计划”考生16名。 全日制计划招生8名,非全日制计划招生8名,招生专业以

专业学位为主,详见我校全日制专业学位目录和非全日制专业学位目录。 三、考试录取 (一)报考“大学生士兵计划”的考生须按规定参加全国硕士研究生考试招生,或按规定参加推荐免试招生。 (二)依据教育部有关政策,自主确定并公布报考“大学生士兵计划”考生进入复试的初试成绩要求和接受报考其他招生单位“大学生士兵计划”考生调剂的初试成绩要求。 (三)报考“大学生士兵计划”的退役大学生士兵考生,申请调剂到普通计划录取,其初试成绩须达到调入地区相关专业所在学科门类(专业学位类别)的全国初试成绩基本要求。符合条件的,可按规定享受退役大学生士兵初试加分政策。 报考普通计划的退役大学生士兵考生,可申请调剂到“大学生士兵计划”录取,其初试成绩须符合相关招生单位确定的接受其他招生单位“大学生士兵计划”考生调剂的初试成绩要求。 纳入“大学生士兵计划”招录的考生,不再享受退役大学生士兵加分政策。 其他未尽事宜按照教育部有关文件执行。

北京化工大学2015-2016学年《化工热力学》期末试卷

北京化工大学2015——2016学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级:姓名:学号:任课教师:分数: [×]二元混合物若形成共沸,则各组分的无限稀释活度系数必大于1. [×]对于理想溶液,混合过程的所有性质变化均为零. [×]当压力趋于零时,真实气体的剩余焓和剩余体积都趋于零. [○]气体的亨利系数越大则其溶解度越小. [○]卡诺热机的第二定律?效率为100%. [○]高压气体分别经等焓与等熵膨胀到同一压力,若无相变发生,则前者温度一定高于后者. [○]在蒸汽压缩制冷循环中,制冷剂在低温区蒸发并在高温区冷凝. [×]在空气的T-S图上,两相区内等压线和等温线是重合的. 二、(6?4=24分)简答题(写出关键点即给分) 1.目前车用压缩天然气(Compressed natural gas, CNG)要求将其压缩至常温常压(298 K, 1 atm)下体积的1%后才能使用,说明如何计算储存CNG的容器耐受的最低压力。 假设CNG为纯甲烷,T c=190.6 K, P c=4.6 MPa(说明计算过程,无需数值计算). 【答】298 K和1 atm 下的甲烷可视作理想气体,求出压缩前V0=RT0/P0;(2分)根据题意压缩后V1=V0/100,而CNG应在常温下使用,T1=T0; 由于该状态压力较高,可选择三次型方程计算Z1,求出P1=Z1RT1/V1. (4分) (第一步未采用理想气体近似用较复杂方法求解;第二步用维里方程、用普遍化关联等方法迭代试差求解,暂不扣分) 2.温度为T1的湿蒸气经过节流膨胀后变为过热蒸汽,其温度和压力分别为T2和P2, 请 根据上述信息和水蒸气表说明如何确定该湿蒸汽的干度(即饱和蒸汽的质量分数). 【答】由T2和P2查过热水蒸汽表得到H2,而节流膨胀为等焓过程(2分),设膨胀湿蒸汽干度为x1v,有: H2=H1=x1v H vap+(1-x1v)H liq,(2分) 其中H vap和H liq分别为T1下饱和蒸汽与饱和液相的焓,可从饱和水蒸汽表查到。最后根据上式解出x1v.(2分) 3.简述如何利用水蒸气表计算200°C和10 bar下过热水蒸汽的剩余焓H R. (说明基本 原理、所用合理近似和计算过程,无需数值计算) 【答】根据定义H R(T,P)=H(T,P)-H IG(T,P),(2分)前者可直接从水蒸汽表查到,后者为理想气体的焓H IG(T,P)= H IG(T,P→0)≈H(T,P→0),(2分)因此可以在水蒸汽中在同一温度下查出一系列低压下的H外推至P→0得到H IG(T,P);二者相减即得H R.(2分)未明确说明外推者暂不扣分 【法二】(正确采用此法者暂不扣分) 水蒸汽表中数值的基准点为三相点的液态,T0=0.01 °C,P0=612 Pa,因为三相点压力很低,对应饱和蒸汽可近似为理想气体,可设计下列热力学路径: H IG(T,P) →H IG(T0,P0) →H vap(T0,P0)→H liq(T0,P0)→H(T,P) 1 2 3 4

中国矿业大学(北京)硕士期末英语考试复习资料

how to succeed in it. Others (books) are written by successful entrepreneurs who want to tell the resources in the world. Since those days we have learned far more about how the brain actually works. our daily work and life. Both sides of our brain are meant to be used together, just as we use both Industrial designer Frank Novo recently described how he deliberately That one of the easiest and quickest ways to get ahead is by consciously And that from then on it is necessary to have an intelligent plan if progress is to have a large vocabulary merely because of the opportunities of position. A pianist may have the most beautiful tunes in his head, but if he had only five accurate will be your thinking.

石大远程在线考化工热力学

石大远程在线考化工热力 学 Final approval draft on November 22, 2020

中国石油大学(北京)远程教育学院 期末考核 《化工热力学》 一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.在众多的状态方程中,写出三个常用的状态方程。根据本人的工 作或者生活选择一个体系、选择其中一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。 2.根据功热转换的原理,选择一个体系或者工况进行节能过程分 析。要求给出详细的计算步骤和过程分析。 知识点提示:选择一个热工转换或者制冷、热泵系统,运用热力学第一定律、热力学第二定律进行过程计算。 3.在众多的活度系数模型,请写出三个常用的活度系数模型摩尔过 量Gibbs自由能g E表达式以及对应的二元组分活度系数的表达式。 4.为石油化工过程中的含有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、丁烯 -1的混合物的分离过程选择合适的相平衡计算方法,给出详细的计算过程和步骤,并对其结果进行分析和讨论。 知识点提示:根据本体系的性质选择逸度系数法或者活度系数法进行相平衡的计算,一定要对方法的选择给出依据,并进行准确的计算。

5.通过实验测定了一系列的相平衡数据,请给出判定该数据有无大 的错误的方法,要求有详细的方法、步骤、结论。 知识点提示:利用吉布斯-杜亥姆方程进行讨论。 二、要求: 1、首先给出分析这一问题的化工热力学基础知识 2、给出详细的计算步骤 3、对问题进行详细的分析 4、字数不少于2000字或者篇幅不少于2页。 5、写出你所应用的文献的出处。 中国石油大学远程教育《化工热力学》一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.教材中给出了众多的状态方程,请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。 答:丙烯的PVT状态分析近期我正在新疆五家渠一家(改成延长石油)焦化厂甲醇车间进行培训,在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CH3CH=CH2,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的1.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为2.0~11%(vol),闪点为-108℃。(因

化工热力学主观题考核答案

中国石油大学(北京)远程教育学院期末考核 《化工热力学》 一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分) 1.教材中给出了众多的状态方程,请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。 丙烯的PVT状态分析 近期我正在中海石油中捷石化甲醇车间进行培训,在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CHCH=CH,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的231.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为2.0~11%(vol),闪点为-108℃。(因此,丙烯在贮藏时要特别小心,如果发生泄漏,因为它比空气重,积聚在低洼处及地沟中,如在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿成严重后果。)选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系计算准确度进行分析,从《化 -1=46.0*10MPa,陈光进等编著》中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;p工热力学、c温度 -40 -30 -20 -10 10 20 30 40 50 (℃) 下面是中海石油中捷石化给定的丙烯性质数据。. 压力 1.401 2.097 3.023 4.257 5.772 7.685 10.046 12.911 16.307 20.299 atm()体积12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 922 )(mL/g为了计算方便,用excel换算和简单计算得到新的数据如下:

中国石油大学(北京)2011年秋《化工热力学》作业二答案

第1 题蒸汽经过不可逆绝热透平膨胀后 您的答案:D 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第2 题纯物质的偏心因子是根据()来定义的. 您的答案:B 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第3 题若分别以某一真实气体和理想气体为工质在两个恒温热源T1、T2 之间进行卡诺理想循环,试比较这两个循环的热效率。 您的答案:B 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第4题在相同的初态(TO, P0)和膨胀压力(P)的条件下,等熵膨胀与节流膨胀两种方案相比,哪种方案的降温大? 您的答案:A 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第5 题下列论述错误的是 您的答案:B 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第6 题经历一个实际热机的循环过程, 体系工质的熵变 您的答案:C 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第7 题以下措施中既能提高蒸汽朗肯循环的热效率,

又提高汽轮机出口乏气的干度的是 您的答案:A 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第8 题高压氮气从同一始态出发,分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。其中已知一个可逆过程的工质熵变为20KJ/(kg.K ),另一个不可逆过程的工质熵变KJ/ (kg.K)。 您的答案:C 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第9题冬天要给-10C房间供热取暖,消耗500W的功率给房间供热,采用可逆热泵循环、电热器两种供热方式,哪种供热方式的供热量多 您的答案:A 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第10题流体(T1、P1)经节流膨胀后,流体的温度您的答案:D 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第11题对于内能是体系的状态的单值函数概念的错误理解是 您的答案:C 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注: 第12题对于一均匀的物质,其H和U的关系为您的答案:B 题目分数:0.5 此题得分:0.5 批注:

化工热力学知识点

一、课程简介 化工热力学是化学工程学科的一个重要分支,是化工类专业学生必修的基础技术课程。 化工热力学课程结合化工过程阐述热力学基本原理、定理及其应用,是解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡计算、能量的有效利用等实际问题的。 二、教学目的 培养学生运用热力学定律和有关理论知识,初步掌握化学工程设计与研究中获取物性数据;对化工过程中能量和汽液平衡等有关问题进行计算的方法,以及对化工过程进行热力学分析的基本能力,为后续专业课的学习及参加实际工作奠定基础。 三、教学要求 化工热力学是在基本热力学关系基础上,重点讨论能量关系和组成关系。本课程学习需要具备一定背景知识,如高等数学和物理化学等方面的基础知识。采用灵活的课程教学方法,使学生能正确理解基本概念,熟练掌握各种基本公式的应用领域及应用技巧,掌握化学工程设计与研究中求取物性数据与平衡数据的各种方法。以课堂讲解、自学和作业等多种方式进行。 四、教学内容 第一章绪论 本章学习目的与要求: 了解化工热力学的发展简史、主要内容及研究方法。 第二章流体的P-V-T关系 本章学习目的与要求: 了解纯物质PVT的有关相图中点、线、面的物理意义,掌握临界点的物理意义及其数学特征;理解理想气体的基本概念和数学表达方法,掌握采用状态方程式计算纯物质PVT性质的方法;了解对比态原理,掌握用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法;了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。 第一节纯物质的PVT关系 1. 主要内容:P-V相图,流体。 2. 基本概念和知识点:临界点。

3. 能力要求:掌握临界点的物理意义及其数学特征。 第二节气体的状态方程式 1. 主要内容:理想气体状态方程,维里方程,R-K方程。 2. 基本概念和知识点:理想气体的数学表达方法,维里方程,van der Waals方程,R-K方程。 3. 能力要求:掌握采用状态方程式计算纯物质PVT性质的方法。 第三节对比态原理及其应用 1. 主要内容:三参数对比态原理,普遍化状态方程。 2. 基本概念和知识点:对比态原理,以ω作为第三参数的对比态原理,普遍化第二维里系数。 3. 能力要求:了解对比态原理,掌握用三参数对比态原理计算纯物质PVT性质的方法。 第四节真实气体混合物的PVT关系 1. 主要内容:混合规则,气体混合物的虚拟临界参数,气体混合物的第二维里系数。 2. 基本概念和知识点:气体混合物的虚拟临界参数,气体混合物的第二维里系数。 3. 能力要求:了解真实气体混合物PVT性质的计算方法。 第三章纯物质(流体)的热力学性质 本章学习目的与要求: 理解Maxwell关系式,掌握热力学性质间的基本关系式和用P-V-T推算其他热力学性质的关系式;理解热容和剩余性质的概念,了解蒸发焓与蒸发熵的计算方法,掌握用状态方程和三参数对应态原理计算焓变与熵变的方法;了解热力学性质图、表的制作原理,会使用热力学性质图或表进行计算。 第一节热力学性质间的关系 1. 主要内容:热力学基本方程,Maxwell关系式。 2. 基本概念和知识点:热力学基本方程,Maxwell关系式及应用。

2016中国石油大学北京化工热力学第一阶段在线作业

第一阶段在线作业 单选题 (共15道题) 收起 1.( 2.5分)对应态原理认为,在相同的对比态下,所有物质表现出相同的性质。即 ? ? ? 2.(2.5分)关于建立状态方程的作用,以下叙述不正确的是 ? ? ? 3.(2.5分)纯流体在一定温度下,如压力低于该温度下的饱和蒸汽压,则此物质的状态为 ? ? ? 4.(2.5分)利用麦克斯韦关系式,其目的是将难测的()与易测的()联系起来。 ? ? ? 5.(2.5分)真实气体在的条件下,其行为与理想气体相近。 ? ? ?

6.(2.5分)水的三相点的自由度数目为 ? ? ? 7.(2.5分)水处于饱和蒸气状态,其自由度为 ? ? ? 8.(2.5分)如要查询水的饱和蒸气热力学性质表,则需要个独立状态参数的已知条件。 ? ? ? 9.(2.5分)经历一个不可逆循环过程,体系工质的熵 ? ? ? 10.(2.5分)范德华方程与R-K方程均是常见的立方型方程,对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根,当存在三个实根时,最大的V值是 ? ? ? 11.(2.5分)可以通过测量直接得到数值的状态参数是 ?

? ? 12.(2.5分)处于平衡的气体的摩尔体积v g和液体的摩尔体积v L的关系为 ? ? ? 13.(2.5分)随着温度的增加,处于平衡的气体的摩尔体积v g和液体的摩尔体积v L的变化规律为 ? ? ? 14.(2.5分)处于临界点的平衡的气体和液体 ? ? 15.(2.5分)超临界流体是下列条件下存在的物质 ? ? ? 多选题 (共5道题) 收起 16.(2.5分)非理想气体的熵与什么有关? ? ? ? ?

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