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第六章 蒸汽动力循环和制冷循环
―――― 会员：newsusan 一、选择题(共43小题，43分)
1、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变
2、(1分)节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹。 B. μ<0A. μ=0 C. μ>0
3、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变
4、(1分)14.节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹。
A. μ=0 C. μ>0
5、(1分)理想的Rankine 循环工质是在汽轮机中作_____膨胀 A ） A ） 等温 等温 B) 等压 B) 等压 B ）降低
C ）等焓 C ）等焓 C ）不变
D ）等熵 D ）等熵
6、(1分)节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化，可近似看作______过程
7、(1分)流体作节能膨胀时，当μ＞0，节流后温度
A ）升高
B. μ<0
).
).
8、(1分)气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程 气体焓值（） A. 增加B ． 减少 C ．不变D. 不能确定
9、(1分)Rankine 循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成 A ） A ） A ） 正确 正确 正确
B) 错误 B) 错误 B) 错误
10、(1分)吸收式制冷将热由低温物体向高温物体，冷凝器置于低温空间 11、(1分)蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间 12、(1分)单级蒸汽压缩制冷是由冷凝器、节流阀、蒸发器、过热器组成 A ） 正确B ) 错误
13、(1分)在相同的温度区间工作的制冷循环，制冷系数以卡诺循环为最大 A ） 正确 B) 错误
14、(1分)吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和换热器，替代蒸汽压缩制冷装置中的压缩
机构成 A ） 正确 B) 错误
15、(1分)热泵的工作目的是供热，有效的利用低品味的能量，因此热泵的工作原理循环过程不
同于制冷装置。
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A）正确B) 错误
16、(1分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。
A）正确B) 错误
17、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是()
A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
B. 只有当μ > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大。
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
18、(1分)作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去
A．锅炉加热锅炉进水B．回热加热器加热锅炉进水
C. 冷凝器加热冷凝水
D.过热器再加热
19、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变，比原冷凝压力下的饱和温度
。低了5度，则制冷循环
A. 冷量增加，功耗不变
B. 冷量不变，功耗减少
C. 冷量减少，功耗减小
D. 冷量增加，功耗增加
20、(1分) 关于制冷循环，下列说法不正确的是（）
(A)冬天，空调的室外机是蒸发器。
(B)夏天，空调的室内机是蒸发器。
(C)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的。
(D)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的。
21、(1分)对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是（）
(A)同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力
(B)同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。
(C) 对Rankine循环进行改进，采用再热循环。
(D)对Rankine循环进行改进，采用回热循环。
22、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变，比原冷凝压力下得饱
和温度低了5℃，则循环获得的
A 冷量增加，功耗增强
B 冷量不变，功耗减小
C 冷量减小，功耗降低
D 冷量增加，功耗不变
23、(1分)吸收式制冷循环中解吸器，换热器，吸收器和泵这一系统的作用相当于另一类制冷循环的__________
A 节流阀
B 膨胀机
C 压缩机
24、(1分)对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是
（）
(A)同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力
(B)同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。
(C) 对Rankine循环进行改进，采用再热循环。
(D)对Rankine循环进行改进，采用回热循环。
)
25、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是(
A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
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B. 只 有 当 μ > 0 ， 经 节 流 膨 胀 后 ， 气 体 温 度 才 会 降 低 。
C. 在相同初态下，等 熵 膨 胀 温 度 降 比 节流膨胀温 度 降 大 。
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
26、(1分)一封闭体系经过一变化，体系从25℃恒温水浴吸收热量8000kJ ，体系熵增25kJ/K ，则 此过程是()。
A. 可逆的
B.不可逆的
C. 不可能的
27、(1分)作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去
A ．锅炉加热锅炉进水 C. 冷凝器加热冷凝水
B ．回热加热器加热锅炉进水 D.过热器再加热
28、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变，比原冷凝压力下的饱和温度 。低了5度，则制冷循环
A. 冷量增加，功耗不变
B. 冷量不变，功耗减少
C. 冷量减少，功耗减小
D. 冷量增加，功耗增加
29、(1分)某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变，比原冷凝压力下得饱 和温度低了5℃，则循环获得的
A 冷量增加，功耗增强
B 冷量不变，功耗减小
C 冷量减小，功耗降低
D 冷量增加，功耗不变
30、(1分)相同的压力下，对外作功的绝热膨胀比节流膨胀温度降低程度______ A ） 大 A)流体 A)单位制冷量 剂选择要求 A)沸点低 A ）功
B ）冷凝压力低 B ）热能
C ）汽化潜热大 C ）机械能
。
D ）较低的临介温度
34、(1分)30.吸收式制冷是消耗_______而实现制冷的目的
35、(1分)如当地冷却水温度为常年18℃，则氨制冷循环的冷凝温度应选 A.18℃；
B.8℃；
C.28℃；
D.48℃。
。
B) 小 B ）汽液混合状态
C ）相同
C ）饱和蒸汽或过热蒸汽
C ）压缩机消耗功率
D ）制冷系数
31、(1分)制冷剂进入压缩机时的状态是______ 32、(1分)评价蒸汽压缩制冷循环的技术经济指标是______
B ）制冷剂每小时循环量
33、(1分)蒸汽压缩制冷循环的性能与制冷剂的热力学性质密切相关，下列哪个条件不符合制冷
36、(1分)如被冷物系要求达-15℃，则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为 A.-15℃；
B. -10℃；
C. -20℃ ；
D.-45℃。
37、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是（） A. 任何气体,经等 熵 膨 胀 后,温度都会下降
B. 只有当 μ > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低
C. 在相同初态下，等 熵 膨胀温 度 降 比 节流膨胀温 度 降 大
D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降 38、(1分)某真实气体流过节流阀，其参数变化为(
A.△S ＝0
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)。
B. △T ＝ 0
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C.△H＝0
却和冷凝放出的热量
A 大于
A）正确B) 错误D. △U ＝0
)制冷剂冷
39、(1分)蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定(
B等于C小于
40、(1分)评价蒸汽动力循环的经济性指标是热效率和汽耗率，热耗率越高，汽耗率越高
41、(1分)对膨胀作功过程，等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功
量之比。
A）正确B) 错误
)
42、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是(
(A) 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
(B) 只有当μ > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
(C)等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大，适合大、中型气体液化，后者适合普冷循环，
小型深冷。
(D) 节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用，设备简单，操作方便，等熵膨胀使用时不能有
液滴，设备复杂。
(E)任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
43、(1分)关于制冷原理，以下说法不正确的是(
(A) 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降。
(B) 只有当μ > 0 ，经节流膨胀后，气体温度才会降低。
(C)等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大，适合大、中型气体液化，后者适合普冷循环，
小型深冷。
(D) 节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用，设备简单，操作方便，等熵膨胀使用时不能有
液滴，设备复杂。
(E)任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。
)
二、填空题(共2小题，2分)
1、(1分)工业上常用的两种制冷循环是和。
三、判断题(共2小题，2分)
1、(1分)冬天，使室温由10℃升至20℃，空调比电加热器更省电。()
2、(1分) p－V图只能显示所作的功，而T-S图既显示体系所吸取或释放的热量，又显示体系所
作的功，所以温熵图在蒸汽动力循环和冷冻循环广泛使用。()
四、名词解释(共2小题，2分)
1、(1分)提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率
A）正确B) 错误
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2、(1分)气体从高压向低压作绝热膨胀时，膨胀后气体的压力温度必然降低
A）正确B) 错误
五、简答题(共3小题，16分)
1、(5分)理想朗肯Rankine循环有哪四个设备组成？简述该循环的工作原理（必要时可以画图说明）。
2、(6分)简述氨压缩制冷循环主要步骤和设备（可用图说明）
六、计算题(共21小题，265分)
1、(18分)有一氨压缩制冷循环装置，其制冷量为80000kJ/hr。
发器。请:
（1）在T-S 图上表示此循环过程；4分）（
（2）计算压缩机消耗的功率（kw）（4分）；
（3）计算制冷系数；4分）（氨的蒸发温度是
243K，经可逆绝热压缩后，冷凝至303K，过冷到298K, 再经节流阀节流后，回蒸
（4）如压缩过程不是可逆绝热压缩，等熵效率η =0.8，其余条件不变，试计算压
缩机消耗的功率（kw）和此装置制冷系数，并在（1）的T-S 图上标出此过程。（6分）
已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644 kJ/kg和1966 kJ/kg，凝器出口过冷氨的冷
焓是540 kJ/kg.
2、(20分)设一制冷能力（冷冻量）为50000 kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15C，
冷凝温度25C ，过冷度为5C 。假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。求（1）在T-S图上表示此循环过程；（5分）
（2）每小时制冷剂的循环量（5分）
（3）压缩机功耗；（5分）
（4）循环制冷系数。（5分）
（已知压缩机进口处氨的焓为1644 kJ/kg，如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866
kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）
3、(12分)设一制冷能力（冷冻量）为41800 kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15C，
冷凝温度25C ，过冷度为5C 。假设压缩机绝热不可逆运行，其等熵效率为80%。求
（1）在T-S图上表示此循环过程；（3分）
（2）每小时制冷剂的循环量（3分）
（3）压缩机功耗；（3分）
（4）循环制冷系数。（3分）
（已知压缩机进口处氨的焓为1644 kJ/kg，如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866
kJ/kg，冷凝器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）
5、(13分)（13分）设有一制冷能力（冷冻量）为41800 kJ/h的氨冷冻循环装置，蒸发温度-15
℃，冷凝温度25 ℃，过冷度为5℃。假设压缩机可逆绝热运行，膨胀为节流（等焓）过程。求：
1）在T-S图上表示此循环过程；2）每小时制冷剂的循环量；3）压缩机功耗；
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4）循环制冷系数。（已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644 kJ/kg，1866 kJ/kg，冷凝
器出口过冷氨的焓是514.6 kJ/kg.）
6、(12分)（12分）在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和方向），并说明过程特
点：如ΔG=0
（1）饱和液体节流膨胀；
（2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；
（3）从临界点开始的等温压缩；
（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。
7、(8分)某人称其设计了一台热机，该热机消耗热值为42000kJ·kg 的燃料30kg·h ，可以产
生的输出功率为170kW。该热机的高温与低温热源分别为670K和330K。试判断此热机是否合理。
8、(12分)某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为2.0MPa，400℃，排出的气体为
0.035MPa饱和蒸汽，若要求透平机产生3000kW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？
其热力学效率是等熵膨胀效率的多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。
9、(12分)有一氨压缩制冷循环装置，制冷量为100000kJ/hr。的蒸发温度是243K，其氨
经可逆绝热压缩后，冷凝至303K，过冷到298K,再经节流阀节流，回蒸发器。试计算:
1）在T-S图上表示此循环过程；
（2）每kg氨制冷量；
（3）单位时间制冷剂的循环量和压缩机理论功率（kw）；
（4）制冷系数。
已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644 kJ/kg和1966 kJ/kg，冷凝器出口过冷氨
的焓是540 kJ/kg。
10、(12分)（12分）在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和方向），并说明过程
特点：如ΔG=0
（1）饱和液体节流膨胀；
（2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；
（3）从临界点开始的等温压缩；
（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。
11、(12分)有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h，氨蒸发温度是243 K, 蒸发器出
口的氨饱和蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K，过冷到298K，再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器。
问：
（1）如果压缩机进、出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg，冷凝器出口过
冷氨的焓是540kJ/kg，试求压缩机的理论功率和装置的制冷系数。（5分）
（2）如果将氨的蒸发温度调整到253K，压缩过程仍为可逆绝热压缩，其余条件不
变，试问压缩机的理论功率有何变化，为什么？此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg
和1912kJ/kg。（3分）
（3）在T--S图上标出（1）（2）二循环过程。、（4分）
12、(10分)在25℃时，某气体的P-V-T可表达为PV=RT+6.4×10P，在25℃，30MPa时将该气体
进行节流膨胀，向膨胀后气体的温度上升还是下降？
13、(12分)将典型的蒸汽压缩制冷循环的T-S图分别在P-H图和H-S图上表示出来。
14、(12分)某蒸汽压缩制冷循环，制冷量Q为3×10kJ·h，蒸发室温度为-15℃，冷凝器用水
冷却，进口为8℃。若供给冷凝器的冷却水量无限大时，计算制冷循环消耗的最小功为多少？如
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果冷凝器用室温（25℃）空气冷却时，其消耗的最小功又是多少？
15、(8分) 实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程，为何采用节流阀而不用膨胀机？如果用膨胀
机，请在T-S图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功？
16、(10分)20．某压缩制冷装置，用氨作为制冷剂，氨在蒸发器中的温度为-25℃，冷却器中的
压力为1.0MPa，假定氨进入压缩机时为饱和蒸汽，而离开冷凝器时为饱和液体，每小时制冷量
Q为1.67×10kJ·h。
求：（1）所需的氨流率；
（2）制冷系数。
17、(12分)21．有一氨压缩制冷机组，制冷能力Q为4.0×10KJ·h，在下列条件工作：蒸发
温度为-25℃，进入压缩机的是干饱和蒸汽，冷凝温度为20℃，冷凝过冷5℃。
试计算：
（1）单位重量制冷剂的制冷能力；
（2）每小时制冷剂循环量；
（3）冷凝器中制冷剂放出热量；
（4）压缩机的理论功率；
（5）理论制冷系数。
18、(12分)22．压缩机出口氨的压力为1.0MPa，温度为50℃，若按下述不同的过程膨胀到0.1MPa，试求经膨胀后氨的温度为多少？
（1）绝热节流膨胀；
（2）可逆绝热膨胀。
19、(16分)某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水，由泵从0.035Mpa加压至1.5Mpa 进入锅炉，蒸汽离开锅炉时被过热器加热至280℃。
求：(1) 上述循环的最高效率。
(2) 在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率，以及离开锅炉的过热
蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡诺循环的效率。
(3) 若透平机是不可逆绝热操作，其焓是可逆过程的80%。
求此时的循环效率。
20、(12分)23.用简单林德循环使空气液化。空气初温为17℃，节流膨胀前压力P为10MPa，节
流后压力P为0.1MPa，空气流量为0.9m·h（按标准状态计）。求：
（1）理想操作条件下空气液化率和每小时液化量；
（2）若换热器热端温差为10℃，由外界传入的热量为3.3KJ·kg，向对液化量的影响如何？
空气的比热Cp为1.0 kJ·kg·K。
T2
P 3P
1
45
S
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参考答案
一、选择题(共43小题，43分)
1、(1分)C
2、(1分)A
3、(1分)C
4、(1分)A
5、(1分)D
6、(1分)C
7、(1分)B
8、(1分)B
9、(1分)A
10、(1分)B
11、(1分)B
12、(1分)B
13、(1分)A
14、(1分)A
15、(1分)B
16、(1分)A
17、(1分)D
18、(1分)B
19、(1分)A
20、(1分)C
21、(1分)B
22、(1分)D
23、(1分)D
24、(1分)B
25、(1分)D
26、(1分)C
27、(1分)B
28、(1分)A
29、(1分)D
30、(1分)A
31、(1分)C
32、(1分)D
33、(1分)D
34、(1分)B
35、(1分)C
36、(1分)C
37、(1分)D
38、(1分)C
39、(1分)C
40、(1分)B
41、(1分)A
42、(1分)B
43、(1分) D
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二、填空题(共2小题，2分)
1、(1分)蒸汽压缩制冷，吸收制冷
三、判断题(共2小题，2分)
1、(1分)√
2、(1分)√
四、名词解释(共2小题，2分)
1、(1分)A
2、(1分)A
五、简答题(共3小题，16分)
1、(5分)蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成。
1
过
热器
透
平
机
2
冷
凝
器
水泵
3
3
4
后。
1
2
4水在水泵中被压缩升压。
1 进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽
锅炉 2 进入透平机膨胀作功。
3 作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成
水，再回到水泵中，完成一个循环。
4
六、计算题(共21小题，265分)
2’
2
4
T
4’
5
S 3
1
1、(18分)（1）如右图
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（2）q= h 1-h5=1644 - 540 = 1104 kJ/kg
w = h2 - h1 = 1966 -1644 = 322 kJ/kg
G = Q / q= 80000/1104 =72.46 kg/hr
W= wG = 322*72.46 = 23333 kJ/hr = 6.481kW
（3）ξ= q / w= 1104/322 = 3.43
（4）η =0.8 = w / w ac = 322 / w ac ，w ac= 402.5 kJ/kg W= wG = 402.5*72.46 = 29170 kJ/hr = 8.101 kW ξ= q / w= 1104/402.5 = 2.74
2’
2
4
T
4’
5
S 3
1
2、(20分)
η=( H ? H)
;
( H '? H)
1）如左图
H ' = H+ ( H ? H) /η = 1644 + (1866 ? 1644) / 0.8 = 1921.5KJ / Kg
2)m =Q / q= 50000 /( H? H ) = 50000 /(1644 ? 514.6) = 44.27 Kg / h
3) P= mW= m( H '? H) = 44.27(1921.5 ? 1644) = 12284.9 KJ / h = 3.41KW
4)ε = q/ W= ( H? H ) /( H '? H) = (1644 ? 514.6) /(1921.5 ? 1644) = 4.07
2’
2
4
T
4’
5
S 3
1
3、(12分)
η=( H ? H)
;
( H '? H )
1）如左图
H ' = H + ( H ? H ) / η = 1644 + (1866 ? 1644) / 0.8 = 1921.5 KJ / Kg
2)m =Q / q= 41800 /( H ? H ) = 41800 /(1644 ? 514.6) = 37 Kg / h
3) P= mW= m( H '? H ) = 37(1921.5 ? 1644) = 10267.5 KJ / h = 2.85 KW
4)ε = q/ W= ( H ? H ) /( H '? H ) = (1644 ? 514.6) /(1921.5 ? 1644) = 4.07
5、(13分)1）如右图
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2) m =Q / q= 41800 /( H ? H ) = 41800 /(1644 ? 514.6) = 37 Kg / h 3) P= mW = m( H ? H ) = 37(1866 ? 1644 ) = 8214 KJ / h = 2.28 KW 4)ε = q/ W= ( H ? H ) /( H ? H ) = (1644 ? 514.6) /(1866 ? 1644 ) = 5.08
2
4
T
4’ 5
S
3
1
6、(12分)
解：
(1) ?H=0 (2) ?S=0 (3) ?T=0 (4) ?P=0
7、(8分)解：从已知的条件，我们可以计算出该热机的效率，以及卡诺热机的效率，然后比较 两者的大小。
η=
热机的效率
卡诺热机效率
卡诺热机是效率最高的热机，显然该人设计的热机不合理。
8、(12分)解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示，焓、熵值从附录水蒸汽表中查到，
按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，ΔH=Q -W 则 m (H ? H ) = 5%W ? W = ?0.95W
W170 == 0.486 Q 42000 × 30
3600
T ?T670 ? 330 η= == 0.508 T670 Thank you for your support !
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m= 蒸汽流量
按本题意，等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值， 即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合，从附录查得饱和蒸汽的熵 从饱和水性质表查得饱和液体的熵，
设空气中气相重量百分含量为x, 则7.1271=7.7153×x+(1-x)×0.9875 x=0.9126解得 空气的焓值 H=x×H+（1-x ）H =0.9126×2631.4+(1-0.9126)×304.25=2428.0kJ·kg 定熵效率
? 0.95W? 0.95 × 3000 × 3600
= 16650.4kg ? h =
H ? H2631.4 ? 3247.6 S = 7.7153kJ ? kg K
，
S = 0.9875 kJ ? kg ?K
T
4
2 1 6
5
3
S
9、(12分)①每kg 氨制冷量 q = 1644 - 540 = 1104 kJ/kg ， 理论功耗w = 1966 -1644 = 322 kJ/kg ②制冷剂循环量 G=100000/1104 = 90.58 kg/h 理论功率N=90.58* 322/3600 = 8.102 kw ③制冷系数 ζ= 1104/322 = 3.43
10、(12分)解：
11、(12分)（1）W=322kJ/kg ，q=1104kJ/kg ，G = 90.58 kg/h ， N=8.102 kW
（2）W=254kJ/kg ，q=1118kJ/kg ，G = 89.44 kg/h ， N=6.310 kW ，ε=4.40，Δ N=-1.79kW 12、(10分)解；判断节流膨胀的温度变化，依据Joule-Thomson 效应系数μ。 由热力学基本关系式可得到：
μ=
(?T )
= (?P)
T( ?V )?V ?T
C 将P-V-T 关系式代入上式， PV = RT + 6.4 × 10 P →
V= RT
+ 6.4 × 10 P ，其中
( R?V
)=
P?T
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μ=
T× R ?V RT ? PV ? 6.4 ×10 ? 6.4 ×10 P===<0 CP×C CC 可见，节流膨胀后，温度比开始为高。 13、(12分)解：压缩机的可逆绝热过程是等熵过程，节流过程常可看作为等焓过程，则循环可
用如下P-H 和H-S 图表示。
P
3
2
H
2 1
3
4
S
4 1
H
14、(12分)解：首先需要明确的是：在所有的制冷循环中，逆卡诺循环的制冷效率最高，即功 耗最小。循环效率有如下的关联式：
ξ= T(蒸发温度)Q (制冷量)
=
T(冷凝温度) ? TW (净功) 按照传热原理，如果进出冷却器的冷却水量无限大，则不仅冷却水进出口温度接近相同， 而且被冷介质的温度也相同。因此
当冷却水量无限大时，冷凝温度T=(8+273)K ，
所以最少净功 当冷凝器用空气冷却时，冷凝温度近似等于室温25℃
W N = (8 + 273) ? (?15 + 273)
× 3 × 10 4 = 2674.4 KJ ? h ?1
? 15 + 273
最小净功 由计算结果可见，冷却温度越低，消耗功越小。但是空气冷却所用设备简单，如家用空调器， 冰箱采用散热片空气冷却，不过它们的能耗要比水冷却高许多。
15、(8分)解：制冷装置的膨胀过程，采用节流元件（如阀、孔板等）主要考虑到节流设备简单， 装置紧凑。对于中小型设备而言，这个膨胀功是不值得回收的，功量不大，但是设备投资要增 加许多。因此，大多不采用膨胀机。
在下面的T-S 图上，节流元件膨胀过程如3→4，是等焓过程，而膨胀机膨胀过程如3→4′， 是等熵过程。
膨胀机回收的功量如阴影部分积分。
W= ( 25 + 273) ? ( ?15 + 273)
× 3 × 10 = 4651.2kJ ? h
? 15 + 273
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T
2
3
4′
4
1
S
16、(10分)解：通过NH 的P-H 图可查到各状态点焓值。
按照题意，氨进入压缩机为饱和状态1，离开冷凝器为饱和状态3。 氨在蒸发器中的过程即4→1H=1430KJ·kg H=1710KJ·kg
氨在冷凝器中的过程即2→3，H=H=320KJ·kg
QQ1.67 × 10 G==== 150.5kg ? h q H ? H 1430 ? 320 氨流率
qH ? H 1430 ? 320 1110 ξ= = === 3.96
? WH ? H 1710 ? 1430 280 制冷系数 P 1.0MPa
-25℃
4
3 2 1
注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置，然后在P-H 图或T-S 图上查到 相应的焓（或温度、压力）值，进行计算。
17、(12分)解：首先在P-H 图（或T-S 图）上按照已知条件定出各状态点。 查得 H=1430KJ·kg H=1680KJ·kg
冷凝出来的过冷液体（过冷度为5℃）状态3′的决定：假设压力对液体的焓值几乎没有影响， 从状态3沿着饱和液体线向下过冷5℃，找到3′′，用此点的焓值近似代替3′的焓值，由于过冷度 是有限的，实际上3′和3′′很接近，不会造成太大的偏差。3′′→4仍为等焓膨胀过程， H=H=270kJ·kg
制冷能力 q=H-H=1430-270=1160KJ·kg
Q4 × 10
G=== 34.5kg ? h q1160
制冷剂循环量
冷凝过程即2→3′，放出热量Q=（H-H ）G=34.5(270-1690)=-48645KJ·h Thank you for your support !
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G ( H ? H ) 34.5(1680 ? 1430)
== 2.40kW 压缩机功率 H ? H 1430 ? 270 1160 ξ= === 4.64 H ? H 1680 ? 1430 250 制冷系数 N=
绝热节流膨胀过程是等焓过程，从P-H 图上沿着等焓线可找到终态2为0.1MPa18、(12分)解：（1） 温度为30℃。
P
1MPa
1.0 0.1
2’
-33℃
2 50℃ 30℃ 1
H
（2）可逆绝热膨胀过程是等熵过程，同样沿着等熵线可找到终态2′为0.1MPa 时，温度为-33 ℃。
(1) 各状态点的热力学性质，可由附录水蒸汽表查得19、(16分)解：
H = 303.46 KJ ? kg
H ? H = ∫ VdP = V ( P? P) =1.0245 × 10 × (1.5 ? 0.035) × 10 = 1.5kJ ? kg H = 303.46 + 1.5kJ ? kg （由于液体压力增加其焓增加很少，可以近似 H = H ）
H = 2992.7 KJ ? kg S = 6.8381 kJ ? kg ? K
该循环透平机进行绝热可逆操作，增压泵也进行绝热可逆操作时效率最高。 S = S = 6.8381 ，由0.035Mpa ，查得 气相，
S = 7.7153kJ ? kg ? K S = 0.9852 kJ ? kg （查饱和蒸汽性质表） （查饱和水性质表内插）
液相， 气相含量为x
?K
S = x × S + (1 ? x ) S = x × 7.7153 + (1 ? x ) × 0.9852 = 6.8381 x = 0.87
H = x ? H + (1 ? x) H = 0.87 × 2631.4 + (1 ? 0.87) × 303.46 = 2328.77kJ ? kg
η=
H ? H 2992.7 ? 2328.77 == 0.247 H ? H2992.7 ? 303.96
冷凝器压力0.035Mpa ，饱和温度为72.69℃；锅炉压力1.5Mpa ，饱和温度为198.32℃。卡诺 循环运行在此两温度之间，卡诺循环效率 T ? T198.32 ? 72.69
== 0.267η= 198.32 + 273T
若卡诺循环运行在实际的二个温度之间，其效率为
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η= T? T
T
=
280 ? 72.69
= 0.375
280 + 273
(3)不可逆过程的焓差为0.80(H-H)，而吸收的热仍为H ? H ，因此效率
η=0.80( H ? H )
= 0.80 × 0.247 = 0.198
H ? H
20、(12分)解：简单的林德循环T-S图如上表示：对于空气从T-S图上可查得各状态点的焓值
状态点1
2
0性状
过热蒸汽
过热蒸汽
饱和液体
T／K
290
290
P／MPa
0.1
10
0.1
H／KJ·kg
460
435
42 x=
（1）理论液化量H ? H 460 ? 435 25
=== 0.06
H? H 460 ? 42 418
（kg液体／kg空气）
0.9m 3 ? h ?1
G== 40.2mol ? h ?1
22.4 × 10 ?3 m 3 ? mol ?1空气流量
液化量：
（2）外界热量传入造成冷量损失Q，
Q=3.3KJ·kg
换热器热端温差造成热交换损失Q，
Q=Cp×ΔT=1.0×10=10KJ·kg
实际液化量
G × x= 40.2 × 29 × 0.06 = 70 g ? h
x= H ? H ? Q? Q
H? H
=
360 ? 435 ? 10 ? 3.3
= 0.028kg ? kg
460 ? 42
实际液化量：
G × x= 40.2 × 29 × 0.028 = 32.6 g ? h
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化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?
关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，
化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（A 卷） 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式：闭卷 一、填空题（24分，每空1.5分） 1、写出热力学基本方程式dU= ；dA = 。 2、几个重要的定义公式： A= ； H= ；G=__________。 3、对理想溶液，ΔH=_______，ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述（用微分形式）： 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括： 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式： 。 8、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案） 1、纯物质的第二virial 系数（ ） A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随A 浓度的减小而减小，则B 的偏摩尔体积将随A 浓度的减小而（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不变 D 、不一定 4、关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 （ ） A 、活度是相对逸度，校正浓度，有效浓度； B 、理想溶液活度等于其浓度。 C 、活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。 D 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。 为混合物的逸度）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２ Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11 6、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ） A 、纯物质无偏摩尔量。 B 、T 与P 一定，偏摩尔性质就一定。
化工热力学习题集(附标准答案)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表： 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（C ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ A ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ A ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ B ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ????????? =- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体 的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案
化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相 等，初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态 压力相等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 二、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， U =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。
一．选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就是任何两强度性质的函数 2、T 温度下的过冷纯液体的压力P (A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程,装置所产生的功为24kJ,则流体的熵变( A ) A 、大于零 B 、小于零 C 、等于零 D 、可正可负 5、 Henry 规则( C ) A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、填空题(每题2分,共10分) 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃,其等压平均热容为75、31J/mol,则此过程的焓变为 (1882、75)J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0、193,临界压力为p c ＝3、797MPa,则在Tr ＝0、7时的蒸汽压为 ( 0、2435 )MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传递,其等于热容为Cp,则ExQ 的 计算式为(00(1)T xQ p T T E C dT T =-? )。 5. 指出下列物系的自由度数目,(1)水的三相点 0 ,(2)液体水与水蒸汽处于汽液平衡 状态 1 三、简答题:(共30分) 1. 填表(6分)
第二章 2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为0.1246m 3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K 方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V =0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol 查附录二得甲烷的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程 P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa (2) R-K 方程 22.5 22.5 6 0.52 6 8.314190.60.427480.42748 3.2224.610 c c R T a Pa m K mol P - ?== =???? 531 68.314190.60.08664 0.08664 2.985104.610 c c RT b m mol P --?===??? ∴() 0.5RT a P V b T V V b = --+ ()()50.555 8.314323.15 3.222 12.46 2.98510323.1512.461012.46 2.98510---?= - -???+? =19.04MPa (3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===＜2 ∴利用普压法计算，01Z Z Z ω=+ ∵ c r ZRT P P P V = = ∴ c r PV Z P RT = 65 4.61012.46100.21338.314323.15 c r r r PV Z P P P RT -???===? 迭代：令Z 0=1→P r0=4.687 又Tr=1.695，查附录三得：Z 0=0.8938 Z 1=0.4623 01Z Z Z ω=+=0.8938+0.008×0.4623=0.8975 此时，P=P c P r =4.6×4.687=21.56MPa 同理，取Z 1=0.8975 依上述过程计算，直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小，迭代结束，得Z 和P 的值。 ∴ P=19.22MPa 2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为1480.7cm 3/mol 。 解：查附录二得正丁烷的临界参数：T c =425.2K P c =3.800MPa V c =99 cm 3/mol ω=0.193
模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ ） 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ） >()T P s <()T P s = ()T P s T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ） >() T P s <() T P s =() T P s 纯物质的第二virial 系数B （ ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ ） 第三virial 系数 第二virial 系数 无穷项 只需要理想气体方程 液化石油气的主要成分是（ ） 丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） 饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积 无物理意义 偏心因子的定义式（ ） 0.7lg()1s r Tr P ω==-- 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- 1.0 lg()s r Tr P ω==- 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ???? ?????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ????????? = ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ????????? =- ? ? ?????????? 关于偏离函数MR ，理想性质M*，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. * R M M M =- D. *R M M M =+ 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。（D ）强度性质无偏摩尔量 。 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX2 = 0 b. X1dln γ1/dX 2+ X2 dln γ2/dX1 = 0 c. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX1 = 0 d. X1dln γ1/dX 1– X2 dln γ2/dX1 = 0 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）的偏摩尔量。 16 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将：( ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 17．下列各式中，化学位的定义式是 ( ) 18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 。 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,]) ([.)([.])([.)([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。 （D ）强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 13． 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ B ） A.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关 B ．偏摩尔焓等于化学位 C ．偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状 态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， 0=U ?，0=T ?，0=H ?，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等， 初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 6. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 三、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临 界流体。） 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自 由度是零，体系的状态已经确定。）
第4章 非均相封闭体系热力学 一、是否题 1. 偏摩尔体积的定义可表示为{}{}i i x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠? ??? ????=???? ???=,,,,?。 2. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。 4. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。 6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。 7. 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。 8. 对于理想溶液的某一容量性质M ，则__ i i M M =。 9. 理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ?? =?。 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积 之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。 11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、热力学 能、吉氏函数的值不变。 12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关。 13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其总体积为 30 cm 3。 14. 纯流体的汽液平衡准则为f v =f l 。
15. 混合物体系达到汽液平衡时，总是有l i v i l v l i v i f f f f f f ===,,??。 16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有 ∑= i i t M n M 。 17. 对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry 规则，则在相同的浓度范围内 组分1符合Lewis-Randall 规则。 18. 二元混合物，当01→x 时，1*1→γ，∞→11γγ，12→γ，∞=2*2/1γγ。 19. 理想溶液一定符合Lewis-Randall 规则和Henry 规则。 20. 符合Lewis-Randall 规则或Henry 规则的溶液一定是理想溶液。 21. 等温、等压下的N 元混合物的Gibbs-Duhem 方程的形式之一是 0ln 0 =??? ? ??∑ =i i N i i dx d x γ。（错。0ln 0 =??? ? ??∑ =j i N i i dx d x γ，N j ~1∈） 等温、等压下的二元混合物的Gibbs-Duhem 方程也可表示成0ln ln * 2 211=+γγd x d x 。 22. 二元溶液的Gibbs-Duhem 方程可以表示成 () () ?? ???????=-==? ? ? ======)1() 0()1()0(210 121111111ln x P x P E x T x T E x x T dP RT V P dT RT H dx 常数常数γγ 23. 下列方程式是成立的：（a ）111 1ln ?ln f f RT G G -=-；(b) 1111ln ln γ+=-x RT G G l l ；(c)v l v l f f RT G G 1111?ln ?ln -=-；(d)???? ??=→1111?lim 1x f f x ；(e)??? ? ??=→110,1?lim 1x f H x Solvent 。 24. 因为E H H =?，所以E G G =?。 25. 二元溶液的Henry 常数只与T 、P 有关，而与组成无关，而多元溶液的Henry 常数则与T 、 P 、组成都有关。
化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.3146734.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106 ＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6 ＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2 ＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3 ·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3 ·mol －1 所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为 Tc ＝304.2K Pc ＝7.376MPa ω＝0.225
《化工热力学》试题（一） 一、填空题（10分）： 1. 纯物质的P-V-T 图上，高于临界压力和临界温度的区域称为 。 2. 写出偏摩尔性质i γln 对应的溶液性质 。 3. 工作于温度为T 1的高温热源和温度为T 2的低温冷源之间的可逆热机的效率为 。 4. 理想溶液混合过程的=?id H 。 5．对于二组分汽液两相平衡体系来说，其体系的自由度为 。 二、判断题（14分） 1. 理想气体混合物就是一种理想溶液。（ ） 2. 三参数对应态原理由于两参数对应态原理是因为前者适用于任何流体。（ ） 3. 吸热过程一定使系统熵增，反之熵增过程也是吸热过程。（ ） 4. 纯物质的气液平衡常数K ＝１。（ ） 5. 对于一个绝热不可逆过程，可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵的变化。（ ） 6. 混合物气液相图中的泡点曲线表示的是饱和气相，而露点曲线表示的是饱和液相。 （ ） 7. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。（ ） 三、选择题（16分） 1. 对于一给定的物质来说，virial 方程中的virial 系数与（ ）有关。 A ．温度 B ．压力 C ．密度 D ．体积 2．对于一均相物质，其H 和U 的关系为 A ．U H ≤ B ．U H > C ．U H = D ．不能确定 3．气液平衡关系i S i i x P Py =的适用条件是： A ．无限制条件 B ．低压条件下的非理想液相 C ．理想气体和理想溶液 D ．理想溶液和非理想气体 4．已知乙炔在7.0=r T 时，其对比饱和蒸汽压为0.0655，则乙炔的偏心因子为： A ．0.195 B ．0.184 C ．0.084 D ．0.127 5．偏心因子是从下列定义的：
第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情 况下的摩尔体积id V 为 33168.314(400273.15) 1.381104.05310id RT V m mol p --?+= ==??? （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1） 其中 2 2.50.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =, c p =，将它们代入 a, b 表达式得
2 2.5 6-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??==???? 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m mol --??==??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 5168.314673.15 2.9846104.05310 V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?-??????+? 355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为 3535 20.56335355 331 3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近 似为 3311.39010V m mol --=?? （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为 ()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++-
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 ；
模拟题一 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ c ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ a ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ a ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ a ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ a ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。