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-)
石大远程在线考化工热 力学 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
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
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)
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 =??
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）
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
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
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:
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：
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。
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？ ? ? ? ?
北京化工大学2013——2014学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷(参考答案附评分标准) 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 一、（2?7=14分）正误题（正确的画○，错误的画×，标在[ ]中） ［ × ］方程dH=TdS+VdP 仅能用于可逆过程。 ［ × ］对于理想溶液，混合过程的所有性质变化均为零。 ［ ○ ］理想气体经绝热压缩后再冷却至初始温度，即使该过程不可逆，其取走的热量也等于压缩机所做的功（忽略流体动能与位能的变化）。 ［ × ］混合物中组分的逸度系数值与其标准态的选取有关。 ［ ○ ］理想气体的混合物是理想溶液，符合Lewis-Randall 规则。 ［ ○ ］无论液态水的温度高于或低于环境温度，其值都大于零。 ［ ○ ］化学反应平衡常数K 与压力无关。 [注] 用 √ 表示正确者暂不扣分 二、（5?3=15分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） 1. 在热力学中为何要引入混合规则？列出两种常见的混合规则。 【解】将混合物视为虚拟纯物质，就可以沿用纯物质的状态方程，而其虚拟参数与组成有关，需要通过混合规则实现。（点出虚拟纯物质，语意通顺者给3分） 常见的混合规则如：m i j ij i j a y y a =∑∑，m i i i b y b =∑（每项给1分，可不限于上述形式，为组 成和纯物质参数的函数即可。答Kay 规则中方程亦可。） 2. 下图示意了纯组分体系沿等压线发生汽液相变时的V-T 图，试画出对应的G-T 示意图， 注意斜率的正负与相对大小，并说明你的根据。 【解】图形正确并标出如下特征者给5分（特点1给1分，2-3各2分，未正确说明根据者扣1-2分；未标出特点4者不扣分，）： 1. 沸点处G 相等, （G l =G v ）
期末复习题化工热力学 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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P c =,处在P r =时，甲烷的压力为。 A． B． MPa； C． 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。 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 R的概念是表示什么差别的。 A．真实溶液与理想溶液 B．理想气体与真实气体
C ．浓度与活度 D ．压力与逸度 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 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 8．关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ） A.判断新工艺的可行性。 B.反应速率预测。 C.化工过程能量分析。 D.相平衡研究 9. 对于流体混合物，下面式子错误的是 。 A 、 i i i V P U H += C 、理想溶液的i i V V = i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 10．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。 。 A ．正确 B ．错误 11．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 12．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 。 A ．(S/V)T =R/(v-b) B ．(S/V)T =-R/(v-b) C ．(S/V)T =R/(v+b) D ．(S/V)T =P/(b-v)
第1题水处于饱和蒸气状态，其自由度为 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第2题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。 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第3题经历一个不可逆循环过程，体系工质的熵 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第4题范德华方程与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 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第5题可以通过测量直接得到数值的状态参数是 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第6题处于平衡的气体的摩尔体积vg和液体的摩尔体积vL的关系为 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：
第7题随着温度的增加，处于平衡的气体的摩尔体积vg和液体的摩尔体积vL的变化规律为 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第8题处于临界点的平衡的气体和液体 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第9题超临界流体是下列条件下存在的物质 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第10题对应态原理认为，在相同的对比态下，所有物质表现出相同的性质。即 您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第11题关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注： 第12题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 您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：
石大远程在线考化工热 力学 Revised as of 23 November 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。
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 =46.0*10-1MPa, 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）
R-K 方程：() b v v T a b v RT p +--=5.0 () 25.0665 .25.223409.16106.49.3643146.842748.042748.0-???=???==mol K Pa m p T R a c c () 1356107145.5106.49.3643146.808664.008664.0--??=???==mol m p RT b c c 由上表又知道摩尔体积v ，故根据R-K 方程，用excel 可分别计算得到各温度下的压力值P 1： 温度 （℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 温度（K ） 233 243 253 263 273 283 293 303 313 323 压力P （1*10-1MPa ） 1.4196 2.1248 3.0631 4.3134 5.8485 7.7868 10.1791 13.0821 1 6.5231 20.5680 摩尔体积v (1*10-5m 3/mol) 54560.928 26948.032 19520.912 14403.984 10810.352 8235.056 6354.080 6354.080 4952.816 3879.776 温度 （℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 压力P （1*10-1MPa ） 1.4196 2.1248 3.0631 4.3134 5.8485 7.7868 10.1791 13.0821 1 6.5231 20.5680 计算压力 P 1(1*10-1MPa) 1.0288 2.1706 3.1182 4.3903 6.0679 8.2505 11.0602 11.4412 15.1467 19.9288
北京化工大学2014——2015学年第一学期 《化工热力学（双语）》期末考试试卷 课程代码C H E33500T 班级：姓名：学号：任课教师：分数： 题号一二三四五六总分得分 一、（28=16分）正误题（正确的画○，错误的画×，标在[ ]中）［○］气体混合物的维里系数仅为温度和组成的函数。 ［○］气体经节流阀膨胀后，温度可能降低或升高，这取决于其初态。［×］理想气体的焓和熵都与体系压力无关。 ［×］若绝热过程的熵增加，则其必然减少。 ［○］理想溶液中组分的逸度正比于其摩尔分数。 ［×］若某二元混合物形成共沸，则各组分的无限稀释活度系数必大于1。［○］饱和液体经过可逆绝热膨胀达到更低压力，部分液体必然会汽化。［×］二元VLE体系的泡点曲线对应着饱和蒸汽混合物的状态。 二、（64=24分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） 1.简述如何利用水蒸气表计算500℃和4MPa下过热蒸气的逸度系数。[解] 根据逸度定义，等温下对纯组分有：dG=RTdlnf 积分得：RTln(f/f*)=G-G*=H-H*-T(S-S*)
其中上标*表示某参考状态，现取其为同一温度和足够低压（如P*=1kPa ）下的水蒸气，在水蒸气表中可查出上式中两个状态的焓和熵值，最后得到逸度系数：Φ=f/P=P*/P{e [H-H*-T(S-S*)]/RT]} 2. 简述何为偏摩尔性质，其与混合性质有何关系？ [解] 偏摩尔性质定义为：,,j i i i p T n nM M n RT ≠?? ? ??=? ? ?????? 混合性质定义为纯组分形成混合体系后性质的变化：mix i i i M M x M ?=-∑ 根据偏摩尔性质的加和性得到二者关系为：()i i i i M x M M =-∑ 3. 简述如何用三次型状态方程计算混合气体在一定温度T ，压力P 和组成y 下的摩尔体积（无须描述数值求解过程）。 [解] 一般混合流体都是将其视为虚拟的纯流体M ，再利用纯流体的状态方程计算，而该虚拟纯流体的参数需根据混合规则得到，对于三次型方程： ()()()() a T RT p V b V b V b εσ= - -++，其参数为a 和b ，虚拟纯流体的参数： M i i ij i j a y y a =∑∑ ，(1ij ij a k =-M i i i b y b =∑， 式中纯流体参数a ii 和b i 可通过临界性质得到： 22()(,)c r c R T a T T p ψαω=，c c RT b p Ω= 得到上述参数a M 和b M 后即可通过数值求解得到给定T 、P 下的摩尔体积V 。