第5章 干燥的习题解答
1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求: (1)湿空气中水汽的分压; (2)湿度;
(3)湿空气的密度。
解：（1）湿空气的水汽分压，V S p P ?=
由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 0.419.927.97V p KPa =?= (2) 湿度
0.6220.6227.970.118/507.97V
V
P H kg kg p P ?=
==--绝干气
（1） 密度
55
3
273 1.0131027360 1.01310(0.772 1.244)(0.772 1.2440.118)2732735010H t v H P +?+?=+??=+???
?
32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.118
0.493/2.27
H H H kg m v ρ++=
=湿空气 2．在总压101.33KPa 下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。
习题2附表
解：
上表中括号内的数据为已知，其余值由图H I -查得。 分题4的求解示意图如附图所示，其中A 为状态点。
3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求:
(1)1m 3原温空气在预热过程中始的变化; (2)1m 3原温空气在干燥器中获得的水分量。 解：（1）31m 原湿空气在预热器中焓的变化
当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时，由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气。 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时，由H I -图查出
174/I KJ kg =绝干气
1kg 绝干空气在预热器中焓的变化为：
744331I ?=-=/KJ kg 绝干气 原湿空气的比容为
5273 1.0131027320
(0.772 1.244)(0.772 1.2440.009)273273
H t v H P +?+=+??=+??
30.84m =湿空气/kg 绝干气
31m 原湿空气的焓变为 331
36.9/0.84
H I KJ m v ?==湿空气 （2）31m 原湿空气在干燥器中获得的水分
当01050,0.009/t C H H kg kg ===绝干气时，在H I -图上确定空气的状态点，由该点沿等焓线向右下方移动与80%?=的线相交，交点即为离开干燥器时空气的状态点。由该点读出空气离开干燥器时的湿度20.018H =/kg kg 绝干气 故31m 原湿空气在干燥器中获得的水分
3210.0180.009
0.0107/0.84
H H H kg m v --==原湿空气 4．.将t 0=25℃、0?=40%的常压新鲜空气,与由干燥器排出的t 2=50℃、2?=80%的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为1：3。试求:
(1)混合气体的温度和焓;
(2)现需将此混合温空气的相对湿度降至10%后用于干燥湿物料,应将空气的温度升至多少度。
解：（1）对混合气列湿度和焓的衡算，得
0234m H H H += （1）
0234m I I I += （2）
由附录查得025t C =时，水的饱和蒸汽压,3168.4o S p Pa =
050t C =时，水的饱和蒸汽压2,12340S p Pa = 当025t C =，050%?=时，空气的湿度和焓分别为
00,000,0.6220.6220.53168.4
0.009881013000.53168.4
S S
P H P P ????=
=
=--?/kg kg 绝干气
0000(1.01 1.88)2490I H t H =+?+
(1.01 1.880.00988)2524900.00988=+??+? 50.3=/KJ kg 绝干气
当250t C =，280%?=时，空气的湿度和焓分别为
22,222,0.6220.622123400.5
0.0.067101300123400.5
S S
P H P P ????=
=
=--?/kg kg 绝干气
2222(1.01 1.88)2490I H t H =+?+
(1.01 1.880.0672)5024900.0672=+??+?
224.1=/KJ kg 绝干气
将以上数据代入式子（1）、（2），即 0.0098830.06724m H +?= 50.33224.14m I +?=
分别解得 0.0529m H =/kg kg 绝干气 180.7m I = /kg kg 绝干气
由(1.01 1.88)2490m m m m I H t H =+?+并代如m H 及m I 的值解得44.15m t C = (2)加热到相对湿度为10％时，空气湿度不变
10.0529H =/kg kg 绝干气
水汽分压不变，则
1
1
0.6220.0529101.3P P =
-，解得 17.94p KPa =
由 17.97
0.01S
P ?=
=, 解得 79.7S P KPa = 查水的饱和蒸汽压表，得对应的温度为093.1t C =
1111(1.01 1.88)2490I H t H =+?+
(1.01 1.880.0529)93.124900.0529=+??+?
235.01=/KJ kg 绝干气
5．采用如图所示的废气循环系统干燥湿物料,已知数据标于本题附图中。假设系统热损失可忽略,干燥操作为等始干燥过程。试求:(1)新鲜空气的耗量;(2)进入干燥器的湿空气的温度及焓;(3)预热器的加热量
。
解：（1）新鲜空气消耗量
11120
0.25/110020
w X kg kg w =
==--绝干物料
2225
0.05263/11005
w X kg kg w =
==--绝干物料 11(1)1000(10.2)800G G w kg =-=?-=绝干物料/h
蒸发水量 12()800(0.250.05263)157.9W G X X kg =-=?-=水/h 绝干空气用量 20()L H H W -= 20157.9
2760.5/0.06720.01
W L kg h H H =
==--绝干气
新鲜空气用量 0(1)2760.5 1.012788L H kg h +=?=新鲜空气/ （1） 由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等
12I I =
2(1.01 1.880.0672)5024900.0672I =+??+? 224.1=/KJ kg 绝干气
即：1(1.01 1.88)2490224.1m m H t H +?+=
将0.0529m H =/kg kg 绝干气代入上式，解出 183.26t C = （m H 的值在第4题中已解出）
所以，进入干燥器的湿蒸汽的温度为83.26C ，焓为224.1/KJ Kg 绝干气 （2） 预热器的加热量 1()P m m Q L I I =-
其中 442760.611042m L L kg ==?=绝干气/h
所以 511042(224.1180.7) 4.7910/133.1P Q KJ h KW =?-=?=
6. 干球温度t 0=26℃、湿球温度t w0=23℃的新鲜空气,预热到t l =95℃后送至连续逆流干燥器内,离开干燥器时温度t 2=85℃。湿物料初始状态为:温度1θ=25℃、含水量1w =15%;终了时状态为:温度2θ=25℃、含水量2w =0.2%。每小时有9200kg 温物料加入干燥器内。绝干物料的比热容c s =1.84KJ/(kg 绝干料·℃)。干燥器内无输送装置,热损失为580KJ/kg 汽化的水分。试求:
(1)单位时间内获得的产品质量;
(2)写出干燥过程的操作线方程,在H-I 图上画出操作线; (3)单位时间内消耗的新鲜空气质量; (4)干燥器的热效率。 解：操作流程示意图见本题附图1
（1）单位时间内获得的产品质量 111 1.5
0.01523/1100 1.5
w X kg kg w =
==--绝干物料 2220.2
0.002/11000.2
w X kg kg w =
==--绝干物料 绝干物料流量
11(1)9000(10.15)9062G G w kg =-=?-=绝干物料/h 12()9062(0.15230.02)119.9W G X X kg =-=?-=水/h 干燥产品流量
22(1)9062(10.02)9080G G X kg =+=?+=干燥产品/h （2）干燥过程的操作线
由250,t C =23wo t C =查出066/I KJ kg =绝干气，求出00.0157/H kg kg =绝干气 由195,t C =100.0157/H H kg kg ==绝干气,求出1138.6/I KJ kg =绝干气 热损失速度 580119.969542/L Q KJ h =?= 由焓的定义可计算出干燥器的焓分别为
'1111 1.84250.01523 4.1872547.6/S W I C X C KJ kg θθ=+=?+??=绝干物料
同理'
2
222 1.8434.50.02 4.18734.563.8/S W I C X C KJ kg θθ=+=?+??=绝干物料 对干燥器作水分衡算，得
21()L H H W -=
或 2(0.0157)119.9L H -= （1） 再对干燥器做物料衡算，得
'
'212
1()()L L I I G I I Q -=-+ 或 2(138.2)9602(63.847.6)69542L I -=?-+ (2)
联立（1）、（2）解得 4225.55100.0928H I -+?= (3)
上式为本题干燥操作的操作线方程。经过本题附图2的点B ，故任意设一H 值，如0.02H =，由式（3）求得131.5/I kJ kg =绝干气。
据此在附图2上标出点D ，过点D 及点B 的直线即为干燥过程的操作线。该线与265t C =的线交于点C ,点C 为空气离开干燥器的状态点，由点C 读出
20.023/H kg kg =绝干气，2126/I kJ kg =绝干气
（3）单位时间内消耗新鲜空气的质量 由式（1）得 2119.9119.9
171280.01570.0230.0157
L kg H =
==--绝干气/h
新鲜空气消耗量 00(1)17100(10.0157)17403/L L H kg h =+=?+=新鲜空气 （3） 干燥器的热效率 21(2490 1.88 4.187)
w t Q
θη+-=
其中 610()17128(138.666) 1.24310/P Q Q L I I kJ h ==-=?-=? 6
119.9(2490 1.8865 4.18725)
24.18%1.24310
η?+?-?=
=? 7．在一常压逆流转筒干燥器中,干燥某种晶状物料。温度t 0=25℃、相对湿度
0?=55%的新鲜空气经过预热器使温度升至t 1=85℃后送入干燥器中,离开干燥器时温度t 2=30℃。湿物料初始温度1θ=24℃、湿基含水量1w =0.037,干燥完毕后温度升到2θ=60℃、湿基含水量降为2w =0.002。干燥产品流量G 2=1000kg/h 。绝干物料比热容c s =1.507KJ/(kg 绝干料·℃)。转筒干燥器的直径D=1.3m,长度Z=7m 。干燥器外壁向空气的对流—辐射传热系数为35KJ/(m 2·h·℃)。试求绝干空气流量和预热器中加热蒸汽消耗量。加热蒸汽的绝对压强为180KPa 。 解：（1）绝干空气流量 1110.037
0.0384/11000.037
w X kg kg w =
==--绝干物料
2220.002
0.002/11000.002
w X kg kg w =
=≈--绝干物料 绝干空气流量 22(1)1000(10.002)998G G w kg =-=?-=绝干物料/h 水分蒸发量 12()998(0.03840.002)36.33W G X X kg =-=?-=水/h 由附录查出25C 时水的饱和蒸汽压为3168.4Pa ，故湿度为 00,03300,0.6220.6220.553168.4
0.0109101.310101.3100.553168.4
S S
p H p ????=
=
=?-?-?/kg kg 绝干气
对干燥器作水分的物料衡算，取1h 为基准，得
2(0.0109)36.33L H -= （1）
对干燥器做物料衡算，得
''
11122L LI G I LI GI Q -=++
其中1111(1.01 1.88)2490I H t H =+?+ (1.01 1.880.0109)8524900.0109=+??+?
114.7=/KJ kg 绝干气
2222(1.01 1.88)30249030.32546I H H H =+?+=+
题给 1.507/()S C KJ kg C =绝干物料
'1111 1.507240.0384 4.187244012/S W I C X C KJ kg θθ=+=?+??=绝干物料 题给235/()a KJ m h C α=
所以 120()()2
L a a t t
Q S t DL t ααπ+=?=-
8530
35(3.14 1.37)(25)32520/2KJ h +=????-= 将以上各值代入热量衡算式，得
2114.799840(30.32546)99890.932520L H L +?=++?+ (2) 联立式（1）、（2），解得
20.02261H =/kg kg 绝干气 3102I =/kg kg 绝干气
（2）预热器中加热蒸气消耗量
加热蒸气压强为180KPa ，由附录查出相应的汽化热为2214.3/KJ kg ，
116.6T C =,预热器中消耗热量的速度为
10()P Q L I I =-
其中 0(1.01 1.880.0109)2524900.010952.9/I KJ kg =+??+?=绝干气/h 所以 3102(114.752.9)191700/53.25P Q KJ h KW =?-== 加热蒸气消耗量191700
86.6/2214.3
kg h =
8．在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。已知物料的干燥面积为0.2m 2,绝干物料质量为15kg 。测得的实验数据列于本例附表中。试标绘干燥速率曲线,并求临界含水量X c 及平衡含水量X *。
习题8附表
解：以表中第1、2组数据为例计算如下：
开始时物料的干基湿含量 44.115
1.94/15X kg kg -=
=绝干物料， 终了时 3715
1.47/15
X kg kg -==绝干物料
蒸发的水份量 3744.17.1/W kg h ?=-=- 干燥时间的增量 0.200.2h τ?=-= 干燥速度 27.1
177.5/()0.20.2
W u kg m h S τ?-=
==-?? 与干燥速率对应的物料的平均湿含量为
1
(1.94 1.47) 1.705/2
X kg kg =?+=绝干物料
由上法计算的数据列于下表 )h
/kg 绝干物料 以X 为横坐标，u 为纵坐标绘图，从图中读出 临界含水量 1.24C X =/kg kg 绝干物料 平衡含水量 *0.13X =/kg kg 绝干物料
9．某湿物料经过5.5h 进行恒定干燥操作。物料含水量由X 1=0.35kg/kg 绝干料降至X 2=0.1kg/kg 绝干料。若在相同条件下,要求将物料含水量由X 1=0.35kg/kg 绝干料降至X ＇２=0.05k ｇ/kg 绝干料。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量Xc=0.15k ｇ/kg 绝干料、平衡含水量Ｘ*=0.04kg/kg 绝干料。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量(X-X *)成正比. 解：恒速干燥的干燥时间为 11'
()C C
G X X Su τ=
- 降速干燥阶段，干燥速率与物料的自由含水量*()X X -成正比。 因此， *()C X C u k X X =-
降速干燥的干燥时间为 ***2**
22''
ln ln C C C C X X X X X X X G G S u X X Sk X X
τ---==--
总干燥时间为 *112**
2'(ln )C
C X C X X X X G Sk X X X X τττ--=+=+-- 将第一次干燥实验的数据代入，得
'0.350.150.150.04
5.5(ln )0.150.040.10.04
X G Sk --=
+-- 于是
'
2.27X
G Sk = 第二次干燥时间
由于第二次干燥实验的条件与第一次相同，即所有定性的参数均不变，所以 0.350.150.150.04
2.27(
ln )9.570.150.040.050.04
h τ--=?+=--
10．对lOkg 某温物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥,物料平铺在0.8m×lm 的浅盘中,常压空气以2m/s 的速度垂直穿过物料层。空气t=75℃,H =0.018kg/kg 绝干气,物料的初始含水量为X 1=025Kukg 绝干料。此干燥条件下物料的X c =0.1kg/kg 绝干料,r=0。假设阵速段干燥速率与物料含水量呈线性关系。试求:(1)将物料干燥至含水量为0.02kg/kg 绝干料所需的总干燥时问:(2)空气的t 、H 不变,而流速加倍,此时将物料由含水量0.25kg/kg 绝干料干燥至0.02kg/kg 绝干料需1.4h,求此干燥条件下的X e 。 解：（1）恒速段干燥速率 ()C w tw
u t t r α
=
-
由空气75,0.018/t C H kg kg ==绝干气，查H I -图得34w t C =相应水的汽化热 2416/tw r KJ kg =，空气对物料的对流传热系数
0.371.17(')L α=
湿空气的质量速度 '3600H L μρ= 湿空气密度 1H H
H
v ρ+=
湿空气的比容 273101.3
(0.772 1.244)273H t v H P
+=+?
?
27375
(0.772 1.2440.018)1273
+=+??
? 31.013m =湿空气/kg 绝干空气
310.018
1.005/1.013
H kg m ρ+=
＝湿空气湿空气 2'36002 1.0057236/()L kg m C =??=湿空气
0.3721.17(7236)31.35/()W m C α== 32
3
31.35(7534)0.53210/()241610
C u kg m s -=
?-=?? 1110
'8110.25
G G kg X =
==++绝干物料 '8100.81G kg S ==?2绝干物料/m 降速干燥阶段时间
3
113
'10()(0.251) 2.825100.7850.53210
C C G X X s h Su τ-=
-=?-=?=? 降速段u X -为线性关系，故降速段干燥时间
**
2*
2'ln C C C X X X X G S u X X τ--=- 因为 *0X =，所以 23
0.10.1
10ln )3025.260.84080.532100.02
s h τ-=?
==? 总干燥时间为 120.07850.840 1.625h τττ=+=+= （2）空气流速加倍后 '2u u = 0.37'2αα=
'
0.370.37332220.532100.68810/()C
C u u kg m s --==??=?
'
10G kg S
=2绝干物料/m 恒速干燥时间为 '
11'
'()C C
G X X Su τ=
-
降速干燥时间为 ''
2'2
'ln C C C X G X Su X τ=
总干燥时间为 '
'
121'2
'()(ln )C C C C X G X X X Su X τττ=+=-+
即 '
''
3
101.43600()(0.25ln )0.688100.2C C C X X X -?=-+? 解得 '
0.121C
X =/kg kg 绝干物料 11．在常压间歇操作的厢式干燥器内干燥某种温物料。每批操作处理湿基含水量为159毛的湿物料500kg 物料提供的总干燥面积为40㎡。经历4h 后干燥产品中的含水量可达到要求。操作属于恒定干燥过程。由实验测得物料的临界含水量及平衡含水量分别为0.11kg 水/kg 绝干料及0.002kg 水/kg 绝干料。临界点的干燥速率为1kg 水/(㎡-h),降速阶段干燥速率线为直线。每批操作装卸物料时间为10min,求此干燥器的生产能力,以每昼夜(24h)获得的干燥产品质量计。 解：一批物料中的绝干空气流量
11'(1)500(10.15)425G G w kg =-=?-=绝干物料
'425
10.62540
G kg S ==2绝干物料/m 10.15
0.176/10.15X kg kg ==-绝干物料
恒速干燥阶段时间为 11'
()C C
G X X Su τ=
- 降速阶段干燥速率线为直线，所以降速段干燥时间为
**
2*
2'ln
C C C X X X X G S u X X τ--=- 总干燥时间为 **
121*2'
()()ln C C C X
X X G X X X X Sk X X τττ??-=+=
-+-??-?
? 代入已知数据得 20.110.002410.625(0.1760.11)(0.110.002)ln 0.002X ??
-=?-+-??-??
解得 20.00809X kg =水/kg 绝干物料
干燥一批物料的干燥产品量 22'(1)425 1.00809428.4G G X kg +=?=＝
干燥一批物料所用时间 10
4 4.166760h +
＝ 因此，生产能力为 428.4
2424684.1667kg ?=干燥产品/昼夜
12．在常压并流操作的干燥器中,用热空气将每种物料由初含水量X 1=1kg/kg 绝干料干燥到最终含水量X 2=0.lkg/kg 绝干料。空气进干燥器的温度为135℃、湿度为0.01kg/kg 绝干气;离开干燥器的温度为60℃。空气在干燥器内经历等熔过程。根据实验得出的干燥速率表达式为:
干燥第一阶段)(30,H H d dX
w t s -=-
τ 干燥第二阶段X d dX
2.1=-τ
式中τd dX -——干燥速度,㎏/(㎏绝干料h)
试计算完成上述干燥任务所需要的干燥时间。
解：本题为变动干燥操作，但给出了本题特定条件下的干燥速率微分式。根据
11135,0.01/t C H kg kg ==绝干气，在H I -图上确定空气的状态点，由该点沿等
焓线向右下方移动与260t C =的线相交，读出交点处的20.039H =/kg kg 绝干气；与100%?=的饱和空气线相交，由交点读出初始状态空气的饱和湿度
,0.048S tw H =/kg kg 绝干气。
对干燥器作水分衡算，得
2112()()L H H G X X -=-
122110.1
310.0390.01
X X L G H H --===-- 在临界点处的干燥速率应既满足干燥第一阶段，也满足干燥第二阶段的速度，将题给的两个求干燥速率的式子均应用于临界点，得
,30
30() 1.2(0.048) 1.2251.2
C S tw C C C C C dX H H X X H H d τ-
=-=?=-=- (1) 在空气进入干燥器与临界点处列水分方程衡算式
11()()C C L H H G X X -=-
111310.01
C C C C X X X L G H H X --===-- (2)
联立（1）、（2）解得 0.018/C H kg kg =绝干气 20.743X kg =/kg 绝干物料 干燥第一阶段的时间为
11
110
,3030()
C C X X X X S tw dX dX
d H H H τττ--===?-??
? (3) 在离开干燥器的微元长度内列水分的衡算式，有
/LdH GdX dX LdH G =-?-=
将以上关系代入式（3），并将式中积分上下限换成相应的H ，即
10.018310.01,310.25530300.048C H H S tw L dH dH h G H H H
τ-=
==--?? 干燥第二阶段的时间为
2
2
0.120
0.743 1.671.2 1.2C X X dX dX d h X X τττ--====??
?
总干燥时间为 120.255 1.67 1.925h τττ=+=+=
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。
华南理工大学期末考试 《化工热力学》试卷B 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：闭卷； 一、 判断题（20分，每题2分，请在括号内答“对”或“错”） 1、对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1。 （ ） 2、能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据。 （ ） 3、 若活度系数γi 是取亨利定则为标准态，则lim x i →0 γi =1 （ ） 4、在0.1013MPa ，100℃时，一定量的水等温等压蒸发为水蒸气，且蒸汽为理想气体，由于温度不变，所以△U=△H=0 （ ） 5、无论流体的温度高于或低于环境温度，其有效能均为正。 （ ） 6、任何真实气体通过节流膨胀后，因为压力下降，膨胀后气体温度下降。 （ ） 7、体系达到汽液平衡时，汽相液相的化学位相等。 （ ） 8、逸度是一种热力学性质，溶液中组分i 分逸度与溶液逸度的关系f m =∑x i f ?i n i （ ） 9、压力相同，过热蒸汽的做功本领比饱和蒸汽大。 （ ） 10、冬天，同样使室温由10℃升至20℃，与电加热器相比，热泵型空调不仅也能将能耗得电能转化为热量，而且能将空气中的热量传到室内，因此它比电加热器更省电。 （ ） 二、选择题（共20分，每题2分） 1、 指定温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则流体的状态为。 （ ） Ａ 饱和蒸汽 Ｂ 超临界流体 Ｃ 过热蒸汽 Ｄ 过冷液体 ２、 以下的（ ）方程不是立方型状态方程。 （ ） Ａ ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ方程 Ｂ Ｒｉｄｌｉｃｈ－Ｋｗａｎｇ方程 Ｃ Ｐｅｎｇ－Ｒｏｂｉｎｓｏｎ方程 Ｂ Ｖｉｒｉａｌ方程 ３、 下列表达式中，正确的式子是（ ）。
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 ??????????-???? ??。
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CH 3CH=CH 2，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 c =46.0*10-1 MPa, 下面是中海石油中捷石化给定的丙烯性质数据。 温度 （℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
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：() b v v T a b v RT p +--=5.0 () 2 5.0665 .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： 压力 （atm ） 1.401 2.097 3.023 4.257 5.772 7.685 10.046 12.911 1 6.307 20.299 体积 （mL/g ） 12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 922 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
化工热力学期末考试A 卷及答案 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 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。 3．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 。 A．正确 B．错误
4．甲烷P c =4.599MPa,处在P r =0.6时，甲烷的压力为 B 。 A ．7.665MPa B ．2.7594 MPa ； C ．1.8396 MPa 5．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 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=0.193，临界压力P c =3.797MPa 则在T r =0.7时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 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 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp
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
第5章 干燥的习题解答 1．已知湿空气的总压强为50Pa,温度为60℃,相对湿度为40%,试求: (1)湿空气中水汽的分压; (2)湿度; (3)湿空气的密度。 解：（1）湿空气的水汽分压，V S p P ?= 由附录查得60C 时水的饱和蒸汽压19.92S p KPa = 0.419.927.97V p KPa =?= (2) 湿度 0.6220.6227.970.118/507.97V V P H kg kg p P ?= ==--绝干气 （1） 密度 55 3 273 1.0131027360 1.01310(0.772 1.244)(0.772 1.2440.118)2732735010H t v H P +?+?=+??=+??? ? 32.27m =湿空气/kg 绝干气 密度 3110.118 0.493/2.27 H H H kg m v ρ++= =湿空气 2．在总压101.33KPa 下,已知湿空气的某些参数,利用湿空气的H-I 图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程示意图。 习题2附表
解： 上表中括号内的数据为已知，其余值由图H I -查得。 分题4的求解示意图如附图所示，其中A 为状态点。 3.干球温度为20℃、湿度为0.009kg 水/kg 绝干气的温空气通过预热器加热到50℃后,再送至常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对温度为80%,若空气在干燥器中经历等焓干燥过程,试求: (1)1m 3原温空气在预热过程中始的变化; (2)1m 3原温空气在干燥器中获得的水分量。 解：（1）31m 原湿空气在预热器中焓的变化 当0020,0.009/t C H kg kg ==绝干气时，由H I -图查出043/I KJ kg =绝干气。 当01050,0.009/t C H H kg kg ==＝绝干气时，由H I -图查出
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 ；
化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态 2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 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。 3．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 。 A．正确 B．错误 4．甲烷P c=,处在P r=时，甲烷的压力为 B 。 A．B． MPa； C． MPa
5．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 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上 得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=，临界压力P c = 则在T r =时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 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 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 10．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 A 。 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) 11．吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为
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
一、 单项选择题（每题1分，共30分）： 1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ） A. 研究体系为实际状态。 B. 解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 C. 处理方法为以理想态为标准态加上校正。 D. 获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 E. 应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。 2．Pitzer 提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（ ）。 A ．B = B 0ωB 1 B ．B = B 0 ω + B 1 C ．BP C /（RT C ）= B 0 +ωB 1 D ．B = B 0 + ωB 1 3．下列关于G E 关系式正确的是（ ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 5.下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( ) （A ）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。 6．泡点的轨迹称为（ ），露点的轨迹称为（ ），饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为（ ）。 A. 饱和汽相线，饱和液相线，汽液共存区 B.汽液共存线，饱和汽相线，饱和液相区 C. 饱和液相线，饱和汽相线，汽液共存区 7．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。 8．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 。 A 、饱和液体体积 B 、饱和蒸汽体积 C 、无物理意义 D 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 9．可以通过测量直接得到数值的状态参数是 。 A 、焓 B 、内能 C 、温度 D 、 熵
本科生期末考试试卷统一格式（16开）： 20 ～20 学年第 学期期末考试试卷 《化工热力学 》（A 或B 卷 共 页） （考试时间：20 年 月 日） 学院 专业 班 年级 学号 姓名 一、 简答题（共8题，共40分，每题5分） 1. 写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。 答：封闭系统的热力学第一定律：W Q U +=? 稳流系统的热力学第一定律：s W Q Z g u H +=?+?+?22 1 2. 写出维里方程中维里系数B 、C 的物理意义，并写出舍项维里方程的 混合规则。 答：第二维里系数B 代表两分子间的相互作用，第三维里系数C 代表三分子间相互作用，B 和C 的数值都仅仅与温度T 有关；舍项维里方程的混合规则为：∑∑===n i n j ij j i M B y y B 11 ，() 1 ij ij ij cij cij ij B B p RT B ω+= ， 6.10 422.0083.0pr ij T B - =，2 .41 172.0139.0pr ij T B -=，cij pr T T T =，()() 5 .01cj ci ij cij T T k T ?-=，cij cij cij cij V RT Z p = ，()[] 33 1315.0Cj ci cij V V V +=，
()cj ci cij Z Z Z +=5.0，()j i ij ωωω+=5.0 3. 写出混合物中i 组元逸度和逸度系数的定义式。 答：逸度定义：()i i i f RTd y p T d ?ln ,,=μ （T 恒定） 1?l i m 0=??? ? ??→i i p py f 逸度系数的定义：i i i py f ??=φ 4. 请写出剩余性质及超额性质的定义及定义式。 答：剩余性质：是指同温同压下的理想气体与真实流体的摩尔广度性质之差，即：()()p T M p T M M id ,,-='?；超额性质：是指真实混合物与同温同压和相同组成的理想混合物的摩尔广度性质之差，即： id m m M M -=E M 5. 为什么K 值法可以用于烃类混合物的汽液平衡计算？ 答：烃类混合物可以近似看作是理想混合物，于是在汽液平衡基本表达 式中的1=i γ，i v i φφ=?，在压力不高的情况下，Ponding 因子近似为1，于是，汽液平衡表达式化简为：v i s i s i i i id i p p x y K φφ==。由该式可以看出，K 值仅仅与温度和压力有关，而与组成无关，因此，可以永K 值法计算烃类系统的汽液平衡。 6. 汽相和液相均用逸度系数计算的困难是什么？ 答：根据逸度系数的计算方程，需要选择一个同时适用于汽相和液相的状态方程，且计算精度相当。这种方程的形式复杂，参数较多，计算比较困难。
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 -=+-++-
第五章 例题 一、填空题 1. 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 ，(3)甲醇和水的二元汽液平衡状态 2 ，(4)戊醇和水的二元汽-液-液三相平衡状态 1 。 2. 说出下列汽液平衡关系适用的条件 (1) l i v i f f ??= ______无限制条件__________； (2)i l i i v i x y ?? ??= ______无限制条件____________； (3)i i s i i x P Py γ= _________低压条件下的非理想液相__________。 3. 丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa 时，恒沸组成x 1=y 1=0.796，恒沸温度为327.6K ，已 知此温度下的06.65,39.9521==s s P P kPa 则 van Laar 方程常数是 A 12=______0.587_____，A 21=____0.717____ (已知van Laar 方程为 2 21112212112x A x A x x A A RT G E +=) 4. 在101.3kPa 下四氯化碳(1)-乙醇(2)体系的恒沸点是x 1=0.613和64.95℃，该温度下两组分 的饱和蒸汽压分别是73.45和59.84kPa ，恒沸体系中液相的活度系数 693.1,38.121==γγ。 1. 组成为x 1=0.2，x 2=0.8，温度为300K 的二元液体的泡点组成y 1的为(已知液相的 3733,1866),/(75212121==+=s s E t P P n n n n G Pa) ___0.334____________。 2. 若用EOS ＋γ法来处理300K 时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困 难是MPa P s 4.251=饱和蒸气压太高，不易简化；（ EOS+γ法对于高压体系需矫正）。 3. EOS 法则计算混合物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是ij Ci Ci Ci k P T ,,,ω，通常如何得到相互作用参数的值？_从混合物的实验数据拟合得到。 4. 由Wilson 方程计算常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是Antoine 常数A i ,B i ,C i ; Rackett 方程常数α，β；能量参数),2,1,)((N j i ii ij =-λλ，Wilson 方程的能量参数是如何得到的？能从混合物的有关数据（如相平衡）得到。
化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（B 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（每空1.5分，共24分） 1、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 2、写出热力学基本方程式dH = ；dG = 。 3、对理想溶液，ΔV= ，ΔG = 。 4、热力学第二定律的公式表述（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 22=γd x 6、化工热力学是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程(特别是化工过程)中 、 、 等实际问题。 7、三参数对应态原理的统一式： 。 8、几个重要的定义公式：H=_______；A=______；G=______。 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、混合气体的第二维里系数是（ ） A 、温度和压力的函数 B 、 仅为温度的函数 C 、温度和组成的函数 D 、压力和组成的函数 2、露点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 D 、都不是 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 4、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 、逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 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 。 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