化工热力学

格式：docx
大小：181.95 KB
文档页数：8

化工热力学1 一．简答题 1 画出理想朗肯循环的T-S图，并写出吸热阶段工质所吸收热量的计算公式。 2 写出RTbVbVVTaP5.0方程中bVVTa5.0，b两项各自的含义。

3 若采用普遍化方法估算50℃、12.28MPa条件下乙炔气体的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？图1 图2 4 写出临界点PVT之间满足的数学条件，并在图2中标出一条大于临界温度的等温线参考答案： 1答：理想朗肯循环的T-S图： 1-4阶段为工质吸热，根据热力学第一定律，所吸收热量

2答： bVVTa5.0……压力校正项，1mol气体分子产生的内压力 b……体积校正项，1mol气体分子本身的体积 3 答：KTC3.308, PC=6.14MPa

根据图1判断，应使用普遍化逸度系数图计算 4答：临界点PVT之间满足的数学条件：

图2 二计算题：（需要的参数，图表附后面） 1 采用普遍化第二维里系数法计算1mol CO2 在624K、80atm的摩尔体积 1(15分).

解：KTC2.304, PC=7.38MPa,ω=0.225 2 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、16.95MPa时的压缩因子，摩尔体积及剩余焓 2(17分).

解：KTC2.126, PC=3.39MPa,ω=0.040

查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10Z，30.01Z 压缩因子： 04.130.0040.003.110ZZZ 摩尔体积：mollmolmPZRTV/ 805.0/1005.81039.35.315314.804.1346 查普遍化焓差图，

68.0)(0'cRTH，55.0)(1'cRTH

14HHHQH： 0)(TcTV

0)(22TcTV

大于临界温度的等温线 cccRTHRTHRTH10)'(

 =0.68＋0.04×（－0.55）＝0.658

剩余焓：690.4J/mol0.658126.28.314H 3.氨的T-S图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示意图，并计算该制冷机的制冷系数 4(18分). 解：冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示意图：

本试题附公式：6.10422.0083.0rTB 2.41172.0139.0rTB

dPTVTVdTCdHPP])([ dPTVdTTCdSPP)( 或 dVTPdTTCdSVV)(

附表1 临界常数和偏心因子查图得： H1=340 kcal/kg. H2=395 kcal/kg, H5= H4=77 kcal/kg

该制冷机的78.4340395773401251HHHH制冷系数

本试题附公式：6.10422.0083.0rTB 2.41172.0139.0rTB dPTVTVdTCdHPP])([ dPTVdTTCdSPP)( 或 dVTPdTTCdSVV)( 附表1 临界常数和偏心因子化合物 TC，K PC?，MPa VC，13molcm ZC ω 乙炔 308.3 6.14 113 0.271 0.184 二氧化碳 304.2 7.38 94.0 0.274 0.225 氮 126.2 3.39 89.5 0.290 0.040

1 3 4 化工热力学2 一．简答题 1 写出以体积表示的维里方程的形式，并说明维里系数的含义。 2 画出理想朗肯循环的T-S图，并写出透平机对外做功的计算公式。

3 若采用普遍化方法估算290K、2.5MPa条件下乙烷的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？图1 图2 4 写出临界点PVT 之间满足的数学条件，并在图2中标出一条小于临界温度的等温线参考答案：

1答： Z＝RTPV＝21VCVB B ——第二维里系数，表示双分子间的相互作用力 C ——第三维里系数，表示三分子间的相互作用力 2 答：理想朗肯循环的T-S图：

4-5阶段为透平机做功，根据热力学第一定律：H+221u+ZgWQs

附图5 附图6

附图3 附图4 宏观位能和动能变化不大，常忽略不计即 0Zg，0212u。 4-5过程为绝热过程即Q=0 因此透平机对外做功：54HHHWs

3 答：KTC4.305, PC=4.88MPa 根据图1，使用普遍化逸度系数图计算合适 4 答：临界点PVT之间满足的数学条件：图2

二计算题： 1 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、16.95MPa时的压缩因子，摩尔体积及剩余熵 1(17分).

解：KTC2.126, PC=3.39MPa,ω=0.040

查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10Z，30.01Z 压缩因子： 04.130.0040.003.110ZZZ 摩尔体积：mollmolmPZRTV/ 805.0/1005.81039.35.315314.804.1346 查普遍化熵差图：

26.0)(0'RS，1.0)(1RS

RSRSRS10)'(

=0.26＋0.04×（－0.1）＝0.256

2 用普遍化第二维里系数法计算正丁烷在460K，1.52MPa的摩尔体积 2(15分).

解：查附表 0.193 , 80.3 K, 2.425MpaPcTc

08.12.425460CrTTT，

3 在氨的T-S图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-20℃的理想氨压缩制冷循环示意图，并计算该制冷机的制冷系数

本试题附公式：6.10422.0083.0rTB 2.41172.0139.0rTB

： 0)(TcTV

0)(22TcTV

小于临界温度的等温线 dPTVTVdTCdHPP])([ dPTVdTTCdSPP)( 或 dVTPdTTCdSVV)( 附表1 临界常数和偏心因子化合物 TC，K PC?，MPa VC，13molcm ZC ω

乙烷 305.4 4.88 148 0.285 0.091 氮 126.2 3.39 89.5 0.290 0.040 正丁烷 425.2 3.80 255 0.274 0.193

4.(18分). 解：冷凝温度为30℃，蒸发温度为-20℃的理想氨压缩制冷循环示意图：

本试题附公式：6.10422.0083.0rTB 2.41172.0139.0rTB dPTVTVdTCdHPP])([ dPTVdTTCdSPP)( 或 dVTPdTTCdSVV)(

附表1 临界常数和偏心因子查图得： H1=340 kcal/kg. H2=401 kcal/kg, H5= H4=77 kcal/kg

该制冷机的31.4340401773401251HHHH制冷系数化工热力学3 一．简答题 1 写出以压力表示的维里方程的形式，并说明维里系数的含义。

2 若采用普遍化方法估算200℃、1MPa条件下丙酮的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？图1 图2 3 写出临界点PVT满足的数学条件，并在图2中标出饱和蒸汽曲线与饱和液相线 4 稳流体系热一律应用于换热器如何简化？分析温度低于环境温度的体系吸热后有效能如何变化参考答案： 1 答：以压力表示的维里方程的形式： B——称为第二维里系数，表示双分子间的相互作用力

C——称为第三维里系数，表示三分子间的相互作用力

2 答：KTC2.508, PC=4.71MPa

附图3 附图4 1 2 3 4 5 根据图1，使用普遍化第二维里系数法合适 3 答：临界点PVT之间满足的数学条件：在PV图上，饱和蒸汽曲线和饱和液相线如下：

4 答：稳流体系的热力学第一定律：H+221u+ZgWQs

对换热器， Ws=0 ，宏观位能和动能变化都不大，可忽略，即0Zg，0212u 由此可以得到换热器热力学第一定律的简化形式为： QH 温度低于环境温度的体系吸热后，离基准状态越近，因此有效能降低。二计算题： 1 采用普遍化第二维里系数法计算氨气在2.0265MPa、478.6K时的摩尔体积 1(15分).

解：KTC6.405, PC=11.28MPa, ω=0.250 2 采用普遍化图表计算正丁烷在425.2K, 4.4６Mpa时的压缩因子, 摩尔体积及剩余焓 2(17分).

解：查附表 0.193 , 80.3 K, 2.425MpaPcTc

12.4252.425CrTTT.0

查三参数普遍化压缩因子图，Z0=0.23, Z1= -0.09 由此21.0)09.0(193.023.010ZZZ 查普遍化焓差图得：剩余焓：

3 设空气为理想气体，其恒压热容pC＝29.3KkmolkJ/，在稳流条件下进行绝热不可逆压缩，

1T＝298K，2T＝478K，12/pp＝4，环境温度为298K 计算此过程的H

解： dPTVTVdTCdHPP])([，理想气体0)(PRTPRTTVTVP 本试题附公式：6.10422.0083.0rTB 2.41172.0139.0rTB

dPTVTVdTCdHPP])([ dPTVdTTCdSPP)( 或 dVTPdTTCdSVV)( 附表1 临界常数和偏心因子

饱和蒸汽曲线饱和液相线： 0)(TcTV

0)(22TcTV

1.3 ,0.3)'(10ccRTHRTH

molJH/1027.160.32.425314.84

化工热力学马沛生第二版

为什么要研究流体的pVT 关系？答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。

而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。

因此，流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。

理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。

严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。

理想气体状态方程是最简单的状态方程： RT pV =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？答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。

实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r s r T p 11log α 其中，cs s r p p p = 对于不同的流体，α具有不同的值。

但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=s r p 这一点。

对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的s r p log 值之差来表征。

Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即 )7.0(00.1log =--=r s r T p ω 任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。

纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。

化工热力学公式

化工热力学公式 The document was finally revised on 2021热力学是以热力学第一、第二定律及其他一些基本概念理论为基础，研究能量、能量转换以及与转换有关的物质性质相互之间关系的科学。

有工程热力学、化学热力学、化工热力学等重要分支。

化工热力学是将热力学原理应用于化学工程技术领域。

化工热力学主要任务是以热力学第一、第二定律为基础，研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用，研究各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件和状态。

热力学的研究方法，原则上可采用宏观研究方法和微观研究方法。

以宏观方法研究平衡态体系的热力学称为经典热力学。

体系与环境：隔离体系，封闭体系，敞开体系流体的P-V-T关系在临界点C ：临界点是汽液两相共存的最高温度和最高压力，即临界温度Tc，临界压力Pc。

纯流体的状态方程(EOS) 是描述流体P-V-T性质的关系式。

由相律可知，对纯流体有：f( P, T, V ) = 0混合物的状态方程中还包括混合物的组成（通常是摩尔分数）。

状态方程的应用（1）用一个状态方程即可精确地代表相当广泛范围内的 P、V、T实验数据，借此可精确地计算所需的P、V、T数据。

（2）用状态方程可计算不能直接从实验测定的其它热力学性质。

（3）用状态方程可进行相平衡和化学反应平衡计算。

压缩因子（Z）即:在一定P，T下真实气体的比容与相同P，T下理想气体的比容的比值. 理想气体方程的应用（1 ）在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。

（2 ）为真实气体状态方程计算提供初始值。

（3 ）判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。

维里方程式Virial系数的获取( 1 ) 由统计力学进行理论计算目前应用很少( 2 ) 由实验测定或者由文献查得精度较高( 3 ) 用普遍化关联式计算方便，但精度不如实验测定的数据两项维里方程维里方程式Z=PV/RT=1+ B/P（1）用于气相PVT性质计算，对液相不能使用；（2）T<Tc, P<, , 用两项维里方程计算，满足工程需要；温度更高时，压力的范围可以更大些。

化工热力学总结

化工热力学总结（1）写出多相系统的热力学方程；（2）二组分溶液，若已知一组分的逸度和组分含量，如何求另一组分的逸度？（3）低压下，由气液相平衡关系测得｛P ，y ，x ，T ｝，如何由提供的这些数据算出活度系数。

（4）GE> 0，属于正负偏差溶液？为什么？(5)真实溶液在反应器中，经过绝热变化后，系统熵变∆S= - 13000 J ，判断此过程的可能性。

(6)二组分溶液，其超额Gibbs 自由能满足：GE/RT=150-45x1-5x13，求各组分的活度系数r1, r2Gibbs 函数(G 函数) 应用反映真实气体与理想气体性质之差，称之为剩余G 函数。

与逸度或逸度系数的关系：反映真实溶液和理想溶液性质之差,称为过量Gibbs 函数。

与活度或活度系数的关系为:实验数据的热力学一致性检验相平衡和化学平衡有效能的综合利用：理想功与有效能也是一种Gibbs 函数。

理想功: 有效能: 第二章流体的 P-V-T 关系2.1 纯物质的P-V-T 关系 2.2 气体的状态方程 2.3 对比态原理及其应用2.4 真实气体混合物的P-V-T 关系 2.5 液体的P-V-T 性质理想气体方程TSH G -=RTTS H RT G RR R pf -===ϕln )ln(0ˆ(/)ln()ln ii i j iE f i f x i T p n nG RT n γ≠⎡⎤∂==⎢⎥∂⎣⎦、、0G T p ∆=、恒定id 00()W H T S G T p T =-∆+∆=∆,,X 00000()()(,,)E H H T S S G T p T p =--+-=∆,PV RTZ PVRT===11 在较低压力和较高温度下可用理想气体方程进行计算。

2 为真实气体状态方程计算提供初始值。

3 判断真实气体状态方程的极限情况的正确程度，当或者时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。

立方型状态方程立方型状态方程可以展开成为 V 的三次方形式。

化工热力学经典PPT课件

j
1 2
K j 1
K k 1
z jk 2kT
jk
12 高分子系统的分子热力学
多元系旋节线
A11
Dsp
A21
AK 1,1
A1,K 1
A2,K 1
0
AK 1,K 1
多元系临界点
Dsp 0
D1 A21 Dcri
AK 1,1
DK 1
A2,K 1
0
AK 1,K 1
Aij
2 A~V
● 再填充N1个组分1分子
只要将上式作一变换即可，即：
N2 N1 r2 r1 Nr N1r1
N1r1 0
所有N1个组分1分子的填充方式数为
1
z N1 (z 1) N1 (r1 2) N1N1r1 r1N1r1 NrN1 (r1 1) N1!e N1r1
12 高分子系统的分子热力学
混合物总的填充方式数为
12 高分子系统的分子热力学
胞腔模型
键长1，键角90和180 邻座数6
高分子溶液由立方格子堆积而成，高分子由r个链节组成，每个格子可以被高分子的一个链节或一个溶剂分子占
据，但每个格子并非被高分子链节或溶剂分子填满，而是留有一定的空隙。格子的大小是可以变化的，系统压力愈高，格子愈小，填充后留下的空隙也愈小。为可压缩液体，在此基础上建立的模型能反映压力变化对系统热力学性质的影响。可以得到状态方程。
i
12 高分子系统的分子热力学
为简单起见，采用完全随机分布的近似处理：
N11 N1r1z1 / 2 N22 N2r2z2 / 2 N12 N1r1z2 N2r2z1
代入式(1)得
U z N1r1z111 / 2 N2r2z222 / 2 N1r1z212

下载提示

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

化工热力学

合集下载

化工热力学马沛生第二版

化工热力学公式

化工热力学总结

化工热力学经典PPT课件

文档推荐

最新文档