化工热力学-学习指南

化工热力学-学习指南一、简答题写出稳定流动系统热力学第一定律的一般形式并对流体流经泵和流经热器的系 统进行适当的简化。组分逸度与组分逸度系数的定义。写出水在一定温度下的饱和蒸气压的获得方法。准则。统有什么样的关系？偏离函数定义式及热力学性质M从状态的计算式。真是稀溶液的溶剂和溶质分别符合什么规则，请写出。活度系数模型参数可以从哪些数据估算得到。写出有效能的定义及定义式。二、填空题甲烷Pc=4.599MPa，处在Pr=0.3时，甲烷的压力为 。计算逸度系数的公式lni

1 PRT 0

RT)dP 仅适用于气体组份，而不能P用于液相或固相组份。则该论述是 （正确/错误）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表，则需要 个独立状态参数的已知条件。90℃，1atm下苯（1）-甲苯（2）汽液平衡系统可视为完全理想系。此条件下蒸汽压为1.343atm,ps0.535atm则汽液平衡组成x和y分别是 ，1 2 1 1。二元混合物的焓的表达式为Hx

xH

x

，则H;H？1 1 2 2 12 1 2101.3kPa下四氯化碳(1)-乙醇(2)x1=0.61373.45， 。当过程不可逆时,孤立系统的△S总

0,工质的△S 0。产生T2度T1减小，即传热温差（T1-T2）减小，则流体有效能的损失 。流体（T1、P1）经节流膨胀后，流体的温度 降低；绝热可逆膨胀后，体温度 降低（一定/不一定/一定不）三、讨论题试从组分逸度定义出发，推导中压下混合物汽液相平衡的关系式。（其中：液相用活度系数表示，以Lewis-Randall规则为基准；汽相用逸度系数表示）T---S进的朗肯循环过程。T—S试说明图中ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ各点分别处于何Gibbs－Duhem统中的哪些性质之间的关系。画出lnP---H图中表示出此循环。lnPH四、计算题0250功与放出的废热相等，对于这个设计你觉得能投资吗？请作简要分析说明。2．求某气体在473K，30×105Pa时，Hm=?已知：pm=R+10-5，其中：pPa，mm3·mol-1，Cid=7.0+1.010-3T(J·mol-1·K-1)。273K(J·mol-1)。lnps=A-B/(C+T)。其中安托尼常数A=20.7，B=2219.2，C=-31.13。写出已知压力和液相组成（xxx），求泡点温度及与1 2 n之相平衡的汽相组成（y，y）的计算过程（可以写计算框图，也可1 2 n以叙述计算程）。12.0MPa1.5Mpa的饱和蒸汽。1）如用于作功，经稳2525Q这两股蒸汽？表1.装置各状态点一些热力学参数状态点t／℃P／MPa状态H／kJ·kg-1S／kJk-1k-11324.812饱和蒸汽2684.95．49242198.31.5饱和蒸汽2792.26．44483250.008169饱和水104.890．36741苯（1）和环己烷（2）303K，0.1013MPax=0.7的溶液。已知此1条件下V1分别为

=89.962=90.20cm3/molV2

=109.4=110.69c3/molVE1 2分别是多少cm3/mol？25℃0.1Mpa1.0Mpa，进入锅炉去化工热力学-学习指南答案一、填空11.368MPa231140.5760.7735、H H1

22

;H H2

1

；6、1.38，1.693；7、>,>，8、减小；9、不一定，一定。二、简答题11、 Ugz1u2QW 或Hgz u2QW12 2 S流经泵：HWSHQ2、

fˆ ii pyilimˆ1p0 i3、可以通过实验、查数据、蒸汽压方程、经验公式、相平衡计算等方法获得。4、fLfV，fLfV5闭系统。MM0

M,P)

ig(T,P)0 06 、M,P)M,P)[M,P)Mig,P)][M,P)MigP)]2 2 1 1 2 2 2 0 1 1 1 0[Mig,P2 0

)Mig(T,P)]1 07、溶剂附和路易斯-兰德尔规则，fisfLx ；溶质附和亨利规则i i ifis*Hxi i i8、可以从恒沸物平衡数据和无限稀释活度系数数据推算。9、有效能指系统从某一状态变为与环境同温同压状态时所做的最大功。B(HH )T(SS)0 0 0三、讨论题1、混合物气液平衡条件：fˆLfˆV,i i气相以逸度系数表示，液相符合Lewis-Randall规则，则，ˆVpyi

psxi i i在中压条件下，＝1。气液两相都不是理想体系，所以iˆVpyi

psxi i低压时，气相可看作理想气体，所以py psxi i i2、改进措施包括：1)提高蒸汽过热温度提高蒸汽压力采用再热循环以上图略 朗肯循环3a点：低压饱和蒸汽； b点：过热蒸汽； c点：高压饱和蒸汽； d点高压饱和液体； e点低压下汽液平衡a-b过程绝热压缩过程制冷剂在蒸发器中吸收的热量要在较高压力下排放；b-d过程：等压冷却、冷凝过程，将热量向周围环境排放；d-e过程：节流膨胀过程，通过节流阀降低并调节制冷剂的压力；e-a过程：等温等压蒸发过程，蒸发过程吸热，使低温空间获得并维持较低温度。4、Mt

M(T,P,n,nt 1

,n )N上式全微分，dMt

(T

t)P

dT

MPt

T

dP

Ni

M(t(ni

dnP,TNi} in(MT

)P

dTn(P

)T

dPNi

Mdni i上式两边同除以n：dM(MT

P,{x}

dT(M)P

T,{x}

dPNi

Mdxi i又因为取全微分

dMd(Ni

Mx)i iN

xdMi

Mdxi iii联立上两式，得：(MT

P,{x}

dT(M)P

T,{x}

dPNi

xdM 0i i即为Gibbs-Duhem方程，它表示均相敞开系统中强度性质与各组分偏摩尔性质之间的关系。5、压冷节流 蒸发 压缩lnpH四、计算题1、W=Q Q=Q+WS 2 1 2 S该热机的实际热效率=W/Q=0.50Q/Q0.50S 1 1 1L 可逆热机的热效率c,max=1-T/T=L 而>c,max 则此设计不合理，不能投资。2、已知lnPS

A

BC

，计算出273K时系统的饱和蒸汽压为PS=0.1MPa=P1由于H(T,P)＝0，所以1 1H

,P)H(T,P)H(T,P)[H(T,P)Hig(T,P)][H(T,P)Hig(T,P)]2 2 2 2 1 1 2 2 2 0 1 1 1 0[Hig,P2 0

)Hig(T,P)]1 0＝＝将P，P的值代入上式，得H(T ,P)1 2 2 2

ig(T ,P)30J/mol2 0P(RT

105

RT

H

,P)Hig(T,P

)1J/molP P 1 1 1 00Hig

,P)

Hig,

)2

igdT73

103T)dT12 0P(105)dP C 12 0PT1 2730 1474.6J/mol所以，H 3011474.61503.6J/mol2m4、解：WidW

HTS0(104.892684.9)298(0.36745.4924)1052.8KJ/KgidWid

(104.892792.2)298(0.36746.4448)876.3KJ/KgQHQ(104.892684.9)2580.1.8KJ/Kg1Q(104.892792.2)2687.3KJ/Kg2高压蒸汽做功，低压蒸汽用热。5、混合后溶液的体积为：VxxV1 1 2 2代入已知条件得：根据超额性质的定 义：VxVxV

VEVxVxV11 22

11 22代入已知条件及计

0.790.2

1

110.69

算结果得：96.347

cm3/molVEVxVxV 1122 96.347