化工热力学复习习题

1、实验得（实测）,一p、V、T、CP是流体的最基本性质，是热力学计算基础,查找文献,计算 （由第二章介绍方法计算）,二pVT数据的计算,1理想气体：pV=RT （1mol）低压、高温 2真实气体：主要有两种计算方法，一种EOS法，另一种普遍化关系法。,第二章 流体的pVT关系,EOS法：Virial，VDW，RK，SRK，PR Eq 。有关真实气体计算的状态方程式很多，目前已提出的不下300种，实际应用的也有150种之多，我们主要介绍以上这些，重点掌握Virial Eq,Virial Eq,球形分子（Ar，Ke，Xe） =0,普遍化关系式法, 两参数通用Z图, pitzer三参数通用关系式,由Tr，Pr查图得Z值,A 普维法： 以两项维里方程为基础，图29曲线上方，或Vr2时用，,pitzer提出的三参数通用关系式有两个 普维法 普压法,运用三参数普遍化关系式计算时，一定是要注意普维法和普压法的应用条件。,B. 普压法：图29曲线下方，或Vr2时用,Z0,Z1,2-7 2-8,图,查值,普遍化关系式法重点是三参数,判断、选择、填空题,1、纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和

2、蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。 2、物质的偏心因子是由蒸气压定义的，此具有压力的单位。 3、纯物质的三相点温度随着所处压力的不同而改变。 4、纯物质由液体变成蒸气，必须经过汽化的相变化过程。 5、纯物质的Virial系数，如B、C等，仅是温度和压力的函数。 6、Virial方程中B12反映了异分子间的相互作用力，因此B12=0的气体必定是理想气体混合物。 7、偏心因子是从( )定义的。 （A）分子的对称性 （B）蒸气压性质（C）分子的极性 8、T温度下的过热纯蒸汽的压力p( )。 （A）大于该温度下的饱和蒸气压 （B）小于该温度下的饱和蒸气压 （C）等于该温度下的饱和蒸气压,B,B,1、纯物质的临界点关系满足（ ），（ ）。 2、正丁烷的偏心因子=0.193，临界压力pC=3.797MPa，则在Tr=0.7时的蒸气压为（0.243 MPa）。 3、写出你所知道的气体状态方程的名称( 4个即可)。 4、维里系数B的物理意义是（两分子间的相互作用力），它的数值通常与（系统的温度）有关。 5、对比态原理是指（任何气体或液体的对比体积（或压缩因子）是相同，同时其他对比热力学性质之间也存在

3、着较简单的对比态关系）。,第三章 流体的热力学性质,一.基本概念 1强度性质 2广度性质（容量性质） 广度性质若为单位质量的性质，则为强度性质，如mol热力学能能，偏mol性质。 3偏微分、全微分、点函数、状态函数的概念 4剩余性质的定义式,原始函数关系式 四大微分方程式 Maxwell关系式,二.热力学关系式,热力学性质的关系式，最基本的是四大微分方程，由四大微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell关系式。,dG=-SdT+Vdp,dU=TdS-pdV,H=U+pV,G=H-TS,dH=TdS+Vdp,A=U-TS,dA=-SdT-pdV,第一、二关系式,热一、二律, 推导过程能看懂会推导，计算方法要掌握，基本微分方程式必须牢记。 热力学图表要求能认识图，会查找数据，特别是TS图。,三热力学图表,pT图，TS图， lnpH图，HS图 水蒸汽表 会查用。,要求：,的变化规律,等V线,TS图,VLE区来历,三相线来历,等p线,等H线,M=Mgx+（1-x）Ml,S=Sgx+（1-x）Sl,H=Hgx+（1-x）Hl,判断、选择、填空题,1、对于混合系统，偏离函数中的参考态是（与研究态

4、同温、同组成的理想气体混合物）。 2、偏离函数是两个等温状态的性质之差，因而不能用来计算性质随着温度的变化。 3、偏离函数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。 4、偏离函数是指（气体在真实状态下的热力学性质与相同温度下，当气体处于理想气体状态下热力学性质之差，表达为：MR=M-Mig其中M=U、V、H、A、G、S等）。,C,p,V,1,3(T降低),4,2,5,1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； 2）过冷液体等压加热成过热蒸汽； 3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； 4）饱和液体恒容加热； 5）在临界点进行的恒温膨胀,C,T,S,1,3(T降低),4,2,5,1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； 2）过冷液体等压加热成过热蒸汽； 3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀； 4）饱和液体恒容加热； 5）在临界点进行的恒温膨胀,第四章 流体混合物（溶液）的热力学性质,一. 基本概念 1偏mol性质定义 2化学位 3混合性质变化： 4超额性质： 5混合过程的超额性质变化 6恒T、P下，GD Eq,化学位,偏摩尔性质,偏摩尔内能：在T、P和其它组分量nj均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol的组分i所引起

5、的内能变化。,化学位：在V，S和其它组分nj均不变情况下，向无限多的溶液中加入1mol的组分i所引起的内能变化。,7. 逸度的概念和三种逸度的定义式和相互间的关系 8活度与活度系数的概念及定义式,11. 理想溶液及性质,10. Q函数表达式,或,9LR定则表达式,（2）,二有关计算,1偏mol性质的计算：截距法 公式法,2逸度与逸度系数的计算,（1）i和fi的计算：,由H、S值计算,由图解积分计算,由普遍化法计算,由EOS法计算,和,的计算,（2）局部组成Eq Wilson Eq ; NRTC Eq,3f与的计算,4. ri的近似计算式,（1）wohl型Eq Margules Eq; Van Lear Eq等,（3）基团贡献关联式,判断、选择、填空题,1、正规溶液混合焓变为零，混合体积为零。 2、对于理想溶液，i组分在溶液中的逸度系数和i纯组分的逸度系数相等。 3、偏摩尔量的定义可写为： 4、不同状态下的理想气体混合，焓、熵都守恒。 5、理想气体的焓、熵及Gibbs函数仅仅是温度的函数。 6、理想气体混合物就是一种理想的溶液。 7、对于理想溶液来说，所有的超额性质均为零。 8、二元非理

6、想溶液在溶质为极小浓度的条件下，其溶质与溶剂组分分别遵守（ ）。 （A）两者均为Henry定律 （B）两者均为Lewis-Randall规则 （C） Henry定律和Lewis-Randall规则 9、对于理想溶液的性质，下列说法描述不正确的是（ ）。 （A）VE=0，SE=0 （B）H=0，S=0 （C）UE=0，GE=0 （D）H=0，G=RTxilnxi,C,B,第五章 化工过程的能量分析,一. 基本概念 1热一律，热二律的实质 2卡诺循环 热机转化的最大限度 3热机效率 4可逆、非可逆、自发和非自发 5熵增原理、熵判据 6可逆功、可逆轴功。 7限质量体系、限容量体系 8. 稳流体系有效能： Ex=T0（S0-S）-（H0-H）,14. 有效能、无效能、理想功、损失功,9. 稳流过程的理想功：,Wid=T0S-H=T0（S2-S1）-（H2-H1）,10. 有效能与理想功的联系,Ex=-Wid,11. 有效能衡算,可逆过程,不可逆过程,12. 有效能效率,考虑数量、质量,13. 热力学效率,产功过程,（仅考虑数量）,耗功过程,在不同条件下可以简化,二有关计算,1能量平衡方程一般形

7、式,封闭体系 dU=q-WS,稳定流动体系：,功：100%有效能。,2. 熵变计算,3熵衡算方程,一般式,在特殊条件下可以适当地简化,4有效能计算,热量：,恒温热源,变温热源,物流某状态点i的有效能,6理想功和有效能的计算，见例题,5.有效能损失和损失功计算,判断、选择、填空题,1、若某系统在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程，则 。 2、热量总是由 给出。 3、不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程有效能是减少的。 4、可逆过程的有效能守恒。 5、稳定流动过程的能量积累为零，熵的积累为零。 6、合理用能的总则是按质用能，按需供能。 7、Wid具有状态函数的属性，而普通的Ws则是过程函数。 8、有效能实际上就是理想功，即Wid=Ex。 9、从工程实际角度出发，合理用能的实质是（ ）。 A过程是否经济 B功耗大小 C能耗大小 D理想功大小 10、从合理用能角度出发，低温流体在传热过程中，冷热流体的温差一般要求（ ）。 A大 B小 C相等 D可大可小,A,B,作业：某厂用功率为2.0kW的泵将95水从贮水罐压到换热器，水流量为3.5kgs-1.在换热器中以698kJs-1的速率将

8、水冷却，冷却后水送入比第一贮水罐高15m的第二贮水罐，求送入第二贮水罐的水温。已知在一定温度下的饱和水蒸气性质为：,解：以1kg水为计算基准， 输入的功,放出的热,位能的变化,可以忽略此过程动能的变化，即,查得95饱和水的焓 H1=397.96 kJ/kg 故H2=H1+H=397.96-199.0=198.96 kJ/kg 根据H2查得，t2=47.51,根据,作业：泵以756kgh-1的速度把水从45m深的井底打到离地10m高的开口储槽中，冬天为了防冻，在运送中用一加热器，将31650kJh-1的热量加到水中，整个系统散热速度为26375kJh-1。假设井水为2，那么水进入水槽时，温度上升还是下降？其值若干？假设动能变化可忽略，泵的功率为2马力（1马力=735W），其效率为55%（视为稳流系统）。已知水的Cp=4.184 kJ/(kgK),解：以1kg水为计算基准， 输入的功,放出的热,位能的变化,由热力学第一定律：,由于H0 所以水槽的温度是升高的。 因为H=Cp（T-T0） 由Cp=4.184 kJ/(kgK) T0=275.15K 得 T=279.73K 上升4.58,解：以

9、整个换热器为系统，1h为计算基准， （1）被加热液体的出口温度t2的计算,t2=180,（2）该换热器的热效率,（3）该换热器的损失功,（4）该换热器的热力学效率,解：以换热器为研究对象，根据热力学第一定律：,因为Q=0，Ws=0,由有效能衡算关系,第六章 蒸汽动力循环与制冷循环,一. 基本概念 1节流过程、绝热过程的特征 2微分节流效应系数,0 制冷,0 转化点,0 制热,5. 制冷系数：,3微分等熵膨胀系数,0,4. 熵效率,膨胀,压缩：,9蒸汽动力循环，蒸汽压缩制冷循环，深度制冷循环（林德、克劳特）的工作原理，能用T-S图表示， 会查用T-S图，主要设备与作用。,6热效率：,7热力系数：,8正向卡诺循环、逆向卡诺循环,二有关计算,制冷循环： 有关计算q0，qh，G，-S（Nt），等,2. 蒸汽动力循环 ： 有关计算qF吸、p、qF放、S、等,3深度制冷循环：计算。X、-、Q0等,判断、选择、填空题,1、Rankine循环的四个过程是：等压加热蒸发过程、绝热膨胀做功过程、等压冷凝冷却过程、绝热压缩过程。 2、（填写“上升、下降、不变”之一）理想气体经过节流阀绝热节流后，温度会（不变）；家用空调制冷剂在空调内经节流阀节流后，温度会（下降）；J0的流体经节流阀节流后，温度会（上升）；节流后流体的熵值会（上升）。 3、工业上，蒸汽压缩制冷循环包括四个基本过程，它们是（压缩）（冷凝冷却）（节流）（蒸

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