化工熱力學1201第二組

一，填空題。1.（4分）化工熱力學既要解決問題，又要解決問題，所以化工熱力學實際上是集和兩者主要部分的大成。答案：化學工程化學熱力學工程熱力學2.（3分）真實氣體混合物的非理想性由兩個原因所致：其一其二答案：氣體純組分的非理想性由于混合引起的非理想性3.(4分)在一般情況下往往沒有PVT數據而只具備臨界常數TC，PC將a和b變成TC和PC的表達式：對于范德華方程中參數a=b=對于R-K方程中參數a=b=答案：27RT22C64PCRTC8PC4.（2分）化學工業(yè)廣泛應用壓縮機、鼓風機和送風機。其中壓縮機可用作制冷工業(yè)，兩大類。（2分）按照壓縮機運動機構來分，主要有和答案：往復式葉輪式5.（2分）按照Gibbs-Duhem方程，等溫等壓條件下二元溶液組分的活度系數與組成之間關系為X1dlnγ1+________=______。答案：X2d㏑γ206．（3分）對封閉體系，單位質量能量平衡方程式是_________，對穩(wěn)定流動體系單位質量能量的平衡方程式是_________。答案：△U＝Q＋W△H＋1/2△U2+g△z=Q+Ws或△H＋△Ek＋△Ep＝Q＋Ws7.（3分）在相平衡達到時，除了兩（多）相的和__________________必須相等外，各相中i組分的_________也必須相等，這就是相平衡的判據。答案：溫度壓力化學位8.（2分）某反應體系在平衡時含有以下幾種物質：CO2,CO,C,H2和H2O，其獨立組分數為和獨立反應數分別為和_______________。答案：339.（3分）根據熱力學的觀點，體系與環(huán)境間由于_________做推動力而傳遞的能量稱為熱，熱力學第一定律的數學表達式為_______規(guī)定體系吸熱為正值，放熱為負值，體系得功為正值，對環(huán)境做功為負值。答案：溫差△U=Q+W10.（1分）在△h+△u2/2+g△z=q+w中，如果u的單位用m/s,則H的單位為s_________m答案：2kgm2NmJkgs2kgs2kg11.（3分）檢驗汽液平衡數據可靠性的基本公式為___________方程，其形式為______________Nx(dM）0i答案：Gibbs-Duhemii0二，解答題。1.96MPa絕熱膨脹到0.09807MPa，動能和位能的1.（10分）有一理想氣體經一銳孔從25變化可忽略不計。求絕熱膨脹過程的理想功與損耗功。大氣溫度為℃。2.（15分）熱鍋爐的溫度為1273K，離開時為653K，其流量為5160N/忽略。廢熱鍋爐產生4MPa，703K的過熱蒸汽6.8694KJ/(kg·K)；蒸汽通過透平作功。離開透平乏汽壓力為0.01235MPa，其焓為2557.0KJ/kg，熵值為7.9679KJ/(kg·K)。在有36KJ/(kmol·K)。乏汽進入冷凝器用303K的冷卻水冷凝，設有合成氨廠二段爐出口高溫轉化氣余熱利用裝置，如圖所示。轉化氣進入廢。降溫過程壓力變化可,其焓值為3283.6KJ/kg，熵值為關溫度范圍內，轉化氣的平均等壓熱容為冷凝水用水泵打入鍋爐。進入鍋爐的水溫為323K，焓值為209.3KJ/kg，熵值為0.7038KJ/(kg·K)，做出過程的溫熵圖并用能量衡算法評價其能量利用情況。562廢熱鍋爐1W透平泵冷卻水7843冷凝器3.（15分）計算氨的熱力學性質時，通常把蒸氣壓為0.43MPa，汽化熱為21432kJ·kmol-1，飽和液氨的Tc=405.6K,Pc=11.28MPa，ω=0.250.理想熱0.03494T－0.1392×10-5T2－0.2402×10-8T3求：1.013MPa，300K氣氨的焓0℃飽和液氨的焓規(guī)定為418.6kJ·kg-1，此時熵為4.186kJ·kg-1·K-1，容為25.33＋的飽和試由此基準態(tài)數據查表知，.4.（15分）由組分A、B組成的二元溶液，汽相可看成理想氣體，液相為非理想溶液，液相活度系數與組成的關聯(lián)式如用下式表示：ln0.5xln0.5x2，2ABBA80℃時，組分A、B的飽和蒸汽壓分別為：PS1.2105Pa，PS0.8105PaAB問此溶液在80℃時汽液平衡有否形成恒沸物？若有，恒沸壓力以及恒沸組成為多少？含組分可以由下式表示：5.（15分）在25℃，1atm以下，1與組分2的二元溶液的焓H90x50xxx（6x9x）121212式中H單位為，、分別為組分數，求1、2的摩爾分calmolxx-112(1)用x表示的偏摩爾焓和的表達式；HH112(2)組分1與2在純狀態(tài)時的H、H；12=0.5的溶液中的和HH值及溶液的H值；12（3）x1答案解析：二.解答題。1.【解】：節(jié)流過程，以一摩爾理想氣體為計算基準H0T0Q0SRlnP28.314ln0.0980724.9Jmol-1K-1P11.96WHTSTS.WTSSTSid00L010WTS24.92987.42kJmol-1256Jmol-1L0W7.42kJmol-1256Jmol-1id2.（1）T-S圖T231(4)S（2）能量衡算法：①求產氣量：對廢熱鍋爐進行能量衡算，忽略熱損失△H=Q+WSQ，則有：因Q=0，W=0，則：△H=△==0S10△=m(-)=（5160/22.4）×36×（653-1273）=-5.1416×6KJ；G==1672.4kg；10水汽化吸熱：Q==△=5.1416×6KJ；W②計算透平作的功S：對透平作能量衡算，忽略熱損失，則有：W=△H=G（H-H）=106KJ；1672.2（2557.0-3283.6）=-1.2152×S透32③求冷卻水吸收的熱。即冷卻水的焓變，忽略冷凝器的熱損失，則：△H=-△H=-G（H-H）=-1672.4（43209.3-2557.0）=3.9263×10KJ；6冷卻水冷凝△H△H冷凝分別是冷卻水吸熱和乏汽冷凝過程的焓變。式中和冷卻水④計算熱效率：η=W/Q=1.2152×10/5.1416×10=23.63％；66S能量損失率：1-23.63％=76.37％。3.第一步：H21432kJ/kmolV第二步：T273.150.673r405.6P0.430.038111.28rB0.0830.422-0.7120T1.6rB0.1390.172-0.7691T4.2r0.6751.89dB0dTr2.6Tr10.7725.66dB5.2TrdTrH1R-PTRTc所以Hw-0.119dBBdBB001dTr1TrrrdTTrr-401.287kJ/kmolR1第三步:id25.330.3494T0.1392105TT230.2402108CPHidCiddT884.37/KJmolT2ppT1第四步：同第二步理可得：HR738.5kJ/mol2又因為H418.6177116.2kJ/mol0所以：HHHHRHHid2829279kJ/molR012VP解題思路如下：pyxpSiiii4.解：汽相為理想氣體，液相為非理想溶液的體系，pSApS相對揮發(fā)度ABABB當x0時，1.648AAAx01BB1.6481.21052.47210.8105AB當x1時，1AAx01.648BBB11.21051.6480.81050.910ABx的連續(xù)函數，當x0時，由2.472變化到x1時的0.910，AABA由于是ABA中間必通過=1的點，即在x由0變化到1之間某一組成，必存在恒沸點。ABA由于、均大于B1，所以此溶液在80℃是汽液平衡是形成最大壓力的恒沸A物。恒沸點時，pSpSBBAAlnlnlnpSlnpSABBA0.81051.21050.5x20.5x2lnBAxx1AB得x0.905,x0.905AB恒沸壓力ppSexp（0.50.0952）1.21051.205105PaAA5.（1）H90x50xx（x6x）9x21211290x501xx1x6x91x1111115049x12x23x3111dHd5049x12x23x31dxdx11114924x9x211dHHH1xdx1115049x12x23x31x4924x9x21111119924x21x26x3111dHHHx1dx215049x12x23x3x4924x9x21111115012x6x23123HlimHlim5049x12x3x90calmol1376.56Jmol111111(2)x1x111HlimHlim5049x12x23x50calmol120.92Jmol131211x1x0(3)21HHxHxH2112xHxHxHxH11221122xHHHxHHH1x9924x21x26x35012x26x5012x26x3x905050112211223111111119x12x3x213x34xx3112111當0.5時，x1H9924x21x