化工热力学大作业
化工热力学试题（卷）三套和答案解析
化⼯热⼒学试题（卷）三套和答案解析⼀．选择题（每题2分，共10分）1.纯物质的第⼆virial 系数B （ A ） A 仅是温度的函数 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2.T 温度下的过冷纯液体的压⼒P （A 。
参考P －V 图上的亚临界等温线。
）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s3. ⼆元⽓体混合物的摩尔分数y 1=0.3，在⼀定的T ，P 下，8812.0?,9381.0?21==??，则此时混合物的逸度系数为。
（C ）A 0.9097B 0.89827C 0.8979D 0.90924. 某流体在稳流装置中经历了⼀个不可逆绝热过程，装置所产⽣的功为24kJ ，则流体的熵变（ A ）A.⼤于零B.⼩于零C.等于零D.可正可负 5. Henry 规则（ C ）A 仅适⽤于溶剂组分B 仅适⽤于溶质组分C 适⽤于稀溶液的溶质组分D 阶段适⽤于稀溶液的溶剂⼆、填空题（每题2分，共10分）1. 液态⽔常压下从25℃加热⾄50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的焓变为（1882.75）J/mol 。
2. 封闭体系中的1mol 理想⽓体(已知igP C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化⾄P 2，则，等温过程的 W =21lnP P RT -，Q =21ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。
3. 正丁烷的偏⼼因⼦ω＝0.193，临界压⼒为p c ＝3.797MPa ，则在Tr ＝0.7时的蒸汽压为（ 0.2435 ）MPa 。
4. 温度为T 的热源与温度为T 0的环境之间进⾏变温热量传递，其等于热容为Cp ，则E xQ的计算式为(0(1)TxQ p T T-）。
5. 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 三、简答题：（共30分） 1. 填表（6分）lnlni2. 有⼈提出了⼀定温度下⼆元液体混合物的偏摩尔体积的模型是)1(),1(122211bx V V ax V V +=+=，其中V 1，V 2为纯组分的摩尔体积，a ，b 为常数，问所提出的模型是否有问题？（8分）解：由Gibbs-Duhem ⽅程得， b V x V x a 1122=， a,b 不可能是常数，故提出的模型有问题。
化工热力学习题集(附标准答案)
化工热力学习题集(附标准答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：模拟题一一．单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：1. 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（C ）A. 饱和蒸汽B. 超临界流体C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ A ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ）A. >()T P sB. <()T P sC. =()T P s4. 纯物质的第二virial 系数B （ A ）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 5. 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（ ）A. 第三virial 系数B. 第二virial 系数C. 无穷项D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ A ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷B. 甲烷、乙烷C. 正己烷 7. 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（ B ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ）A.0.7lg()1s r Tr P ω==-- B.0.8lg()1s r Tr P ω==--C.1.0lg()s r Tr P ω==-9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ）A. 1x y zZ Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=-⎪ ⎪⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭B. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ C. 1y xZ Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭D. 1y Z xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ）A. *R M M M =+B. *2R M M M =-C. *R M M M =-D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B )（A ）纯物质无偏摩尔量 。
化工热力学大作业---乙醇与水物性分析
化工热力学大作业学院：化学化工学院班级：学号：姓名：指导老师：1. 计算101.3kPa 下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据1）泡点温度和组成的计算已知：平衡压力P ，液相组成x1，x2 ···xNVi si S i i i i P P x y ϕϕγˆ= ∑=i i i y y y / 泡点温度T ，汽相组成y 1，y 2 ···y n 采用以下流程计算：可得到泡点温度和组成2）露点温度和组成的计算已知P, 气相组成y1,y2…….yN ，s i S i i Vii i P Py x ϕγϕˆ=∑=ii i i x x x / 露点温度T ，液相组成x 1，x 2 ···x n 采用以下流程计算：可得到露点温度和组成3)计算过程运用化工软件Aspen计算①选择模板为General with Metric Units；Run Type为物性分析（Property Analysis）②组分为乙醇（C2H5OH,ETHANOL）和水（H2O）物性方法为NRTL③乙醇及水的流率均设为50kmol/h初输入温度为25℃，压力为101.325KPa。
④设定可调变量为乙醇的摩尔分数，变化范围0—1，增量为0.05，则可取20个点。
⑤选择物性参数露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB），温度均为℃。
最后以乙醇摩尔分数为X坐标，露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB）为Y坐标，得到下表及下图。
NRTL活度系数模型乙醇取不同摩尔分率时对应的不同泡点温度及露点温度表（NRTL）露点温度及泡点温度图(NRTL)⑥组分为乙醇（C2H5OH, ETHANOL）和水（H2O）物性方法改为WILSON。
WILSON活度系数模型乙醇取不同摩尔分率时对应的不同泡点温度及露点温度表(WILSON)露点温度及泡点温度图(WILSON)由图可得，在X=0.9时泡点线与露点线相交，表明有共沸点。
共沸点的组成为乙醇摩尔分率0.9，水的摩尔分率0.1，共沸温度为78.15℃。
化工热力学作业
化工热力学作业2-3 试根据R-K 方程2-10（)(2/1b V V T a b V RT P +--=）导出常数a 、b 与临界常数的关系式2-16、2-17（Cc P T R a 5.2242748.0= C C P RT b 08664.0=）。
2-4 某反应器容积为1.213m 3，内有45.40kg 乙醇蒸汽，温度为227℃。
试用下列三种方法求出反应器的压力。
已知实验值为2.75 Mpa 。
（a ）用理想气体方程 （b ）用R-K 方程 （c ）用三参数普遍化关联法。
2-7 试用下列三种方法计算250℃、2000KPa 水蒸气的Z 与V 。
（a ）用维里截断式2-8（21VC V R RT PV Z ++≈=），已知第二和第三维里系数的实验值为B= -0.1525 m 3·kmol -1 和C=-0.5800×10-2 m 6·kmol -2；（b ）用维里截断式2-7（RTBP RT PV Z +≈=1），其中B 用皮策普遍化关联法求出；（c ）用水蒸气表计算。
2-9 在50℃、60.97Mpa 时由0.401（摩尔分数）的氮和0.599的乙烯组成混合气体，试用下列四种方法求算混合气体的摩尔体积。
已知实验数据求出的Z 实=1.40。
（a ）理想气体方程（b ）阿玛格定律和普遍化压缩因子图；（c ）虚拟临界常数法（Kay 规则）；（d ）混合物的第二维里系数法。
2-12 选择合适的普遍化关联法计算1Kmol 丁二烯-1,3从2.53MPa 、127℃压缩到12.67 MPa 、227℃时的△H 、△S 和△V 。
已知丁二烯-1,3的T C =425.0K ，P C =4.326MPa ，V C =0.221 m 3·kmol -1，ω=0.181，理想气体等压热容C *p =22.738+222.796×10-3T －73.879×10-6T 2（kj · kmol -1K -1），或G *P /R=2.735+26.7977×10-3－8.8861×10-6T 2(T ：K)。
化工热力学作业题资料
第一章绪论1.你能说出“热质说”与“热动说”两种观点的根本区别吗？2.热力学第一定律创建的充分条件是什么？3.解释可逆过程与不可逆过程。
4.何为强度性质，何为容量性质？5.经典热力学与分子热力学的根本区别是什么？第二章流体的P-V-T关系1.用下列方法计算200o C及10atm下异丙醇气的压缩因子与体积（1）取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系数B=-388cm3/molC=-26000cm3/mol2（2）用普遍化第二维里系数法计算（3）用R-K方程，由T c，P c直接计算常数a、b已知异丙醇的物理常数为：T c=508.2K P c=50.0atmV c=220.4cm3/molW=0.7002.比较分别用普遍化方法与理想气体定律计算136atm，920K下的水蒸气比容的结果，并与水蒸气表对照。
3.为了生产液氧，需将氧气由大气压力及22o C加压冷却至100atm，183K，如原有体积3L氧气，求被压缩后气体的体积。
4.1mol氨在673K时占有体积70ml，试用普遍化压缩因子及R-K方程计算其压力，并与理想气体的计算结果相比较。
第三章 纯物质的热力学性质1. 推导以下方程：1）V T T P V S )()(∂∂=∂∂2）P TP T V U V T -∂∂=∂∂)()(3）dV V PV T P T dT T P V C dH T V V V ])()([])([∂∂+∂∂+∂∂+=4）dV VTC dP P T C V dH P P V V )(])([∂∂+∂∂+=5）dV T pdT T C dS V V )(∂∂+=6）dp TVdT T C dS P P )(∂∂-=2. 使用合适的普遍化关联式计算1kmol 的1, 3-丁二烯当其从2.53MPa 及127o C 压缩至12.67MPa 及277o C 时的H ∆、S ∆、V ∆。
已知丁1, 3-丁二烯在理想气体状态时的定压摩尔热容为：K kmol kJ T T C p ⋅⨯-+=--/10879.73796.222738.22263'3. 运用R-K 方程求算125o C 、10MPa 下丙烯的剩余焓与剩余熵（假设该状态下的丙烯服从R-K 状态方程）。
化工热力学大作业示例
化工热力学大作业化学工程与工艺一班（1） 计算101.3kPa 下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据1>泡点温度和组成的计算已知：平衡压力P ，液相组成x1，x2 ···xNVi s i S i i i iP P x y ϕϕγˆ= ∑=i i i y y y / 泡点温度T ，汽相组成y 1，y 2 ···y n 采用以下流程计算：可得到泡点温度和组成2>露点温度和组成的计算已知P,yi ，si S i i Vii i P Py x ϕγϕˆ= ∑=ii i i x x x / 露点温度T ，液相组成x 1，x 2 ···x n 采用以下流程计算：可得到露点温度和组成计算过程运用化工软件Aspen 计算选择模板为General with Metric Units ；Run Type 为物性分析（Property Analysis ）组分为乙醇（C2H5OH）和水（H2O）物性方法为NRTL-RK乙醇及水的流率均设为50kmol/h初输入温度为25℃，压力为101.325KPa。
设定可调变量为乙醇的摩尔分数，变化范围0—1，增量为0.05，则可取20个点。
选择物性参数露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB），温度均为℃。
最后以乙醇摩尔分数为X坐标，露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB）为Y坐标，得到下表及下图。
乙醇取不同摩尔分率时对应的不同泡点温度及露点温度表露点温度及泡点温度图（2）判断是否有共沸组成并计算该点组成及温度；并与文献数据对比由图可得，在X=0.9时泡点线与露点线相交，表明有共沸点。
共沸点的组成为乙醇摩尔分率0.9，水的摩尔分率0.15，共沸温度为78.15℃。
查表101.325KPa下，乙醇摩尔分率为0.8943有共沸点，共沸温度为78.15℃。
两者数据接近。
（3）怎样才能从20wt%稀酒精得到无水乙醇以作为汽车燃料？a)共沸精馏法共沸精馏(恒沸精馏)工艺是在常压无法制取无水乙醇的情况下，通过向乙醇一水溶液添加夹带剂(如苯、环己烷、戊烷等)进行精馏的，夹带剂与乙醇溶液中的乙醇和水形成三元共沸物，可获得纯度很高的乙醇。
化工热力学复习题大题答案
化工热力学复习题大题答案化工热力学复习题大题答案热力学是化工工程中一个重要的学科，它涉及到热量、能量和物质的转化与传递。
在化工工程中，热力学的应用十分广泛，因此掌握热力学的基本原理和计算方法对于化工工程师来说至关重要。
下面将给出一些化工热力学的复习题大题答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握热力学知识。
1. 一个封闭系统由两个子系统组成，它们之间通过一个绝热可逆壁隔开。
子系统1的体积为V1，温度为T1，子系统2的体积为V2，温度为T2。
求整个系统的熵变。
解答：根据热力学第二定律，一个绝热可逆过程中，熵不变。
因此，整个系统的熵变为0。
2. 一个理想气体从初始状态A经过一系列过程到达最终状态B。
过程1是等温过程，过程2是绝热过程，过程3是等容过程。
已知初始状态A的压力为P1，温度为T1，体积为V1，最终状态B的压力为P2，温度为T2，体积为V2。
求过程1、过程2和过程3的熵变。
解答：过程1是等温过程，根据理想气体的熵变公式，熵变为ΔS1 =nRln(V2/V1)。
过程2是绝热过程，根据理想气体的熵变公式，熵变为ΔS2 = 0。
过程3是等容过程，根据理想气体的熵变公式，熵变为ΔS3 = nCvln(T2/T1)。
3. 一个封闭系统由一个绝热可逆壁分成两个部分，每个部分包含1mol理想气体。
初始状态为A，温度为T1，体积为V1，最终状态为B，温度为T2，体积为V2。
求整个系统的熵变。
解答：根据热力学第二定律，一个绝热可逆过程中，熵不变。
因此，整个系统的熵变为0。
4. 一个理想气体从初始状态A经过一系列过程到达最终状态B。
过程1是等温过程，过程2是绝热过程，过程3是等压过程。
已知初始状态A的压力为P1，温度为T1，体积为V1，最终状态B的压力为P2，温度为T2，体积为V2。
求过程1、过程2和过程3的熵变。
解答：过程1是等温过程，根据理想气体的熵变公式，熵变为ΔS1 =nRln(V2/V1)。
过程2是绝热过程，根据理想气体的熵变公式，熵变为ΔS2 = 0。
化工热力学习题集(附答案)
模拟题一A. 饱和蒸汽B. 超临界流体C. 过热蒸汽2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ）A. /B. >()T P sC. <()T P sD. =()T P s4. 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 5. 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（ ）A. 第三virial 系数B. ]C.第二virial 系数 D. 无穷项 E. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷B. 甲烷、乙烷C. 正己烷7. 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（ ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. #D.无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ）A. 0.7lg()1s r Tr P ω==--B. 0.8lg()1s r Tr P ω==--C. 1.0lg()s r Tr P ω==-9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ）A. 1x y zZ 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 xZ y y x x Z ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 10. 关于偏离函数M R ，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 =+11. 下面的说法中不正确的是 ( )（A ）纯物质无偏摩尔量 。
化工热力学习题集(附答案)
欢迎共阅模拟题一一．单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表：1. 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（C ）6. 液化石油气的主要成分是（ A ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷7. 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（B ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义8. 偏心因子的定义式（ A ）9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ⎛⎫⎛⎫∂∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ B. 1y x Z Z x y x y Z ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2dlnγ2/dX 1 = 014. 关于化学势的下列说法中不正确的是(A )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 ( E )（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。
20．下列关于ΔG 关系式正确的是（B ）A. ΔG= RT ∑X i ln X i B. ΔG = RT ∑X i ln ^a iC. ΔG = RT ∑X i ln γiD. ΔG = R ∑X i ln X i二、填空题1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于_零____，数学上可以表示为________________________和________________________。
化工热力学试题及答案
化工热力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化工热力学中，下列哪种物质的焓变是正值？A. 冰融化成水B. 氢气燃烧C. 铁的氧化D. 水蒸发答案：B2. 绝对零度是：A. -273.15℃B. 0℃C. 273.15℃D. 100℃答案：A3. 根据热力学第一定律，下列哪种情况下系统内能不变？A. 系统对外做功B. 系统吸收热量C. 系统与外界无能量交换D. 系统对外做功且吸收热量答案：C4. 热力学第二定律表述的是：A. 能量守恒B. 热能自发地从高温物体传递到低温物体C. 热能自发地从低温物体传递到高温物体D. 系统熵总是增加的答案：D5. 熵是热力学中用来描述的物理量：A. 能量B. 温度C. 混乱度D. 压力答案：C6. 卡诺循环的效率与下列哪个因素有关？A. 工作介质B. 工作温度C. 环境温度D. 所有选项答案：D7. 理想气体的内能仅与温度有关，这是因为：A. 理想气体分子间没有相互作用力B. 理想气体分子间有相互作用力C. 理想气体分子间有相互作用力，但可以忽略D. 理想气体分子间没有相互作用力，但可以忽略答案：A8. 根据理想气体状态方程，下列哪种情况下气体体积不变？A. 温度增加，压力增加B. 温度不变，压力增加C. 温度增加，压力不变D. 温度增加，压力减少答案：B9. 范德华方程修正了理想气体方程的哪一点？A. 分子间无相互作用力B. 分子间有相互作用力C. 分子间有相互作用力，但可以忽略D. 分子体积可以忽略答案：B10. 热力学第三定律表述的是：A. 绝对零度不可达到B. 绝对零度可以轻易达到C. 熵在绝对零度时为零D. 熵在绝对零度时为常数答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律可以表示为：能量守恒定律，即 _______。
答案：ΔU = Q - W2. 绝对零度是温度的下限，其值为 _______。
答案：-273.15℃3. 热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热使之完全转化为 _______ 而不产生其他效果。
高等化工热力学作业
高等化工热力学作业1. 分别用理想气体方程和RK 方程求异丁烷蒸汽在350K 、1.2MPa 下的密度(kg/m 3)和压缩因子，并与实验压缩因子0.7731比较。
2. 在50℃、2.0MPa 时由摩尔分数为氮气(1)0.4和乙烯(2)0.6组成的混合气体，试用理想气体方程和普遍化Virial 方程方法计算混合气体的摩尔体积。
参考值Z=0.96。
3. 某化合物气体，在25℃、0.1MPa 下的摩尔体积为23升。
在没有其它数据可以利用的条件下，请利用合理估算方法估算25℃、0.5MPa 下该气体的摩尔体积。
4. 用普遍化Virial 方程计算1kmol 的1,3-丁二烯从2.53MPa 、127℃压缩到12.67MPa 、227℃这一过程的焓变、熵变。
1,3-丁二烯理想气体热容数据请查课件附录七。
5. 某CO 2压缩机入口条件为42℃，8.05MPa ，出口条件为124℃，15.78MPa ，求压缩过程的焓变和熵变。
CO 2理想气体热容数据请查课件附录七。
6. 有2.5MPa 、200℃的乙烷气体在透平机中绝热膨胀可逆到0.2MPa 。
用RK 方程求此过程的末态温度和输出轴功。
乙烷理想气体热容数据请查课件附录七。
7. 丙烷气体从0.1013MPa 、25℃被绝热等熵压缩到4.25MPa ，用普遍化Virial 方程计算该过程的末态温度和压缩功。
丙烷理想气体热容数据请查课件附录七。
8. 某厂有输送90℃热水的管道，由于保温不良，到使用单位时热水温度只有70℃。
求流量为10t/h 时，该段管道的热损失和损耗功。
环境温度为25℃。
9. 设空气的组成为79%N 2和21%O 2，环境状态为25℃，0.101325MPa 。
求：（1）完全分离1.0kmol 空气的最小功；（2）产品为98%的氮气和50%的富氧空气时，分离1.0kmol 空气的最小功。
10. 将流量为2t/h 、温度120℃、压力为0.7MPa 的热水和流量为5t/h 、温度为300℃、压力为0.7MPa 的过热蒸汽等压绝热混合，求混合之后的汽液比、该过程的熵增加和有效能损失。
第四章 化工热力学作业
1、某二元液体混合物在固定T 及P下的焓可用 下式表示： H=400 x1+600 x2+x1 x2（40 x1+20 x2） 式中H单位为J/mol。试确定在该温度、压力状 态下： （1）用x1表示的H1和H2； （2）纯组分焓H1和H2的数值； （3）无限稀释下液体的偏摩尔焓H1∞ H2∞ 的 数值。
分的逸度与其摩尔分率成正比例； • （2）对于理想溶液，混合过程的所有性质 变化均为零； • （3）对于理想溶液，所有过量(超额)性质 均为零; • （4）当p→0的极限情况下，气体的f/p的比 值趋于无穷，其中f是逸度。
• 7、 在一定温度和压力下，测得某二元
体系的活度系数方程为： lnγ1=x22(0.5+2x1) lnγ2=x12(1.5-2x1) 试问上述方程式是否满足Gibbs-Duhem 方程？
V2。பைடு நூலகம்
• 5、在473K，5MPa下两气体混合物的逸度系
数可用下式表示： lnφ=y1y2(1+y2) 式中y1 ，y2为组分1和2的摩尔分率，试求 f f 及 f 的表达式，并求出当y1 =y2=0.5时， ， f 各为多少？
2 1 2
1
• 6、 试判断下列说法是否正确？ • （1）在恒定T和p下的理想溶液，溶液中组
• 2、在25℃下，0.1013 MPa下，n2 mol的 NaCl（2）溶
于1kg H2O（1）中所形成的溶液的总体积 Vt（cm3）
与n2的关系为：
Vt=1001.38 + 16.625 n2 + 1.773 n23/2 + 0.1194 n22
试求n2 = 0.5 mol时，H2O 和 NaCl 的偏摩尔体积 V1和
化工热力学作业答案
一、试计算一个125cm 3的刚性容器，在50℃和18.745MPa 的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）？分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR 方程的结果。
解：查出T c =190.58K,P c =4.604MPa,ω=0.011(1) 利用理想气体状态方程nRT PV = g m RTPVn 14872.0=⇒== (2) 三参数对应态原理查表得 Z 0=0.8846 Z 1=0.2562(3) PR 方程利用软件计算得g m n mol cm V 3.1602.1/7268.1223=⇒=⇒= 二、用virial 方程估算0.5MPa ，373.15K 时的等摩尔甲烷（1）-乙烷（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体积(实验值5975cm 3mol -1)。
已知373.15K 时的virial 系数如下（单位：cm 3 mol -1），399,122,75,621,241,20231312332211-=-=-=-=-=-=B B B B B B 。
解：混合物的virial 系数是44.230939921222752621241202223113233212213232221213131-=⨯-⨯-⨯----=+++++==∑∑==B y y B y y B y y B y B y B y B yy B iji j j i298.597444.2305.0/15.373314.8/=-⨯=+=B P RT V cm 3 mol -1三、(1) 在一定的温度和常压下，二元溶液中的组分1的偏摩尔焓如服从下式2211x H H α+=，并已知纯组分的焓是H 1，H 2，试求出H 2和H 表达式。
解： ()11222122121121222dx x dx x x x dx dx H d x x H d x x H d αα-=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=得2122x H H α+=同样有2211x H H α+= 所以212211x x x H x H H x H i i α++==∑()()1,,o r r r r Z Z P T Z P T ω=+323.1518.7451.696 4.071190.58 4.604r r T P ====0.88640.0110.25620.8892Z =+⨯=30.88928.314323.15127.4/18.745ZRT V cm molP ⨯⨯===1250.9812127.4t V n mol V ===15.7m g=(2)298.15K ， 若干NaCl(B )溶解于1kg 水(A )中形成的溶液的总体积的关系为22/3119.0773.1625.1638.1001BB B t n n n V +++= (cm 3)。
化工热力学_习题集(含答案)
4.纯物质的第二Virial系数B（）。
A．仅是T的函数B.仅是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
5.纯物质p—V图临界等问线上临界点的特性是（）。
A. B.
C. D.
6.对于均相系统， 等于（）。
A.0B.cp/cv
C.RD.
7.一气体符合p=RT/（V-b）的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则系统的ΔS为（）
H（kJ·kg-1）
S(kJ·kg-1·K-1)
H2O(l)
298
104.8
0.3666
H2O(s)
273
-334.9
-1.2265
68.设有一台锅炉，水流入锅炉是之焓为62.7kJ·kg-1，蒸汽流出时的焓为2717 kJ·kg-1，锅炉的效率为70％，每千克煤可发生29260kJ的热量，锅炉蒸发量为4.5t·h-1，试计算每小时的煤消耗量。
33.单元操作的经济性分析中，功耗费用和下列（）有关。
A.损耗功B.理想功
C.环境温度D.有效能
34.在流体流动过程和换热过程中，下列哪一项的大小影响过程的经济性（）。
A.过程的理想功B.过程的损耗功
C.流体的流速D.冷热流体间的温差
35.下列叙述（）是正确的。
A.等熵膨胀的冷冻量要比节流膨胀的冷冻量大
A.理想混合溶液的体积和焓变化为零
B.理想混合溶液的熵和自由能变化不为零
C.M=A，S和G时，超额性质等于混合性质
D.M=V，U，H，Cp，CV和Z时超额性质为混合性质
22.理想气体流过节流阀，其参数变化为（）。
A. ∆T=0，∆S=0B. ∆T=0，∆S>0
化工热力学大作业(石大)
作业1：用ASPEN模拟软件中的DSTWU1简捷法计算丙酮和水的分离。
条件：65℃，1atm，5000lbmol/hr，acetone 10mol%,water 90mol%。
要求，丙酮回收率99.5 mol%。
(回流比：Reflux ratio 输入－1.2)选用不同的计算模型，查看计算的塔板数的差别，分析哪种计算模型适合该体系？至少要选用4种计算模型做对比：IDEAL，NRTL，UNIFAC、再加上状态方程方法要求：计算结果要有Aspen计算截图，或者结果导入Excel表格。
详细解答过程：Aspen Plus 模拟流程截图：Aspen Plus 模拟结果列表：IDEAL：表一：物料相关参数ACETONE FEED H2O Temperature C 57.2 65 100Pressure bar 1.013 1.013 1.013 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 235.868 2267.962 2032.094Mass Flow kg/hr 13290.33 49944.5 36654.17 Volume Flow cum/hr 17.685 56.435 39.938 Enthalpy Gcal/hr -13.773 -150.965 -135.934 Mole Flow kmol/hrC3H6O 225.662 226.796 1.134H2O 10.206 2041.166 2030.96 *** VAPOR PHASE ***DensityViscosity*** LIQUID PHASE ***Density kg/cum 751.522 884.993 917.787 Viscosity cP 0.241 0.41 0.28 Surface Ten dyne/cm 21.157 60.284 58.228表二：IDEAL模块结果Minimum reflux ratio: 2.174776Actual reflux ratio: 2.609731Minimum number of stages: 7.451025Number of actual stages: 15.10511Feed stage: 7.918062Number of actual stages above feed: 6.918062Reboiler heating required: 7.422133 Gcal/hrCondenser cooling required: 6.163981 Gcal/hr Distillate temperature: 57.21498 CBottom temperature: 99.97588 C Distillate to feed fraction: 0.104HETP:NRTL:表三：NRTL物料相关数据ACETONE FEED H2O Temperature C 56.2 65 99.5Pressure bar 1.013 1.013 1.013 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 235.868 2267.962 2032.094Mass Flow kg/hr 13290.33 49944.5 36654.17 Volume Flow cum/hr 17.655 56.435 39.918 Enthalpy Gcal/hr -13.811 -151.202 -135.952Mole Flow kmol/hrC3H6O 225.662 226.796 1.134H2O 10.206 2041.166 2030.96 *** VAPOR PHASE ***DensityViscosity*** LIQUID PHASE ***Density kg/cum 752.759 884.993 918.248 Viscosity cP 0.243 0.41 0.281 Surface Ten dyne/cm 21.279 60.284 58.312表四：NRTL模块结果Minimum reflux ratio: 1.78253Actual reflux ratio: 2.139036Minimum number of stages: 22.19904Number of actual stages: 43.83292Feed stage: 40.84705Number of actual stages above feed: 39.84705Reboiler heating required: 6.877299 Gcal/hrCondenser cooling required: 5.438181 Gcal/hrDistillate temperature: 56.22837 C Bottom temperature: 99.54106 C Distillate to feed fraction: 0.104HETP:UNIFAC:表五：UNIFAC物料相关数据ACETONE FEED H2O Temperature C 56.1 65 99.4Pressure bar 1.013 1.013 1.013 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 235.868 2267.962 2032.094 Mass Flow kg/hr 13290.33 49944.5 36654.17 Volume Flow cum/hr 17.652 56.435 39.913 Enthalpy Gcal/hr -13.788 -150.982 -135.983 Mole Flow kmol/hrC3H6O 225.662 226.796 1.134H2O 10.206 2041.166 2030.96 *** VAPOR PHASE ***DensityViscosity*** LIQUID PHASE ***Density kg/cum 752.887 884.993 918.36 Viscosity cP 0.243 0.41 0.281 Surface Ten dyne/cm 21.292 60.284 58.333表六：UNIFAC模块数据Minimum reflux ratio: 1.621262Actual reflux ratio: 1.945515Minimum number of stages: 27.61632Number of actual stages: 54.74148Feed stage: 51.67519 Number of actual stages above feed: 50.67519Reboiler heating required: 6.213071 Gcal/hrCondenser cooling required: 5.002286 Gcal/hr Distillate temperature: 56.12642 C Bottom temperature: 99.43489 C Distillate to feed fraction: 0.104HETP:状态方程法：LK-PLOCK表七：状态方程法物流相关数据ACETONE FEED H2O Temperature C 57.5 65 101.7Pressure bar 1.013 1.013 1.013 Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr 235.868 2267.962 2032.094 Mass Flow kg/hr 13290.33 49944.5 36654.17 Volume Flow cum/hr 17.692 56.435 40.017 Enthalpy Gcal/hr -13.812 -152.043 -136.798 Mole Flow kmol/hrC3H6O 225.662 226.796 1.134H2O 10.206 2041.166 2030.96 *** VAPOR PHASE ***DensityViscosity*** LIQUID PHASE ***Density kg/cum 751.195 884.993 915.971 Viscosity cP 0.241 0.41 0.274 Surface Ten dyne/cm 17.918 24.633 23.68表八：状态方程法模块相关数据Minimum reflux ratio: 1.335911Actual reflux ratio: 1.603094Minimum number of stages: 5.827468Number of actual stages: 12.55711Feed stage: 7.043875Number of actual stages above feed: 6.043875Reboiler heating required: 5.945406 Gcal/hrCondenser cooling required: 4.512474 Gcal/hr Distillate temperature: 57.47534 C Bottom temperature: 101.6868 C Distillate to feed fraction: 0.104HETP:结果分析：对丙酮和水的分离过程分别采用了IDEAL，NRTL，UNIFAC，LK-PLOCK 四种计算模型，得到相应的实际塔板数分别为15，44，55，13。
化工热力学大作业
化工热力学大作业1、计算101.3kPa 下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据（1）泡点温度和组成的计算 计算气液平衡数据方法（步骤）： 1、由C2H5OH 以及H2O ，查得两物质临界参数Tc1、Tc2、Pc1、Pc2、ω查得antonio 方程中C2H5OH 和H2O 参数A1,B1,C1,A2,B2,C2，进入2 2、利用总压强P 总=101.325kpa ，带入antonio 方程iii s i C T B A p +-=ln 得T1,T2，进入33、假设x1，x2数据，从小到大假设，并取0.01为间隔，逐次递增，由T=T1*x1+T2*x2，并另各Viϕˆ初值均为1，进入4 4、将T 值带入antonio 方程iii si C T B A p +-=ln 可得Ps1和Ps2，进入5 5、选择NRTL 方程，计算γi ，进入66、利用两物质临界参数以及T 、P 值计算Tr1，Tr2，Prs1，Prs2，再利用对比态法（计算逸度系数的对比态法）计算气态混合物各组元i 的逸度系数，进入77、利用平衡方程，Vi si S i i i i P P x y ϕϕγˆ=计算y1、y2，进入88、计算y1+y2的值，并判断是否进行迭代9、将yi 归一化，利用混合物维里方程（计算混合物逸度系数的维里方程）结合混合规则计算各V i ϕˆ，返回710、判断y1+y2是否与8的值不同，“是”返回6，“否”进入1111、计算y1+y2，判断是否为1，“否”进入12，“是”进入1312、调整T 值，如果y1+y2大于1，则把T 值变小，如果y1+y2小于1，则把T 值变大，并返回413、得出T 、所有yi 值，并列出表格，进入1414、将所有按从小到大顺序假设的Xi 值所对应的Yi 值求出，并作出T-X-Y 图，进入15 15、结束（2）露点温度和组成的计算已知P,yi ，si S i i Vii i P Py x ϕγϕˆ= ∑=ii i i x x x / 露点温度T ，液相组成x 1，x 2 ···x n 采用以下流程计算：可得到露点温度和组成计算过程运用Aspen软件计算1 .选择模板为General with Metric Units；Run Type为物性分析（Property Analysis），组分为乙醇（C2H5OH）和水（H2O）物性方法为NRTL-RK2 乙醇及水的流率均设为50kmol/h初输入温度为25℃，压力为101.325KPa。
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化工热力学大作业
1、计算下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据
（1）泡点温度和组成的计算
计算气液平衡数据方法（步骤）：
1、由C2H5OH 以及H2O ，查得两物质临界参数Tc1、Tc
2、Pc1、Pc2、ω查得antonio 方程中C2H5OH 和H2O 参数A1,B1,C1,A2,B2,C2，进入2
2、利用总压强P 总=，带入antonio 方程i
i i s i C T B A p +-=ln 得T1,T2，进入3 3、假设x1，x2数据，从小到大假设，并取为间隔，逐次递增，由T=T1*x1+T2*x2，
并另各V i ϕˆ初值均为1，进入4
4、将T 值带入antonio 方程i i i s i
C T B A p +-=ln 可得Ps1和Ps2，进入5 5、选择NRTL 方程，计算γi ，进入6
6、利用两物质临界参数以及T 、P 值计算Tr1，Tr2，Prs1，Prs2，再利用对比态法（计算逸度系数的对比态法）计算气态混合物各组元i 的逸度系数，进入7
7、利用平衡方程，V i s i S i i i i P P x y ϕϕγˆ=计算y1、y2，进入8
8、计算y1+y2的值，并判断是否进行迭代
9、将yi 归一化，利用混合物维里方程（计算混合物逸度系数的维里方程）结合
混合规则计算各V i ϕˆ，返回7
10、判断y1+y2是否与8的值不同，“是”返回6，“否”进入11
11、计算y1+y2，判断是否为1，“否”进入12，“是”进入13
12、调整T 值，如果y1+y2大于1，则把T 值变小，如果y1+y2小于1，则把T 值变大，并返回4
13、得出T 、所有yi 值，并列出表格，进入14
14、将所有按从小到大顺序假设的Xi 值所对应的Yi 值求出，并作出T-X-Y 图，进入15
15、结束
（2）露点温度和组成的计算
已知P,yi ，s i S i i V i i i P Py x ϕγϕˆ= ∑=i
i i i x x x / 露点温度T ，液相组成x 1，x 2 ???x n 采用以下流程计算：
可得到露点温度和组成
计算过程
运用Aspen软件计算
1 .选择模板为General with Metric Units；Run Type为物性分析（Property Analysis），组分为乙醇（C2H5OH）和水（H2O）物性方法为NRTL-RK
2 乙醇及水的流率均设为50kmol/h初输入温度为25℃，压力为。
3 设定可调变量为乙醇的摩尔分数，变化范围0—1，增量为，则可取20个点。
选择物性参数露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB），温度均为℃。
4 最后以乙醇摩尔分数为X坐标，露点温度（TDEW）及泡点温度（TBUB）为Y坐标，得到下表及下图。
又图可得，在X=时泡点线与露点线相交，表明有共沸点。
共沸点的组成为乙醇摩尔分率，水的摩尔分率，共沸温度为℃。
查表
下，乙醇摩尔分率为有共沸点，共沸温度为℃。
两者数据接近。
（3）怎样才能从20wt%稀酒精得到无水乙醇以作为汽车燃料？
1、生物质吸附法
淀粉质、纤维素质等生物质对水都有一定的选择吸附性，研究表明，生物质选择性吸附水，起主要作用的是淀粉，纤维素、半纤维素等生物成分也有一定的吸附性能，但吸附容量较小；淀粉质吸附效果好，吸附容量能满足工业需要，美国用玉米粉作为燃料乙醇脱水的吸附剂。
2、共沸精馏法
共沸精馏(恒沸精馏)工艺是在常压无法制取无水乙醇的情况下,通过向乙醇-水溶液添加夹带剂(如苯、环己烷、戊烷等)进行精馏的,夹带剂与乙醇溶液中的乙醇和水形成三元共沸物,该三元共沸物与纯组分酒精(或水)之间的沸点差较大,从而可获得纯度很高的乙醇。
以环己烷为例：环己烷、乙醇和水形成三元共沸物，沸点℃，比乙醇的℃或乙醇—水溶液的恒沸点℃都要低得多，在精馏时从塔顶馏出。
三元恒沸物的组成(质量比W﹪)为环己烷76﹪，
乙醇17﹪,水7﹪，其中水对乙醇的质量比为，比乙醇—水恒沸物的这一质量比要大得多。
故只要有足量的环己烷作为夹带剂，在精馏时水将全部集中于三元恒沸物中从塔顶馏出，塔底产品为无水酒精。
该方法能实现规模化生产、机械化程度高、产量大、质量好。
当然,这种成熟的生产工艺也有缺点, 主要是能耗还不是太理想,且夹带剂在生产操作不当时会引起环境污染。
3、萃取精馏法
萃取精馏法是通过加入某种添加剂来改变原溶液中乙醇和水的相对挥发度,从而使原料的分离变得容易。
在乙醇水溶液中添加萃取剂(如乙二醇、醋酸钾、氯化钙、氯化钠、氯化铜、乙二醇的盐溶液等)可以改变其平衡曲线,从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系、分离成本降低。
盐的种类、溶剂比、原料进料位置等的不同对精馏有很大的影响。
溶盐萃取剂在溶剂比为时可得% 的无水乙醇产品, 而加碱萃取剂在溶剂比为1 时即可得到同样的产品。
加碱萃取精馏过程可以在溶剂比下降20%的情况下，得到相同质量的产品。
萃取精馏塔内液体负荷降低、塔板效率提高, 溶剂回收过程处理量减少。
萃取精馏法因具有低能耗、无污染、设备简单、操作方便等优点而备受关注。
4、膜分离法
膜分离技术具有高效、节能、无污染的特点,是一种很有前景的新技术,分为渗透汽化和蒸气渗透。
渗透汽化(Pervaporation。
简称PV)是在液体混合物中组分蒸汽压差推动下，利用组分通过膜的溶解与扩散速率的不同来实现分离的过程。
渗透汽化作为一种新兴膜分离技术，由于具有相变质量小、效率高、能耗低、设备简单、工艺放大效应小等优点，逐渐在化学工业、石油化工、食品工业、制药工业和环境保护中得到应用，尤其在酒类生产、醇类脱水和化学药剂、食品中成分分析、酯水体系分离等领域发挥着重大的作用。
渗透汽化利用膜对液体混合物中各组分溶解扩散性能的不同而实现其分离的,是膜分离技术的热点研究,适宜于用蒸馏法分离分离难以分离或不能分离的近沸物、共沸物。
渗透汽化过程中存在浓差极化和膜污染等问题，特别在发酵生产中发酵副产物(如无机盐离子)、死细胞、非挥发性代谢产物的累积不利于生物反应器的连续运行，并且受到膜的强度、耐久性以及膜组件性能的制约，其生产规模比较小。
渗透通量和分离因子是衡量膜性能的2个重要指标。
5、分子筛吸附法
分子筛对H2O、NH3、H2S、CO2 等高极性分子具有很强的亲和力,特别是对水,在低分压
或低浓度、高温等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。
分子筛可用于高温吸附,用于乙醇脱水的典型分子筛为间隙通道的平均?为,水分子的?为,能进入分子筛的内部被吸附;而乙醇分子?为不能进入孔内,直接从外面流出不被吸附。
分子筛法自动化程度高,劳动强度小,产品质量好,无环境污染,适合大规模的工业化生产,但再生时能耗较高。
引用文献：。