化工热力学复习总结教学提纲
化工热力学总结提纲

化工热力学”课程,学习重点及要求(2009年11 月12 日)第二章流体的pVT关系(1)理解气体的非理想性,掌握状态方程的基本选择方法(2)掌握截项virial方程、立方型方程、普遍化关联式的使用(3)熟悉状态方程的混合规则(基本类型)与交互作用参数的使用(简化原则与获得方法),掌握混合物pVT关系的原则求解方法(4)熟悉状态方程的基本选择方法(5)掌握饱和液体体积的计算方法(6)理解学习流体的pVT关系的应用意义第三章流体的热力学性质:焓和熵(1)了解单组分流体的热力学基本关系(2)熟悉Bridgeman表的使用(3)熟悉蒸汽压方程,掌握蒸汽压的计算(4)掌握剩余性质的计算,单组分流体的焓变与熵变的计算(5)掌握水蒸汽表、热力学性质图的使用(6)了解多组分流体的热力学基本关系(7)理解多组分流体的非理想性,掌握混合物与溶液的概念区别(8)掌握理想混合物的概念,熟悉混合性质的基本关系(9)熟悉偏摩尔性质及其与混合物性质关系的分析与计算(10)掌握多组分流体的焓变与熵变的计算第四章能量利用过程与循环(1)掌握系统能量平衡方程的表述方法(2)掌握气体压缩过程与膨胀过程在T-S图和lnp-H图上的分析与计算,以及功量计算方法(3)熟悉简单蒸汽动力循环(Rankine cycle)在T-S图和Inp-H图上的分析与计算(4)熟悉简单蒸汽压缩制冷循环在T-S图和Inp-H图上的分析与计算(5)了解热泵的概念与基本原理2(6)了解深度冷冻与液化的基本原理第五章过程热力学分析(1)了解熵产生以及能量质量不守衡定理(2)熟悉函数的概念,熟悉环境基准态的概念。
(3)了解热量、物质标准、稳定流动体系函数的原则求解方法(4)掌握损失的概念、系统铝平衡方程的表述方法(5)熟悉效率(6)了解分析的基本方法第六章流体的热力学性质:逸度与活度(1)了解多组分流体热力学性质标准态的规定(2)掌握气体和液体纯组分逸度的计算,多组分体系中的组分逸度的计算(3)熟悉超额性质及其与活度系数的关系(4)了解用活度计算混合焓(5)熟悉溶解度参数模型、van larr模型、Margulars模型和Wilson模型的使用(包括模型参数的获取)以及活度系数模型的基本选择方法第七章流体相平衡(1)了解二元体系VLE与LLE相图(2)掌握VLE关系的基本模型(3)掌握VLE问题的计算(4)了解VLE数据的热力学一致性检验方法;(5)了解共沸现象的判别方法(6)了解LLE关系的基本模型第八章化学平衡( 1 )熟悉平衡组成的反应进度表示方法(2)了解反应体系的独立反应数的确定方法(3)掌握化学平衡关系的基本模型(4)掌握均相气相反应计算方法(5)了解液体混合物反应、溶液反应和非均相反应平衡的计算方法3总结提纲第二章流体的pVT关系(1)概念:理解气体,非理想性(相关特性的描述参数:偏心因子、偶极距),状态方程,虚拟临界性质,流体的pVT关系的图形表示(p-V图,T-p图等)(2)原理:对比态原理(3)方法:截项virial方程、RK方程、L-K方程等EOS的选择与计算;混合规则(基本类型)与交互作用参数的使用(简化原则与获得方法);混合物pVT关系的原则求解方法(4)其它:流体的pVT关系的应用意义第三章流体的热力学性质:焓和熵(1)概念:蒸汽压方程;剩余性质;混合物与溶液的概念区别;理想混合物;混合性质;偏摩尔性质;无限稀释偏摩尔性质;热力学性质的标准态规定(2)原理:偏摩尔性质加成关系、Gibbs-Duham方程等(3)方法:熟悉Bridgeman表的使用;蒸汽压、气化焓的计算;单组分流体的焓变与熵变的计算;水蒸汽表、热力学性质图(T-S图、lnp-H图、焓浓图等)的使用;偏摩尔性质与多组分流体性质的3个关系分析(包括结合标准态的分析);利用偏摩尔性质、混合性质计算多组分流体的焓变与熵变(4)其它:获得混合性质的方法第四章能量利用过程与循环(1)概念:流动体系的能量数量与焓(2)原理:能量数量守衡定理(焓守衡定理)(3)方法:稳流系能量平衡分析(包括对象系统的界定和系统边界的能流评价等);气体压缩过程与膨胀过程的数值分析与在T-S图和Inp-H图上的分析和计算,包括膨胀过程的温度效应分析以及功量计算方法;简单蒸汽动力循环(Rankine cycle)的在T-S 图和ln»H图上的分析与计算;简单蒸汽压缩制冷循环在T-S图和Inp-H图上的分析与计算(4)其它:第五章过程热力学分析4(1)概念:熵产生;流动体系的能量质量与勺;勺损失(2)原理:能量质量不守衡定理(〒不守衡定理)(3)方法:稳流系2平衡分析(包括对象系统的界定和系统边界的2流、内部损失的评价等);热量〒的计算;物质标准铝的计算;流体勺的计算;〒效率与〒损失率;〒分析的基本方法(4)其它:第六章流体的热力学性质:逸度与活度(1)概念:逸度(逸度系数);活度(活度系数);理想混合物与Lewis/Ra ndall 规则;逸度与活度的标准态规定;超额性质(2)原理:基于逸度或活度的多组分流体偏摩尔Gibbs函数的模型化(3)方法:逸度的计算(气体纯组分逸度的计算,液体纯组分逸度的计算,多组分体系中的组分逸度的计算);用活度计算混合焓;超额性质及其与活度系数的互推关系;溶解度参数模型、van larr模型、Margulars模型和Wilson模型等ACM的选择与活度系数的计算(包括模型参数的获取)(4)其它:第七章流体相平衡(1)概念:二元体系VLE与LLE相图;VLE条件(2)原理:等温等压条件下,基于Gibbs函数变的零判据所建立的VLE模型( 3) 方法:VLE 模型建立(逸度系数模型,逸度系数与活度系数组合模型,标准态的选择,VLE模型的应用选择与简化等);根据VLE问题(5种典型问题)建立原则求解程序;LLE问题的模型化及原则求解;熟悉共沸现象的判别( 4) 其它:第八章化学平衡( 1 ) 概念:反应进度;化学平衡条件;平衡常数(2)原理:等温等压条件下,基于Gibbs函数变的零判据所建立的化学平衡模型( 3) 方法:反应体系的独立反应数的确定;化学平衡模型建立(逸度系数与活度系数在模型中的运用,标准态的选择,化学平衡模型的应用选择与简化等);根据化学平衡问题建立原则求解程序。
化工热力学复习提纲-2010

化工热力学复习提纲-2010化工热力学复习提纲第二章1.临界点含义及表达式(2-1,2-2)2.立方型方程、普遍化Virial方程(第二、三Virial截断式)的叠代求解摩尔体积、压缩因子(例题2-1);Virial方程B值的普遍化计算(2-39,2-40)。
3.偏心因子定义及表达式,三参数对应态原理。
(2-37),(2-36)4.理想气体模型:(!)理想气体过程变化,如ΔU,ΔH,ΔS,ΔV,Q,W等(2-71,2-72)(2)理想气体通过节流阀过程变化,ΔU,ΔH,ΔS,ΔT 等5.纯物质的P-T,P-V相图(如过热蒸汽、过冷液体)(P5)6.焓、熵的计算式及应用(2-62,2-63),剩余性质的定义;设计计算气体的ΔH,ΔS的状态变化框图(图2-13)。
7. 纯液体ΔH的计算(由等压热容计算)(例题2-10)8. 纯物质逸度及逸度系数的定义,Virial方程第二截断式计算纯物质的逸度系数(2-117)9.纯液体的逸度计算式含义及Virial方程第二截断式计算纯液体的逸度(2-121,及例题2-12)。
第三章1.二元混合物,第二virial系数Bm展开式(3-6)2.偏摩尔性质的定义式及性质(3-22,3-25,3-27),Gibbs-Duhem公式(3-32)3.偏摩尔性质计算(参考例题3-4), 二元溶液偏摩尔体积的计算4.混合物组分逸度、逸度系数的定义式(3-44,3-45,3-46)、组分逸度与混合物逸度、组分逸度系数与混合物逸度系数的关系式(3-51,3-52)。
5. Lewis-Randll规则、Henry定律的适用范围6. 超额性质与混合性质变化的定义及其关系(3-33,3-37,3-83,3-87~3-91)7. 超额吉布斯自由焓与活度系数的关系式及其推导(3-86,3-94)。
8. 理想溶液概念及其混合性质变化(3-64,3-66~3-74)9.由混合物的状态方程推导组分逸度及逸度系数第五章1.封闭体系及稳态流动体系的能量平衡方程表达式及计算(5-4,5-6)2.熵增原理及稳态流动体系的熵平衡式,熵变、熵产与过程可逆性的判断(5-36)3.封闭体系及稳态流动体系的理想功的表达式及计算(换热过程)((5-41,5-44)4.恒温和变温过程热有效能的计算(5-54,5-53)5.稳流体系有效能恒算方程及有效能效率表达式(5-73,5-69)第四章1.相率(自由度)2.汽液平衡关系式及适用范围(表4-1)3.由1111γx P Py s =计算?G 和G E ,由活度系数模型计算参数及活度系数,如Van Laar 活度系数公式(3-103)。
化工热力学期末复习总结

化工热力学期末复习总结化工热力学第二章流体的PVT关系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。
PVBCD1 z PV 1 B'P C'P2 D'P3 23RTVVVRTBP 一般取两项 Bz 1 z 1 z 1 B'pRTVVirial Eq z普遍化关系式法① 两参数通用Z图② pitzer三参数通用关系式 z f Tr,Prz f Tr,Pr,rTrA.普维法:1.0 (logPrs)TBTTcPrPPc0.7BPPBPcrz 1 1 以两项维里方程为基础,图2―9曲线上方,或Vr≥2时用, RTRTcTr0.422BP001c1Tr B. 普压法:图2―9曲线下方,或Vr<2时用 z z 0 Z 1 z1,z2 查图3.真实气体混合物RTcBB 0.0831.6B 1.1390.172Tr4.2真实气体混合物PVT性质计算方法同真实气体,有两种方法,一种是EOS法,另一种是普遍化关系式法。
EOS法: virial Eq、R―K Eq普遍化关系式法: 虚拟临界常数法三参数普遍化关系式法。
4.真实液体PVT 性质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,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 5. 热容的定义式UCvT VHCpT PV原始函数关系式→ 四大微分方程式→ Maxwell关系式V 计算H、S基本关系式 ds CpdT dP dPdH CPdT V T T P T T PEH 和 S E 的基本关系式PP V R V ESE dP 恒T H 0 V T V dP0 TT T P P有关计算 1.H、S的计算 ( 1)对理想气体T ' '等P H C P S C P 积分2'''T HP CPdT SP T T T P 1PT1H' S' PR' S'T Rln2 等T T 0 T T 积分H T 0 T T'T2C'PdTT(2)对真实气体等P:ΔHp,ΔSp,计算式同理想气体,但Cp≠Cp‘V 等T: H V S 积分 H P V T T P P T T P P T T PVV V T dP 1T PdP2P1P2 VST dPP1T PV T 变T,P dH CpdTT P2.有关HE,SE 的计算图解积分法;普遍化方法[普维法(计算)&普压法(查图计算)];EOS法用剩余性质计算 H = H*+HE S = S*+SE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M M xiMi感谢您的阅读,祝您生活愉快。
化工热力学课程教学大纲

《化工热力学》课程教学大纲课程名称:化工热力学课程类型: 专业课总学时: 54 讲课学时: 54 实验学时:0学分: 3适用对象: 化学工程、化学工艺、有机化工、石油加工技术先修课程:物理化学、化工工艺学、化工原理、高等数学、计算机语言一、课程性质、目的与任务化工热力学是化学工程的重要分支和基础学科,是化工工艺专业及相关专业的专业基础课。
化工热力学的原理和应用知识,是从事化工过程的研究、开发以及设计等方面工作必不可少的重要理论基础,是一门理论性与工程应用性均较强的课程。
化工热力学就是运用经典热力学的原理,结合反映系统特征的模型,解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。
为学习后续课程和解决化工过程的实际问题打下牢固的基础。
二、教学基本要求设置本课程,为了使学生能够掌握化工热力学的基本概念;能利用化工热力学的原理和模型计算化工中涉及热力学数据,能够利用相平衡原理和化学反应平衡原理分析问题;学习能量分析的基本方法。
通过本课程学习,要求学生:(1)理解化工热力学的基本概念和基本原理;(2)根据所要解决问题的性质,选择和使用计算流体热力学性质的数学模型;(3)计算化工过程的能量变化;(4)计算纯流体和混合物的相平衡和化学反应平衡;(5)了解热力学在化工过程中的主要实际应用。
四、课程的重点和难点1绪论重点:明确化工热力学的主要任务难点:认识化工热力学的重要作用2 流体的PVT关系重点:PR方程,以偏心因子为第三参数的普遍化法。
难点: P-V图、P-T图上点线面的关系,各种状态方程的特点,对比态原理的理解。
3 流体的热力学性质重点:剩余性质的概念与计算难点 :根据实际需要选择合适的计算方法4 化工过程的能量分析重点:稳定流动体系能量平衡方程中各项意义,计算基准及其在工程上的应用。
难点:正确理解热力学第二定律。
5 蒸汽动力循环和制冷循环重点:正确理解制冷原理,理解同样的制冷原理可用于制冷和供热。
高等化工热力学复习提纲

RT qi xi
G
~ xi
呈直线关系 (3)Van laar方程适用于分子结构差异较大的体系
RT q i x i GE
~ xi
呈直线关系
溶解时,有热量变化 ②由于高分子由聚集态→溶剂中去,混乱度变大,每个分子有许多构象,则 高分子溶液的混合熵比理想溶液要大得多 > 因此有必要对高分子溶液的热力学函数(如混 合熵,混合热,混合自由能)进行修正。 25 二元体系气液平衡P-T相图的特点? 二元体系 相数()至少为1 ���F = N - + 2=4- 自由度最多为3 1)临界点附近的P-T图 对于纯组分,其P-T图可以用两维坐标表示出来
ni ge i i / kT N gie
i
11 在298.15 K和标准压力下,将1 mol O2(g)放在体积为V的容器中,已知电子 基态的ge,0=3,基态能量e,o=0 ,忽略电子激发态项的贡献。O2的核间距 r=1.207×10-10m。计算氧分子的qe、qr、qt
(1)
(2)
(3) qt (
m(O 2 )
2 mkT 3 2 ) V h2
32 103 kg mol-1 5.313 1026 kg 6.023 1023 mol 298.15 K Vm (O 2 ) (0.0224 m3 mol-1 ) 273.15 K 0.02445 m3 mol-1
19 处理非理想溶液的三种主要的溶液模型的特点? 非理想溶液模型大致分为三种情况 1、正规溶液模型; 正规溶液是指溶液中 SE=0或SE≌0 但HE≠0 2、无热溶液模型; 与正规溶液相反,无热溶液模型主要是溶液的HE=0或HE≌0,但SE≠0。 ∴ GE=-TSE 3、基团溶液模型 基团溶液模型是把溶液看成各种基团组成,基于各基团在溶液中的性质加和 所描述的模型。 20 简述Whol的溶液活度系数方程的的特点及其应用范围? ?特点 wohl型方程的应用范围 (1)适用正规溶液模型体系 GE=HE SE=0或SE≌0 (2)Margules方程适用于分子结构相似的体系 E
化工热力学教学大纲

《化工热力学》课程教学大纲一、大纲说明课程名称:化工热力学课程名称(英文):Thermodynamics of chemical engineering适用专业:化学工程与工艺课程性质:专业必修课程总学时:54 其中理论课学时: 54 实验课学时:0学分:3先修课程:物理化学,化工原理二、本课程的地位、性质和任务本课程是化学工程学的重要组成部分,是化工过程研究、开发和设计的理论基础。
本课程是在学生学过物理化学,完成化工厂生产实习,并具备化工过程和设备的知识基础上讲授。
本课程任务是以热力学第一、二定律为基础,研究化工过程各种能量的相互转化及其有效利用,培养学生节约能源、合理利用能源的观点;研究各种物理和化学变化过程中达到平衡的理论极限、条件和状态,为分离过程、化学反应过程提供相平衡和化学平衡数据;使学生掌握热力学性质数据的获取方法,培养学生树立工程观点,养成实事求是、科学严谨的工作作风,提高理论联系实际的工程实践能力;为学习后续课程及毕业后参加实际工作奠定基础。
三、教学内容、教学要求第一章绪论(2学时)教学内容1.化工热力学研究范围和研究方法。
2.化工热力学在化学工业上应用。
3.名词和定义。
教学要求了解:化工热力学及其在化工中应用。
理解:化工热力学研究对象。
掌握:化工热力学研究的特点。
重点与难点重点:化工热力学研究的特点。
难点:通过大量举例使学生深刻认识化工热力学的重要作用。
第二章流体的 PVT 关系(6学时)教学内容1.纯流体PVT关系;P-V 图、P-T 图。
2.真实流体状态方程:维里方程、范德华方程、Redlich-Kwong 方程。
3.状态方程的选用。
4.对比态原理:对比态原理、偏心因子概念。
5.多组分流体的PVT关系。
教学要求了解:流体PVT关系,它是热力学性质的基础。
理解: PVT是可直接测量性质。
掌握: 其它热力学性质由PVT数据计算得到。
重点与难点重点:R-K 方程。
要求学生对此有清楚的了解,掌握其计算方法。
南京工业大学化工热力学复习大纲

2019/7/31
15
普遍化压缩因子法
H R (H R ) 0 (H R )1 SR (SR)0 (SR)1
RTc RTc
RTc
R
R
R
查图3-2~3-9
②普遍化维里系数法
HR RTc
Pr [B0
Tr
dB0 dTr
(B1
Tr
dB1 )]
dTr
SR R
Pr
– 立方型状态方程由于形式简单,计算方便受到工 程上的重视,特别是SRK和PR由于适用汽液两 相,能用于汽液平衡;
– 多常数方程在使用范围和计算准确性方面有优势;
– 应用时应根据实际情况和方程特点选择。
2019/7/31
6
4、对应态原理:在相同对比温度、对比压力下,任何 气体或液体的对比体积(或压缩因子)是相同的。
–判断体系所处的状态:饱和水、饱和蒸气、 过热水蒸气、过冷水 、湿蒸气(Ml<M<Mg)。
2019/7/31
19
• 如何判断?
过冷水区
• 过热水蒸气:
– 同T下, P<Ps(T) 。
– 同P下, T> Tb
• 过冷水:
– 同T下, P > Ps(T)
– 同P下, T< Tb
• 湿蒸气
– Ml<M<Mg
其它热力学性质。
2019/7/31
10
§3.1 热力学性质间的关系 S , H, U, G是化工分离中最关键的热力学数据,但不易测。
1、热力学基本关系式
dU TdS PdV dH TdS VdP dA SdT PdV dG SdT VdP
《化工热力学》课程教学大纲

《化工热力学》课程教学大纲授课专业:化学工程与工艺学时数:72学分数:4一、课程的性质和目的本课程是在物理化学等先修课的基础上讲解的,本课程应在学生学过物理化学,经过工厂认识实习,并具备化工过程与设备的知识基础上讲授。
《化工热力学》是化学工程与工艺专业本科生的一门重要的专业基础课,也是该专业的主干课程。
热力学是一门研究能量、物质和它们之间相互作用规律的科学。
在化工生产以及化工过程的开发设计中有重要的意义,它不但成为化工过程各环节进行理论分析的依据,而且提供了有效的计算方法,成为化学工程学的重要组成部分,是化学工程与工艺专业学生必须掌握的专业基础知识,其主要任务是培养学生运用热力学原理分析和解决化工生产过程中有关能量转换、相变和化学变化的实际问题的能力,初步掌握化学过程设计与研究中获取物性数据,对化工过程进行有关计算的方法,也为后继专业课的学习和进行化工过程研究、开发与设计奠定必要的理论基础。
本课程是双语教学,可引导化工工艺类各专业学生在学习了大学英语和专业英语的基础上,能以较快速度阅读、理解并掌握英语原著的精神,培养以英语做习题、回答问题与进行讨论的能力,进一步提高学生对英语的读、听和写的能力,熟悉科技英语的表达方式,有利于今后与国际同行的交流。
二、课程教学内容第一章绪论(10学时)主要内容:1、了解化工热力学的范围,化工热力学是如何形成一门专门的学科的,化工工程师要用化工热力学的知识去解决什么问题。
2、弄清一些基本概念(温度、力、能量、功……)的来历和定义,特别是质量与重量,重量与压力,热、功、能的相互关系和相互转换重点:化工热力学的一些基本概念难点:重量(力)与质量的区别,单位的转换,影响测温正确性的因素第二章:第一定律及其它基本概念(10学时)主要内容:1.证明功与热可互相转换的焦耳实验热与内能能量的不同形式(位能、动能、内能、化学能)基于能量守恒的热力学第一定律热容与比热2.封闭系统与稳定流动过程状态函数与焓第一定律的两种表达式3.热力学状态独立变量与相律4.平衡的概念可逆过程及其必须的条件重点:封闭系统与稳定流动过程第一定律表达;状态函数与焓难点:稳定流动过程第一定律;能量的可利用程度或品质高低的衡量第三章:纯流体的容量性质(12学时)主要内容:1.纯物质的PVT性质维里方程理想气体及其状态方程压缩因子2.维里方程的应用第二、第三维里系数二项与三项截项式应用范围3.立方型状态方程及其应用4.普遍化关系重点:理想气体与实际气体的差别,P-V-T相图及其相图上的重要概念,理想气体状态方程、维里方程截项式与三次状态方程的不同应用范围难点:均相混合物性质的计算,纯物质的临界点的数学特征约束状态方程常数的方法。
《化工热力学》教学大纲

《化工热力学》教学大纲Chemica1EngineeringThermodynamics一、课程基本信息学时:48学分:3.0考核方式:考试,平时成绩占总成绩的30%中文简介:化工热力学是化学工程学的重要分支之一,与化学反应工程、分离工程关系密切,它是化工过程研究、开发和设计的理论基础。
它是将热力学理论和化学现象相结合,用热力学的定律、原理、方法来研究物质的热性质、化学过程及物理变化实现的可能性、方向性及进行限度等问题。
课程的重点在于能量和组成的计算,主要包括P-V-T关系、逸度、活度、相平衡,并且还有部分工程热力学的内容,如热机原理、制冷原理及其相关计算等。
二、教学目的与要求化工热力学的原理和应用知识是从事化工过程研究、开发以及设计等方面工作必不可少的重要理论基础,是一门理论性与工程应用性均较强的课程。
化工热力学就是运用经典热力学的原理,结合反映系统特征的模型,解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。
本课程的任务是概括、深化热力学的基本定律和有关的理论知识,研究化工过程中各种能量的相互转化和有效利用,研究各种物理化学变化过程达到平衡的理论极限、条件或状态,从而使学生获得巩固的专业理论基础知识,培养和提高学生从事化工生产、设计和科学研究工作的理论分析能力。
三、教学方法与手段1、突出重点,把教师讲授与课堂讨论相结合。
2、精讲多练,把现代教育技术(PPt课件或CA1课件)与传统黑板板书相结合。
四、教学内容及目标重点与难点:节流效应,等牖膨胀效应;Rankine循环过程及其热效率的计算;Rankine循环过程改进。
衡量学习是否达到目标的标准:熟悉蒸汽动力循环中能力利用与消耗的计算;独立完成课后习题7-17、19、20O五、推荐教材和教学参考资源1.冯新,宣爱国凋彩荣.化工热力学(第一版).北京:化学工业出版社,2010.2.张乃文,陈嘉宾,于志家.化工热力学.大连:大连理工大学出版社,2006.3.陈钟秀,顾飞燕,胡望明.化工热力学(第二版).北京:化学工业出版社,2001.4.陈志新,蔡振云,胡望明.化工热力学.北京:化学工业出版社,2001.5.朱自强,徐讯.化工热力学(第二版).北京:化学工业出版社,1991.。
化工热力学教学大纲

具备运用热力学知识解决实际化工问题的能 力,如反应热计算、相平衡预测等。
04
培养学生的创新思维和实践能力,提高分析 和解决问题的能力。
课程内容与结构安排
热力学基本概念
温度、压力、热量、功等基本概念 ;状态方程与状态参数;理想气体 与实际气体模型。
热力学第一定律
能量守恒原理;热力学第一定律表 达式;焓、熵等热力学函数;稳流 过程与循环过程的热力学分析。
06 溶液热力学性质及应用
溶液组成表示方法及性质
组成表示方法
介绍质量分数、摩尔分数、质量摩尔 浓度等表示溶液组成的方法。
溶液的性质
阐述溶液的均一性、稳定性、各向同 性等基本性质,以及稀溶液的依数性 。
溶液热力学性质计算
01
热力学基本方程
介绍如何利用热力学基本方程计 算溶液的热力学性质,如内能、 焓、熵等。
03
理想气体状态方程及性质
ห้องสมุดไป่ตู้
01
理想气体状态方程
介绍理想气体状态方程的形式和适用条件,解释方程中 各个物理量的含义和单位。
02
理想气体性质
阐述理想气体的基本性质,如压缩性、膨胀性、热容等 ,并解释这些性质在实际应用中的意义。
03
理想气体的微观模型
介绍理想气体的微观模型,如分子无相互作用力、分子 间距离大等,以加深对理想气体性质的理解。
气体混合物性质计算
气体混合物的组成表示方 法
介绍气体混合物的组成表示方法,如摩尔分 数、质量分数等,并解释各种表示方法的优 缺点及适用场合。
气体混合物的物性计算
阐述气体混合物的物性计算方法,如平均摩尔质量 、平均热容、平均压缩因子等,并给出相应的计算 公式和实例。
化工热力学总复习

bm y1b1 y2b2
am RT P 0.5 V bm T V (V bm )
第三章 纯流体的热力学性质
§3.1 热力学性质间的关系 §3.2 热力学性质的计算
§3.3 逸度和逸度系数
§3.4 两相系统的热力学性质及热力 学图表
§3.1 热力学性质间的关系
一、纯物质的P-V图
P
P
V T 0
P
2
在C点 V 2 T 0 在C点
临界点
超临界流体区
(T>Tc和P>Pc)
过冷液体区
过热蒸汽区 汽液两相平衡区 F=N-π+2=1
饱和液相线
饱和汽相线
恒温线
二.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
实验得(实测) 计算 (由第二章介绍方法计算)
Z 0 f1 ( Prm .Trm )
m yii
Zm=Z0+ωmZ1
Z f2 (P Trm ) rm .
1
状态方程法 (1)混合物的维里方程 若混合物虚拟的对比性质, Trm=T/Tcm Prm=P/Pcm
落在P18图2-9曲线的上方或Vrm≥2则采用普维法。
对于混合物气体两项维里方程式为: Z m 1
对比态原理小结
对比态原理 分类 两参数对比 态原理
Z f ( Pr , Tr )
方法名称
两参数普遍 化压缩因 子法 普遍化维里 系数法
计算手段
适用范围
适合简单球形 流体。不实 际使用
适合非极性、弱极性 流体;中、低压 误差<3%。 对强极性不 适合
三参数对比 态原理
化工热力学复习总结

ideal solution
chapter6
GE RT
ln i
Wid ,EX
热力学第二定律
chapter7
相平衡、化学反应平衡
动力循环、制冷循环
教材的结构
此处未考虑到电、磁、核、界面等方面的影响
chapter1
(p,V,T,x)关系
chapter2
热力学基本方程
dG=-SdT+Vdp
chapter6
分子的大小和形状影响因素
✓分子内和分子间的相互作用力 ✓分子的对称性和分子结构的均一性 ✓无定形和结晶区域内大分子的排列方式
➢ Flory-Huggins密堆积晶格模型理论
Gt At H t TSt RT n1 ln 1 n2 ln 2 n12
St Rn1 ln 1 n2 ln 2
➢ 混合物相平衡关系(温度T、压力p、与各相的组成)的确定 ➢ 汽液相平衡计算类型与方法:T,p,x,y相互推算及双重迭代循环计算方
法 ➢ 气液平衡计算 ➢ Gibbs-Duhem方程应用于汽液平衡数据的热力学一致性校验 ➢ 液-液平衡计算
含恒(共)沸物特征:汽液两相组成相等,即xi=yi
工程热力学篇:热力学第一定律 与第二定律及其工程应用
➢ Rankine循环的热力学分析方法,热效率、气耗率的概念与计 算,以及Rankine改进方法。
➢ 逆Carnot循环与蒸汽压缩制冷循环的基本组成,制冷系数和 单位工质循环量的计算;
➢ 热泵的基本概念和在工业生产中的应用;
核心是采用第一定律及其效率(热机效率)对各热力过 程进行分析与评价
若采用第二定律及其效率(热力学效率或有效能效率)进行评 价将更为复杂一些。
➢系统(system)与系统的性质:
化工热力学知识点框架总结

化工热力学知识点框架总结热力学是一门研究能量转化和能量传递规律的自然科学。
在化工领域,热力学是一门重要的基础学科,它不仅是理论研究的基础,也是工程设计和实践的重要依据。
本文将对化工热力学的相关知识点进行总结,包括热力学基本概念、热力学系统与过程、物态方程、热力学第一定律、热力学第二定律、熵和热力学函数等内容。
1. 热力学基本概念热力学是研究能量转化和能量传递的规律的一门科学,它是人们认识能源转化过程的基础。
热力学基本概念包括系统、边界、环境、状态、过程等。
系统是研究对象的一部分,可以是封闭系统、开放系统或闭合系统;边界是系统与环境之间的分界面;环境是系统外部的一切事物;状态是系统在一定条件下所处的特定状态,可以通过状态方程描述;过程是系统从一个状态变为另一个状态的行为。
2. 热力学系统与过程根据热力学研究对象的不同,系统可以分为孤立系统、封闭系统和开放系统。
孤立系统与外界无能量和物质的交换;封闭系统能与外界进行能量交换但不能与物质交换;开放系统能与外界进行能量和物质的交换。
根据系统的体积和质量的变化,热力学过程可以分为等体过程、等压过程、等温过程和绝热过程。
等体过程中系统的体积不变,等压过程中系统的压强不变,等温过程中系统的温度不变,绝热过程中系统与外界无热交换。
3. 物态方程物态方程描述了气体的状态参数之间的关系,最常用的气体状态方程是理想气体状态方程。
理想气体状态方程描述了理想气体的压强、体积、温度之间的关系,可以表示为P*V=n*R*T,其中P为气体的压强,V为气体的体积,n为气体的物质量,R为气体的特定常数,T为气体的温度。
除了理想气体状态方程,还有范德瓦尔斯方程等描述气体状态的方程。
在实际工程中,通过物态方程可以描述气体在不同条件下的状态参数,为工程设计和生产提供基础数据。
4. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的表达,在闭合系统中能量不会自发减少或增加。
热力学第一定律可以表达为系统内能的变化等于系统所做的功与系统所吸收的热的代数和。
化工热力学专业知识点总结

化工热力学专业知识点总结一、物质的热力学性质1.热力学状态方程:描述热力学系统状态的方程,可以通过实验数据拟合得到,常见的有理想气体状态方程、范德华方程等。
2.热力学过程:系统经历的状态变化过程,包括等温过程、等容过程、绝热过程等,这些过程可以通过热力学定律进行定量描述和分析。
3.热力学势函数:用来描述系统稳定状态的函数,常见的有焓、内能、吉布斯函数等。
4.相变热力学性质:液相、气相、固相之间的相互转化过程,包括液气平衡、固液平衡等。
5.热力学平衡条件:系统达到热力学平衡的条件,包括热平衡、力学平衡、相平衡等。
二、热力学定律1.热力学第一定律:能量守恒定律,即能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,只会在不同形式之间进行转化。
2.热力学第二定律:热不能自发地从低温物体传递到高温物体,这是宇宙中熵增加的基本规律。
3.热力学第三定律:当温度趋近于绝对零度时,系统的熵趋于常数,这是绝对零度不可能实现的热力学定律。
化工热力学不仅包含了上述物质的热力学性质和热力学定律,还涉及到一些实际的应用技术和工程问题。
例如,化工过程中的热力学分析、热力学循环、热能利用、燃烧热力学等内容。
下面我们来重点介绍一些与化工工程实际相关的热力学知识点。
三、热力学循环1.卡诺循环:理想可逆循环过程,由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程组成,是热机效率的理论极限。
2.汽轮机循环:以水蒸气为工质的循环,包括理想朗肯循环、实际朗肯循环、再热朗肯循环等。
3.制冷循环:以制冷剂为工质的循环,包括制冷机、空调机、冷冻机等。
四、燃烧热力学1.燃烧过程:燃烧是一种复杂的热力学过程,包括燃烧反应机理、燃料燃烧热值、燃烧平衡等内容。
2.燃烧产物:燃料燃烧的产物包括二氧化碳、水蒸汽、一氧化碳、氨气、硫化物等,这些产物的生成与燃烧条件密切相关。
3.燃烧效率:燃料的利用效率,可以通过燃烧反应焓变来计算。
五、化工热力学应用1.热力学分析:化工反应器设计、炼油装置设计、化工装备热力计算等都需要进行热力学分析。
- 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)。
化工热力学复习总结第一章、绪论一、化工热力学的目的和任务通过一定的理论方法,从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。
化工热力学就是运用经典热力学的原理,结合反映系统特征的模型,解决工业过程(特别是化工过程)中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。
二、1-2化工热力学与物理化学的关系化工热力学与物理化学关系密切,物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学的基本原理和理想系统(如理想气体和理想溶液等)的模型,化工热力学将在此基础上,将重点转移到更接近实际的系统。
三、热力学性质计算的一般方法(1)基于相律分析系统的独立变量和从属变量;(2)由经典热力学原理得到普遍化关系式。
特别是将热力学性质与能容易测量的p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来;(3)引入表达系统特性的模型,如状态方程或活度系数;(4)数学求解。
第2章流体的P-V-T关系1.掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法。
2.了解偏心因子的概念,掌握有关图表及计算方法。
1.状态方程:在题意要求时使用该法。
①范德华方程:常用于公式证明和推导中。
②R—K 方程:③维里方程:2.普遍化法:使用条件:在不清楚用何种状态方程的情况下使用。
三参数法:①普遍化压缩因子法②普遍化第二维里系数法3、Redlich-Kwong(RK)方程3、Soave(SRK)方程4、Peng-Robinson(PR)方程()22a0.45724crcR TTPα=0.0778ccRTbP=§2-5高次型状态方程5、virial方程virial方程分为密度型:和压力型:第3章纯物质的热力学性质1、热力学性质间的关系dU TdS pdV =-H=U+PV dH TdS Vdp =+A=U-TS dA SdT pdV =-- G=H-TS dG SdT Vdp =-+ Maxwell 关系式S V T P V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ S P T V P S ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ V T P S T V ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ P TV S T P ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 转换公式: 1Z X YX Y Z Y Z X ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭3.2计算H ∆和S ∆的方法1.状态方程法: P P V dH C dT V T dP T ⎡⎤∂⎛⎫=+- ⎪⎢⎥∂⎝⎭⎣⎦P PC V dS dT dP T T ∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭ 2.剩余性质法: ①普遍化压缩因子图()()1R R RTC C C H H H RT RT RT ω=+ ()()1R R R TS S S RRRω=+②普遍化的第二维里系数方法0101R T r r r C r r H dB dB P B T B T RT dT dT ω⎡⎤⎛⎫=-+-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦ 01R T r r r S dB dB P R dT dT ω⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭0 1.60.4220.083r B T =-14.20.1720.139r B T =-导出:0 2.60.675r r dB dT T = 1 5.20.772r rdB dT T = 第6章 化工过程能量分析热力学第一定律一、功 Wp dVδ=-外不可逆过程: 2112W P dV =-⎰外体可逆过程: 21V rev V W p dV =-⎰体体规定:体系吸热为正,放热为负;对外做功为负,接受功为正。
二、封闭系统的能量平衡式:U Q W ∆=+ dU q w δδ=+适用于可逆与不可逆过程。
三、稳定流动过程的能量平衡式:22S C Cu g ZH Q W g g ∆∆∆++=+ (1J Kg -⋅)(一)稳流过程能量平衡式的简化形式及其应用: 气体通过如孔板、阀门、多孔塞等节流装置时:0m h ∆=(即等焓过程)(a)压缩机和膨胀机(透平)鼓风机、泵等0Q =, W H m h s=∆=∆ 适用于可逆,不可逆过程。
(b )气体通过如孔板、阀门、多孔塞等节流装置时:0m h ∆=(即等焓过程)(c)无轴功,但有热交换的设备:锅炉、热交换器、塔等。
0w s= H Q ∆= (二)轴功的计算方法: (1)可逆轴功()S R W: 2()1P S R PwvdP =⎰ 实际轴功与可逆轴功之比称为机械效率m η。
对于产功设备而言:()S S R W W p ,()S m S R W W η=对于耗功设备而言:()SS R W W f ,()S R m SW W η=四、 气体的基本热力过程 封闭体系: U q w ∆=+ 微小过程: dU q w δδ=+(一)等容过程:0w P dV δ=-=外外 ∴ V dU q δ= 即 V V U q ∆=(二)等压过程: 可逆过程:Rw pdv p v =-=-∆⎰不可逆过程(恒外压): W P V =-∆外来计算功。
(三)等温过程: TdUq P dV δ=+外体(四)绝热过程:Q 0Q = ∴ dU W P dV δ==-外体热力学第二定律 一、熵与熵增原理熵的定义式:RQ S Tδ∆=⎰适用于任何体系和环境。
封闭体系熵增原理公式为:0dSdSsyssurr+≥上式中各种熵变的计算方法: (一)为封闭体系的熵变: ①可逆过程:结论:无论是由已知条件得知,还是由热力学第一定律得出的Q 就为R Q ,可以直接代入计算。
②不可逆过程:设计一个初终态与不可逆过程的初终态相同的可逆过程,通过对这个可逆过程进行sys S ∆的计算,就可得出结果。
(二)dSsurr为外界环境的熵变:环境可分为热源和功源 即:surrdS dS dS =+源热功源功源;0dS =功源热源: sys surrsurrsurrsurrQ Q dS dS T T δδ-===热源(等温可逆过程)6.2.2熵产生与熵平衡 一、封闭系统的熵平衡S g ∆ >0 不可逆过程S g ∆ =0 可逆过程可判断过程进行的方向S g ∆<0 不可能过程Qsysg sys f sys surrQ S S S S T δ∆=∆-∆=∆-⎰sys dS ——封闭体系的状态引起的熵变。
g dS ——因过程不同产生的。
f dS ——封闭体系与外界因有热交流引起的。
求g S ∆的一般步骤: ①确定体系所用的熵平衡式。
②确定初终态,然后按照可逆过程来计算sys S ∆。
a )21R sys sysQ S T δ⎛⎫∆=⎪⎝⎭⎰ b )P PC V dS dT dP T T ∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭ c )222111ln ln ig R R sys pmsT P S CR S S T P ∆=-+- ③根据不同的条件确定sys Q δ,从而得出 surr S ∆ 即 f S -∆。
④根据 0Qsysg sys surr sys f sys surrQ S S S S S S T δ∆=∆+∆=∆-∆=∆-⎰求g S ∆。
二、 稳定流动系统的熵平衡()()S m s m s S j j i i g f j i in out∆=--∆∑∑⑴绝热过程:0Qsys δ=Q 0S f∴∆=()()S m s m sj j i i g j iin out ∴∆=-∑∑ (2)可逆绝热过程(0Sg ∆= ): ()()m s m sj ji i jiin out =∑∑ 三、理想功、损失功与热力学效率1理想功1122m m mp V p V pV ==1122k k k p V p V pV ==对稳定流动过程:2012id W T S H u g z -=∆+∆-∆-∆ 若忽略动能和势能变化,则 0id W H T S =∆-∆ 2 损失功对稳定流动过程,损失功W L 表示为L ac id W W W =- 0L W T S Q =∆- 0L g W T S =∆ 3热力学效率 做功过程:ad t id W W η= ;耗功过程:idt adW W η=四、.有效能1、稳流过程有效能计算0000()()xph id E W T S H H H T S S =-=∆-∆=---2、有效能效率()1()()outx lEx in inx x E E E E η==-∑∑∑第七章 压缩、膨涨、动力循环与制冷循环一、气体的压缩1、等温过程方程式绝热过程方程式实际(多变)过程方程1m k<<1122p V p V pV==()1211121,ln lnp pV p p p RT w R s ==等温()12,1111k k s R p kw RT k p -⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎢⎥⎣⎦绝热()12,1111m m s R p mw RT m p -⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥-⎝⎭⎢⎥⎣⎦多变pp HJ C V T V T p T -⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μpp SS C T V T p T ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μ,1L S C H L H H T W Q Q Q T ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭,1S C LC HHW T Q T η==-2、若为可逆过程,按照“得功为正(或耗功为正)”的规定,其轴功可按式(7-1)计算()22111,d d J sp p s Rt p p W V p n V p-==⋅⎰⎰二、气体的膨胀1、特点:过程等焓 由热力学第一定律:ΔH = 0由于压力变化而引起的温度变化称为节流效应效应理想气体 :真实气体: μJ ﹥0 节流后温度降低,制冷。
μJ = 0 温度不变。
μJ ﹤0 节流后温度升高,制热等熵膨胀时,压力的微小变化所引起的温度变化,称为微分等熵膨胀效应系数,以 μs 表示三、蒸汽动力循环蒸汽动力装置主要由四种设备组成:(1)称为锅炉的蒸汽发生器;(2)蒸汽轮机;(3)冷凝器;(4)水泵。
1、Carnot 循环对外作(最大)功W s,c效率0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=HJ p T μS w q h +=∆412100h h h h q w Q W S S --=-=-=η21212121R S,)(';h h h h H H H H W W S S --=--=--=不可逆η4121414321'')()(h h h h H H H H H H --=--+-=ηS S Q w q W L L ===净功低温下吸收的热ε121S C T T T W Q L -==ε41h h q L -=LL q Q m =2、Rankine 循环及其热效率对于单位质量的流体热效率 热效率越高,汽耗率越低,表明循环越完善1) 等熵效率ηS :膨胀作功过程,不可逆绝热过程的做功量与可逆绝热过程的做功量之比2) 实际Rankine 循环的热效率:四、制冷系统1、Carnot 制冷循环:逆向卡诺循环:工质吸热温度小于工质放热温度;此即 Carnot 制冷循环。