热力学总复习

各参数的计算
BWR 方程 Martin-Hou（M-H)方程
(3)普遍化状态方程
1）普遍化R-K方程，SRK方程 1.两参数法
Z f Pr、Tr
两参数对应状态原理：
所有气体在相同的 P 和 Tr 时，必定具有相近的Z 值。 r
2.三参数法 2）普遍化压缩因子法
Z Z 0 Z
3）等熵效率
WS 产功： S WS ( R )
耗功： S
WS ( R ) WS
3、热力学分析的基本方法
1）能量衡算法
2）熵分析法
3）
分析法
4、合理用能的总则
按质用能，按需供能。
溶液热力学基础
1.化学位
(nA) (nG) (nU ) (nH ) i n i nV ,T , n j ni ni nS ,nV ,n j ni nS , P ,n j T , P ,n j
1.0 log Prs T
r
偏心因子根据蒸汽压定义的
0 .7
简单流体的偏心因子等于0
三参数对应状态原理：ω 相同的流体，若Tr,Pr相同，则Z相同。 3.普遍化第二维里系数关系式
0.422 Pr 0.172 Pr Z 1 0.083 1.6 0.139 4.2 Tr Tr Tr Tr
化工过程热力学分析
1.理想功
Wid H T0S
Wid G0
2.不可逆过程的损耗功
稳流过程 反应过程
WL T0 S sys S sur T0 S g T0 St
Wid 混合 WL T0 R yi ln yi
i
混合过程
T0 WL V P 1P 2 T WL Wid高 Wid低
RK 方程
（2）状态方程 (EOS法) 立方型状态方程 SRK 方程 PR 方程
重点： 方程的适用范围 各参数的物理意义 多常数状态方程
RT a V b V V b bV b PV B C Z 1 2 RT V V 维里方程 RT P V B P
流动过程 传热过程
T0 WL (THm TLm )Q THm TLm
3、
（ E X）与
（ AN）
EX EXK EXP EXPh EXC
E XPh ( H 0 H ) T0 (S 0 S )
E XC H H 0 T S S0
T E XQ Q1 0 T
热力学第一定律及其应用

开系稳流过程的能量平衡式(开系稳流过程热力学第一定律)
1 mh mg z mu 2 Q Ws 2
1 2 h g z u q w s 2
H Q WS 或 h q ws
H Q, h q
简化形式：
H WS 或 h ws
Gid RT xi ln xi 0
S id R xi ln xi 0
S
id i
S i R ln xi
5.两种标准态
路易斯—兰德尔规则为标准态
ˆ f x x f 0 LR f i i i i i
理想溶液
真实溶液
ˆ f 0 i lim f i（LR) f i xi 1 x i
熵流 敞开体系稳流过程的熵平衡式
j out
dS f
QR
T
S g m j s j mi si S f
i in
孤立体系的熵平衡式
St (Ssys Ssur ) Sg 0

热力学图表（掌握图表的构成，并熟练查阅获取热力学数据） T-S 图（重点掌握） 焓熵图（h-s 图） 压焓图（p-h）
QL QH Q损失 e、传热过程：热效率： QH QH
（2）第二定律效率 1）普遍㶲 效率 2）热力学效率
E
E E
Xout Xin
WS 产功： a Wid Wid 耗功： a WS Wid低 E X低 传热： a Wid高 E X高
r f Pr、Tr c
4.纯流体的热力学性质

热力学基本关系式：适用的条件（封闭体系、定组成、均相）
dU TdS pdV
dH TdS Vdp
dG Vdp SdT
dA pdV SdT

麦克斯韦尔关系式
焓和熵的计算式
V dH C p dT V T dp T P
绪论

热力学的分类及研究方法
三种体系的特征 状态函数、过程函数的特征 化工热力学研究内容的三要素



流体热力学性质
1.纯流体PVT关系(图、状态方程、表）
（1）图表示：PVT图、PT图、PV图（掌握各图的构成、点线面的意义） 理想气体方程 PV=RT 范德瓦耳斯方程
RT a 2 V b V RT a P 1 V b T 2V V b RT a T P V b V V b P
2.真实气体混合物PVT关系
混合规则： M m f (M i , yi )
※
kay 规则（虚拟临界参数法） M m yi M i
i
百度文库
※
yi Z i Amagat（阿玛格）定律和普遍化压缩因子图联用 Z m i
※ 真实气体混合物的状态方程式与混合规则联用 注意：各方程中的参数遵循各自的混合规则。
* dH* CP dT

dS
CP V dT dP T T P
dT R dS C dp T P
* * P
剩余性质
M M M
R
*
1.两参数法
Pr Z HR Tr2 0 T RTc r
Pr Z SR Tr 0 T R r
WS ( R )
3.多变过程
WS ( R )
4.多级多变压缩
在1<m<K的条件下，当压缩比一定时：
等温压缩功最小，终温最低； 绝热压缩功最大，终温最高； 多变压缩功和终温介于两者之间。
热力循环—热力学第二定律及其应用

热力学第二定律的三种表述 封闭体系的熵平衡式
dS sys
QR
T
dS g
（2）混合物中组分i的逸度和逸度系数
均相混合物中组分 i 的逸度定义：
ˆ V dP T=常数 dGi RTd ln f i i ˆ ˆ f f ˆ 1 lim i lim i lim i p0 N p p0 p p0 i i
逸度系数定义:
路易斯—兰德尔规则 计算方法： 第二维里系数法 R-K 方程
P
S S S R R R
R R 0 R

3.普遍化第二维里系数关系式 0 HR dB0 dB Pr B Tr B T r RT dT dT r r
dB0 SR dB Pr R dTr dTr
建立环境模型（斯蔡古特模型、 龟山-吉田模型）
ANQ
T0 Q T
4.两种效率 （1）第一定律效率

WS a、 热机，热效率： T Q
QL b、用于蒸汽压缩制冷上，系数为制冷系数： WS QL c、用于吸收式制冷循环，系数为热力系数： QH
QH d、用于热泵，系数为制热系数： WS
亨利定律为标准态
ˆ x f 0 HL f i i i
理想稀溶液
ˆ f 0 i lim f i HL H i xi 0 x i
亨利系数 H—— i
6.真实溶液
混合性质定义
M M xi M i
H H x1H1 x2 H 2
以路易斯—兰德尔规则为基础
过量性质的定义 M E M M id
T ,P
M xi M i
3.逸度、逸度系数的定义及计算
（1）纯组分 纯组分逸度的定义：
dG RTd ln f
lim
逸度系数：
f P
P 0
f 1 P
T=常数
状态方程计算 纯气体逸度的计算
两参数图： Tr , Pr
对应状态原理计算 三参数图：Tr , Pr , 截项的维里方程
2.偏摩尔量
(nM ) (M t ) Mi n n i i T , P ,n j T , P ,n j
M M 1 M x2 x 2
M M 2 M x1 x 1
T ,P
h 0, h1 h2
节流

轴功
1、可逆轴功 WS R 的计算：
ws ( R ) vP
WS ( R ) VP
WS m 1 WS ( R )
2、实际轴功的计算：
产功设备（透平）：WS实 WS ( R )
耗功设备：
W S实 W S ( R )
m
WS ( R ) WS
1
3.气体压缩过程
1.等温压缩
WS ( R )
2.绝热过程
P2 Q nRT 1 ln P 1
K 1 K P2 K nRT 1 1 P K 1 1 m1 m P2 m P V 1 1 1 P m 1 1
TL TH TL
提高

qL WS
的措施：
T
3
2
2
（1）、降低冷凝温度 （2）、提高蒸发温度 （3）、过冷
4
1
吸收式制冷循环
QL Q
S
热泵
热泵是一种节能装置，工作原理、目的与制冷机的比较？
制热系数与哪些因素有关？

QH WS
可逆制热系数与哪些因素有关？
TH TH TL
ˆ ˆ f f ˆ i i i N i p pi
其中：Ni 摩尔分数，xi或 yi
4.理想溶液的定义、偏摩尔性质及混合性质
id ˆ fi fi xi
V
id
xi V
i
id i
0
Vi
id
Vi
H
id i
Hi
H id xi H iid 0
i
G iid Gi RT ln xi

TL TH
朗肯循环改进的措施(即提高热效率的办法）：
提高蒸汽的过热温度 提高蒸汽的压力 采用再热循环 采用回热循环 采用热电循环
3.热效率
WS T Q
2 T
1
1/
4
3 3/
S T—S 图上的朗肯循环
制冷

逆卡诺制冷(可逆制冷）： T-S图表示，制冷系数与哪些因素有关？
c

蒸汽压缩制冷循环： T-S图表示，各过程代表的意义。
dP r P Pr r
H RT
R
2

P
0
Z dP T P P
P
Pr dP dP r r Z 1 P 0 Pr Pr r
0 H R H R HR RTc RTc 2.三参数法 RTc
dP Z dP S R RT R Z 1 0 0 P T P P
如：
am yi y j aij
i j
Bm yi y j Bij ，（二次型混合规则）
i j
bm yi bi (线性）
i
3.液体的容积性质（了解）
Rackett(雷克特)方程——计算饱和液体的摩尔体积
V
SL
Vc Z c
1Tr 0.2 8 5 7
Lyderson（莱德逊）普遍化关系
水蒸气性质表（附表3）
P3
H3
C T
H1
H2
P
P2 P1
A
x 干度线 S
B
T—S 图
等压线
等温线
h
临界点 饱 和 液 体
s
h—s 图
等温线 临界点 液相 p
等熵线
蒸汽 液—汽 两相区
h
p—h图
蒸汽动力循环
1.卡诺循环(可逆热机）：T-S图表示，热效率 C 1 2.朗肯循环：T-S图表示，各过程代表的意义。