化工热力学大作业示例
化工热力学例题与解答
第5章非均相体系热力学性质计算一、是否题1.在一立温度71（但兀几）下，纯物质的饱和蒸汽压只可以从诸如Antoine等蒸汽压方程求得,而不能从已知常数的状态方程（如PR方程）求出，因为状态方程有三个未知数（P、V,门中，只给左了温度7；不可能唯一地确左P和V。
（错，因为纯物质的饱和蒸汽压代表了汽液平衡时的压力。
由相律知，纯物质汽液平衡状态时自由度为1,若已知7；英蒸汽压就确左下来了。
已知常数的状态方程中，虽然有P、V、丁三个变量，但有状态方程和汽液平衡准则两个方程，所以，就能计算出一泄温度下的蒸汽压。
）2.混合物汽液相图中的泡点曲线表示的是饱和汽相，而谿点曲线表示的是饱和液相。
（错正好反了）3.在一泄压力下，组成相同的混合物的露点温度和泡点温度不可能相同。
（错，在共沸点时相同）4.一泄压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。
（对）5.由（1）,（2）两组分组成的二元混合物，在一圧7\ P下达到汽液平衡，液相和汽相组成分別为册，州，若体系加入10 mol的组分（1），在相同7\ P下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为则和儿 >儿。
（错，二元汽液平衡系统的自由度是2,在7 ； P给定的条件下，系统的状态就确泄下来了。
）6.在（1）・（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则y2<X2»（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）7.在（1）・（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一左，则体系的压力，随着”的增大而增大。
（错，理由同6）&纯物质的汽液平衡常数K等于1。
（对，因为册二力=1）9.理想系统的汽液平衡K等于1 °（错，理想系统即汽相为理想气体，液相为理想溶液，）10.下列汽液平衡矢系是错误的P yi q>] = Higixi o（错，若i组分采用不对称归一化，该式为正确）11.EOS法只能用于高压相平衡计算，EOS+/法只能用于常减压下的汽液平衡计算。
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℃。
北京化工大学高等化热大作业-基团贡献法
浅谈基团贡献法引言不久前，我前往导师XXX的办公室，与他沟通交流学业上的问题。
谈话间，王老师提及的一种建立自由基聚合反应过程机理模型的方法──链节分析法[1]，引起了我极大的兴趣。
这一方法可以对复杂的聚合反应过程进行准确的动态模拟，解决了以往须同时求解无限多个微分方程才能模拟聚合过程的难题。
通过这篇文献[1]我得知，对于高分子聚合物体系的热力学性质的处理，一直是建立聚合反应机理模型的难题之一。
此法[1]不再把组成和链长不同的无穷多的聚合物大分子作为组分，而是将流程模拟系统的组分中出现的C、E、A·、R·等基本单元，参考其相应的单体物性，从而得到大分子聚合物的各种热力学性质。
高分子的绝大部分热力学性质如密度ρ、比热容C p、焓H、摩尔体积V b、各种临界参数都能利用Joback基团贡献法，由基本单元的物性计算得到。
联想到化热课堂上与基团贡献法有关的似乎只有UNIFAC模型，因此我想对物性估算法中的基团贡献法展开讨论，描述各种不同的方法并加以简单的评价。
这便是本题目的来源。
第1章临界参数估算方法不论是通过自己对化工热力学的学习，还是通过对文献的查阅，都不难得出这样的结论：对纯物质而言，临界参数是最重要的物性参数之一。
其实，在所有的PVT关系中，无论是对应状态法还是状态方程法都与临界数据有关。
对应状态法已成为应用热力学的最基本法则[2]，借助于对应状态法，物质的几乎所有的热力学参数和大量的传递参数可被预测，而对应状态法的使用又强烈地依赖于临界数据。
此外，涉及到临界现象的高压操作，如超临界萃取和石油钻井[2]，也与临界参数密切相关。
总而言之，临界数据是化工设计和计算中不可缺少的重要数据。
临界参数如此重要，前人自然少不了花费巨大精力对其进行收集、整理和评定，但据我了解，所收集的临界数据大多局限于稳定物质的临界数据。
虽然近几年对不稳定物质临界参数测定方法的研究在开展着，并且也测定了一些不稳定物质的临界参数，但大部分的不稳定物质仍由于测定难度大而缺乏实测的临界数据。
化工热力学例题与解答（7）
第三章 例题一、空题一、空题1. 状态方程P V b RT ()-=的偏离焓和偏离熵分别是bP dP P R T b P RT dP T V T V H H P PP ig =úûùêëé-+=úûùêëé÷øöçè涶-=-òò00和0ln 0000=úûùêëé-=úûùêëé÷øöçè涶-=+-òòdP P R P R dP T V P R P P R S S P P P ig；若要计算()()1122,,P T H P T H -和()()1122,,P T S P T S -还需要什么性质？ig P C ；其计算式分别是()()1122,,P T H P T H -()()[]()()[]()()[]()dTC P P b dT C bP bP T H T H T H P T H T H P T H T T igP T T igP igig ig ig òò+-=+-=-+---=2121121212111222,,和()()1122,,P T S P T S -()()[]()()[]()()[]dT TC P P R dT T C P P R P P R P T S P T S P T S P T S P T S P T S T T ig P T T ig P igigigigòò+-=++-=-+---=2121120102010201110222ln ln ln ,,,,,,。
化工热力学第三章作业
第三章 作 业1 30℃ 的空气，以5m/s 的流速流过一垂直安装的热交换器，被加热到150 ℃，若换热器进出口管直径相等，忽略空气流过换热器的压降，换热器高度为3m ，空气Cp=1.005 kJ.kg -1.K -1，求50kg 空气从换热器吸收的热量. (可将空气当作理想气体) （6032kJ ） 解 ()()kJ T T C m H m P 6030303423005.15012=-⨯⨯=-=∆将空气当作理想气体，并忽略压降时1122V T V T =换热器的动能变化和位能变化可以忽略不计2．用输送泵，将温度为25℃的水，从0.1Mpa 加压到1.0Mpa ，送入锅炉，假设加压过程是绝热的，泵的实际效率相当于绝热可逆过程效率的0.6，求需要的功为多少？水可近似为不可压缩液体，3311002910.m kg ν--=⨯⋅水（1504.3J.kg -1）解：按题意，稳流过程中Q=0，忽略动能和势能的影响，ΔH=-W s由热力学基本关系式可知，dH=TdS+VdP对绝热可逆过程，即等熵过程，dS=0,s r H vdp W ∆==⎰，水可近似为不可压缩液体，361,21() 1.002910(1.00.1)10902.6s r W V P P J kg --=-=⨯⨯-⨯=⋅ 实际功率 13.15046.06.902-⋅==kg J W s3. 在一个往复式压气机的实验中，环境空气从100kPa 及5℃压缩到1000kPa ，空气离开压缩机时的温度为145℃。
压缩机的气缸用水冷却。
在此实验中，水通过冷却夹套，其流率为100kg/kmol （空气），冷却水入口温度为5℃，出口温度为16℃。
假设所有对环境的传热均可忽略，空气为理想气体，其摩尔恒压热容C P =29.3kJ.kmol -1.K -1；水的热容C P,W =4.18 kJ.kmol -1.K -1。
试计算供给压气机的轴功和过程的熵变。
（此压缩过程中动能和势能的变化可忽略）（供给压气机的轴功为8.700×103kJ.kmol -1；过程的熵变117.199kJ kmol K ---⋅⋅）解：以被压缩的空气为系统，以1kmol 空气作为基准。
化工热力学应用实例
化工热力学应用实例化工热力学是通过研究物质的性质和物理状态变化，来分析能量改变的热原理学分支。
热物理学的研究，可以帮助我们更有效地利用资源，并为实际的工程提供指导。
在工业应用中，它能为工程热学提供一些基本的理论依据，从而使技术更精确，更为实用。
本文就介绍几个关于化工热力学应用的实例。
首先介绍热机，它是利用热能和物质变化来改变能量形式的机器。
热机中存在着热力学物理系统，它可以提供动力，改变能量形式，使能量有效地使用。
例如，热汽机将热能转化为机械能，热水机将热能转换为声能，而冷水机则可以将热能转化为冷能。
此外，热力学还可以应用于再热过程，通过热机，可以将低温的热能转换为高温的热能，利用热机的效率，可以更高效地获得热能。
其次介绍化工热力学在汽车动力学方面的应用。
汽车动力学是指外力驱动汽车运动的变化，它与热力学有着密切的联系。
汽车动力学主要包括燃料的分解动力学和汽车发动机的控制过程，它们都需要化工热力学的知识。
例如，燃料的分解动力学是利用热量和质量的变化，来改变它们的物性状态，以及改变汽车发动机动力性能的过程，而汽车发动机控制过程，则是利用热力学的知识，来控制汽车发动机的运行。
最后介绍化工热力学在裂解过程中的应用。
裂解过程是指物质在高温下，利用热量进行分子分解或衍生，它可以拆分出更小的成分，形成新的结构，形成新的物质。
在裂解过程中，化工热力学的理论可以指导我们更有效地进行分解和衍生操作，从而提高成品的完整性和质量。
此外，热力学还可以应用于生物体的系统性研究，可以帮助我们更准确地分析和控制热量的转换。
以上就是有关化工热力学应用实例的一些介绍，它们不仅可以在工业过程中提高效率和质量，还可以用于现代医学研究、农业生物工程等领域。
基于该原理，用于优化各种工业过程和生物系统，从而更高效地获得热量，并提高系统的动力性能和效率。
化工热力学例题
化工热力学例题2-1.试分别用下述三种方法求出、下甲烷气体的摩尔体积。
（a）用理想气体方程；（b）用R-K方程；（c）用维里截断式（2－7）。
其中B用皮策的普遍化关联法计算。
解：（1）用理想气体方程：Vm===0.00138m3·mol-1（2）用R—K方程：查附表1：甲烷的T C=190.6K，P C=4.60MP，ω=0.008a==3.22170×106m6·Pa·kmol-2·K0.5b==0.029847m3·kmol-1迭代：将代入得，反复迭代，迭代三次。
（3）用维里截断式（2—7），B用皮策的普遍化关联法计算：，式（2—7）：2-2.某含有丙烷的的容器具有的耐压极限。
出于安全考虑，规定进容器的丙烷在温度下，其压力不得超过耐压极限的一半。
试求可以充进容器的丙烷为多少千克？已知丙烷的摩尔质量为。
解：（1）用理想气体方程求，（2）用普遍化R—K方程求，查附表1：丙烷迭代求Z：得：Z=0.90942—3试根据R—K方程（式2－10）导出常数a、b与临界常数的关系式（式（2－15）和式（2－16））。
由（1）式：由（2）式：两式相比：则：所以：代入得：代入R—K方程：所以：；2-4 某反应器容积为，内有乙醇蒸汽温度为。
试分别用下述三种方法求出反应器的压力。
已知实验值为。
（a）用理想气体方程；（b）用R-K方程；（c）用维里截断式（2－7）。
解：（1）用理想气体方程误差：（2）用R—K方程乙醇：，误差：（3）用三参数普遍化关联（用维里方程关联，），，查图2-6…2-8：，误差：2-5某气体符合R—K方程，在温度高于当时，试推导以下两个极限斜率的关系式：（a），（b）。
两式中应包含温度T和R-K方程的常数a 或b。
（提示：）解：因R—K是以P为因变量的关系式，故所求导数需计算如下：………………… (1)R—K方程可写成两种形式：、由以上方程可求得： (2) (3)将（2）（3）式代入（1）式，整理后得： (4)由（4）得到：、2-6 试分别用普遍化R—K方程与SRK方程求算丁烷蒸汽在350K、下的压缩因子。
化工热力学总结例题
0.272
STR
V2SL =255HTR 0.27210.4870.2857 110.05cm3 mol1
②求H
L 2
和S2L
。
H
LV 2
H
V 2
H
L 2
S
LV 2
S2V
S2L
S2LV
H2LV T2
标准沸点下的汽化焓：
可用P89Riedel（雷狄尔）推荐的方程（3-127）
H LV 1.093ln PC 1.013
STR
Tlm
Hale Waihona Puke T2 T1 ln T2T1
Tlm
333.15 273.15 ln 333.15
302.16K
273.15
C pmh
8.314
1.935
36.915 103
303.15
11.402 106 3
4 303.152
333.15
100.40J mol1 K 1
C pms
A 1.935
B 36.915103 C 11.402106
D0
C pmh
C R A BTam 3
4Ta2m T1T2
D
T1T2
C pms
R A BTam TamTlm C
D T1T2
2
HTR
273.15 333.15
Tam
2
303.15K
Tam
T1
T2 2
4479J
mol 1
S2 =S2 S2R =4.561 2.752 1.809J mol1 K 1
（2）求饱和液体的 V2SL、H2L和S2L 。
①求 V2SL 。
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
化工热力学例题及解答
第4章 非均相封锁体系热力学一、是不是题1. 偏摩尔体积的概念可表示为{}{}ii x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂。
2. 在必然温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
3. 理想气体混合物确实是一种理想溶液。
4. 关于理想溶液，所有的混合进程性质转变均为零。
5. 关于理想溶液所有的逾额性质均为零。
6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
7. 体系混合进程的性质转变与该体系相应的逾额性质是相同的。
8. 关于理想溶液的某一容量性质M ，那么__i i M M =。
9. 理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ。
10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，那么温度和压力不变，整体积为原先两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原先两气体熵之和。
11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，那么混合进程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。
12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关。
13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其整体积为 30 cm 3。
14. 纯流体的汽液平稳准那么为f v =f l 。
15. 混合物体系达到汽液平稳时，老是有l iv i l v l i v i f f f f f f ===,,ˆˆ。
16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系老是有 ∑=iit Mn M 。
17. 关于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合Henry 规那么，那么在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall 规那么。
18. 二元混合物，当01→x 时，1*1→γ，∞→11γγ，12→γ，∞=2*2/1γγ。
19. 理想溶液必然符合Lewis-Randall 规那么和Henry 规那么。
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)。
化工热力学例题与解答
化工热力学例题与解答化工热力学是研究化学和热力学之间关系的学科，广泛应用在化工工程中。
在实际应用中，熟练掌握热力学的基本原理和计算方法是十分重要的。
本文将通过一些典型的化工热力学例题，为读者呈现解答过程和计算方法。
例题1：某化学反应A ↔ B由以下反应方程式描述：A ⇌ 3B + 2C已知该反应的反应焓为-100 kJ/mol，温度为298 K，反应的气体物质由理想气体组成。
求该反应的平衡常数Kp。
解答1：根据热力学基本原理，平衡常数Kp与反应焓的关系可以通过以下公式计算：ΔrG = -RTlnKp其中，ΔrG表示反应的标准反应自由能变化，R为气体常数，T为温度。
根据上述反应方程式，我们可以确定该反应的平衡常数Kp的表达式为：Kp = (PB)^3 * PC^2 / PA其中，PA、PB和PC分别表示A、B和C的分压。
根据热力学的定义，反应焓为系统吸热时的值，因此反应焓为负值。
将已知的反应焓代入计算公式，得到：ΔrG = -100 kJ/mol将温度T代入计算公式，得到：ΔrG = -100000 J/mol代入理想气体方程式PV = nRT，可以得到：ΔrG = -RTlnKp = ΔrH - TΔrS其中，ΔrS表示反应的标准反应熵变，可以通过以下公式计算：ΔrS = ΣνiS°(B) - ΣνiS°(A)将以上已知数据代入计算公式，可得到反应的标准反应熵变ΔrS，并代入ΔrG的计算公式，解得平衡常数Kp的值。
例题2：某化学反应A + B → 2C的反应焓为+200 kJ/mol，反应温度为300 K。
如果初始时A和B的摩尔分数分别为0.2和0.3，求该反应在平衡时C的摩尔分数。
解答2：根据热力学基本原理，平衡时所有物质的化学势相等。
假设反应达到平衡时C的摩尔分数为x，A和B的摩尔分数为1-x。
根据平衡时的化学势条件，可以得到以下方程：2μC = μA + μB其中，μ表示化学势。
化工热力学计算例题
1bar, 300K
1bar 1bar, 295K
解： （1）状态性质 根据题目条件进行分析与计算，可得各点焓与熵的数值
（2）能量平衡与质量（物料）
平衡假设液化量为z，对下述系统作能量平衡
根据
i
u2 H gZ 2 i
Q W
6 根据平衡关系
796.9 1188.9
i
9.523 11.589
228.9 1.1
i j
T0 1 Q j T
W I
k k
int
0
整体地分析系统
H 2 zH 4 1 z H 6 Qleak 0
忽略动能与位能，可以给出系统总的平衡
x1=0.82时
21 12 ln 2 ln x2 21x1 x1 x x x x 21 1 1 12 2 2
1 1.0626
2 3.2204
该体系在t=68℃ , x1=0.82时的压力为：
s p x1 1 p1s x2 2 p2
1 L V
h hl 1 x hg x
等熵膨胀:
H 2 H L 1 x H V x
HL
2
2‘
HV
H2 H L 96.46 28.10 x 0.323 V L H H 239.45 28.10
液化量: 等焓膨胀:
1 x 0.677
H 2 H L 1 x H V x
（1）计算甲醇（1）和苯（2）在t=68℃ , x1=0.82时的p及y1 解：气相可视为理想气体混合物，液相为低压下非理想混合物。 故有气液平衡关系： s yi p xi i pi （i=1,2) 根据Antoine方程： t=68℃ 时 3626.55 s ln p1 18.5875 6.731 341.15 34.29
(完整word版)化工热力学习题集及答案
模拟题一一．单项选择题（每题1分,共20分）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( ）饱和蒸汽超临界流体过热蒸汽T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ）〉()T P s<()T P s=()T P sT 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ）>()T P s〈()T P s=()T P s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( )第三virial 系数第二virial 系数无穷项只需要理想气体方程 液化石油气的主要成分是（ ）丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷 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( ）饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积无物理意义偏心因子的定义式（ ）0.7lg()1s r Tr P ω==--0.8lg()1s r Tr P ω==-- 1.0lg()s r Tr P ω==-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 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 ∂∂∂⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭关于偏离函数MR,理想性质M*，下列公式正确的是（ ）A. *R M M M =+B. *2RMM M =-C. *RMM M =-D 。
*RM M M =+下面的说法中不正确的是 ( ）（A ）纯物质无偏摩尔量 . （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数. （C)偏摩尔性质是强度性质。
化工热力学 例题 与解答(4)
6. 对于三混合物，展开PR方程常数a的表达式，= ，其中，下标相同的相互作用参数有，其值应为1；下标不同的相互作 用参数有，通常它们值是如何得到？从实验数据拟合得到，在没有实验 数据时，近似作零处理。
证明： 由vdW方程得 整理得Boyle曲线
（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体积(实验值5975cm3mol-1)。已知 373.15K时的virial系数如下（单位：cm3 mol-1），。 解：若采用近似计算（见例题2-7）,混合物的virial系数是 cm3 mol-1 7. 用Antoine方程计算正丁烷在50℃时蒸汽压；用PR方计算正丁烷 在50℃时饱和汽、液相摩尔体积（用软件计算）；再用修正的 Rackett方程计算正丁烷在50℃时饱和液相摩尔体积。（液相摩 尔体积的实验值是106.94cm3 mol-1）。 解：查附录得Antoine常数：A=6.8146,B=2151.63,C=-36.24 临界参数Tc=425.4K,Pc=3.797MPa,ω=0.193 修正的Rackett方程常数：α=0.2726,β=0.0003 由软件计算知， 利用Rackett方程 8. 试计算一个125cm3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（PR方程可以用软件计 算）。 解：查出Tc=190.58K,Pc=4.604MPa,ω=0.011 利用理想气体状态方程 PR方程利用软件计算得 9. 试用PR方程计算合成气（mol）在40.5MPa和573.15K摩尔体积 （实验值为135.8cm3 mol-1，用软件计算）。 解：查出 Tc=33.19, Pc=1.297MPa, ω=-0.22 Tc=126.15K, Pc=3.394MPa,ω=0.045 10. 欲在一7810cm3的钢瓶中装入了1000g的丙烷，且在253.2℃下工 作，若钢瓶的安全工作压力10MPa，问是否有危险？ 解：查出Tc=369.85K,Pc=4.249MPa,ω=0.152 由软件可计算得 可以容纳的丙烷。即 所以会有危险。
化工热力学例题与解答（11）
化工热力学例题与解答（11）第4章非均相封闭体系热力学一、是否题1. 偏摩尔体积的定义可表示为{}{}ii x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠?=???? ???=,,,,?。
(错。
因对于一个均相敞开系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠??≠in P T i n n )2. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
（对。
即常数===),(,?P T f f x f f i ii is i ）3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。
（对）4. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。
（错。
V ，H ，U ，C P ，C V 的混合过程性质变化等于零，对S ，G ，A 则不等于零） 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。
（对。
因is E M M M -=）6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
（错。
理想溶液的活度系数为1）7. 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。
（错。
同于4）8. 对于理想溶液的某一容量性质M ，则__i i M M =。
（错，同于4） 9.理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ??=?。
（对。
因i i i i i i is i is i PfPx x f Px f ??====??）10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和。
（错。
总熵不等于原来两气体的熵之和）11. 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、热力学能、吉氏函数的值不变。
（错。
吉氏函数的值要发生变化）12. 因为G E (或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错。
理论上是T ，P ，组成的函数。
只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）13. 在常温、常压下，将10cm 3的液体水与20 cm 3的液体甲醇混合后，其总体积为 30 cm 3。
高等化工热力学作业
高等化工热力学作业1. 分别用普遍化RK 方程和SRK 方程求异丁烷蒸汽在350K ，1.2MPa 下的压缩因子，并与实验值0.7731比较。
2. 用维里方程计算1kmol 丁二烯-1，3从2.53MPa ，127ºC 压缩到12.67MPa ，227ºC 这一过程的焓变、熵变。
已知理想气体热容数据为26*10879.73222796.0733.22T T c p -⨯-+=(kJ.kmol -1.K -1) 3. 某CO 2压缩机入口条件为42ºC ，8.05MPa ，出口条件为124ºC,15.78MPa ，求压缩过程的焓变和熵变。
4. 2.5MPa,200ºC 的乙烷气体在透平机中绝热膨胀可逆到0.20MPa 。
用RK 方程求此过程的末温和轴功。
5. 丙烷从0.1013MPa ，60ºC 被压缩到4.25MPa ，用维里方程计算该过程的末温和压缩功。
6. CO2气体在1.5MPa ，30ºC 时稳流经过一个节流装置后减压至0.1013MPa 。
分别用RK 方程和维里方程求该过程的末温和轴功。
7. 某厂有输送90ºC 热水的管道，由于保温不良，到使用单位时热水温度只有70ºC 。
求流量为10.3t/h 时的热损失和损耗功。
设大气温度为25ºC 。
8. 设空气的组成为79%N 2和21%O 2，环境状态为25ºC ，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。
9. 将120ºC 的热水2.0⨯105kg/h 和0.7MPa,300ºC 的过热蒸汽5.0⨯105kg/h 等压绝热混合，求该过程的 损失。
10. 乙烯气体在25ºC ，0.101325MPa 下和理论上完全燃烧所需空气的400%混合，然后送入燃烧炉内燃烧，燃烧后的烟道气经过冷却后在与乙烯初温初压相同条件下排出。
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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 ···xN
V
i s i S i i i i
P P x y ϕ
ϕγˆ= ∑=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 ，
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。
b）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。
c）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难以分离或不能分离的近沸物、共沸物。
d）分子筛吸附法
分子筛对H：O、NH，、H：S、CO：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巾为0．3nm，水分子的书为0．28nm，能进入分子筛的内部被吸附；而乙醇分子由为0．44nm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。
e）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。
引用文献：
1.作者：马晓建，吴勇，牛青川
题目：《无水乙醇制备的研究进展》
杂志：《现代化工》
摘要：介绍了采用精馏法、分子筛分离法、膜分离法和作物吸附法制备无水乙醇的方法及其近年来无水乙醇制备的新进展。
评述了这些方法的优缺点，并且指出如何改进产品质量和降低生产的能耗。
最后，展望了无水乙醇制备的发展前景，同时对我国无水乙醇研究与开发提出了一些建议。
2.作者：孙德芳，邵是，周政，许开天，张志炳
题目：《减压精馏法制备无水乙醇的研究》
杂志：《现代化工》
摘要：通过实验对减压精馏法制备无水乙醇进行了初步的研究，同时利用文献数据对ASPEN PLUS 11．1进行拟合修正。
在此基础上提出了热泵减压精馏生产新工艺，通过模拟计算，可知该工艺生产单位体积的无水乙醇与其他现有工艺比，可以节省40％～80％的能耗。
3.作者：李浩
题目：《分子筛吸附法制无水乙醇的机理及工艺》
杂志：《山西化工》
摘要：阐述了分子筛吸附法制取无水乙醇过程中的脱水原理、吸附传质的机理, 介绍了水在3A 分子筛上的吸附等温曲线的模型。
对吸附过程、脱附过程的工艺条件, 以及整个工艺流程进行了探讨。
为实际设计和生产过程提供理论依据和指导。
4.作者：吴晓莉, 靖恋, 尹卓容
题目：《加盐萃取蒸馏生产无水乙醇》
杂志：《酿酒》
摘要：研究了氯化钙、氯化钠和氯化铜对乙醇挥发系数的影响以及盐浓度对乙醇挥发系数的影响, 氯化钙、氯化钠和氯化铜分别使乙醇的挥发系数提高了0. 2、0 . 3、0. 54, 氯化钙效果较好并确定其最适添加量为30%( w/ w) 。
最终制备出99.6%( v/ v) 的无水乙醇。
5.作者：刘永新,费德君,涂敏端
题目：《用NRTL方程预测部分互溶体系的汽液平衡》
杂志：《化学工业与工程》
摘要:用五参数NRTL方程,对辛烷-水二元部分互溶全系的汽-液相平衡数据和液-液相平衡数据进行关联,并用液-液相平衡数据优化所得的参数, 预测汽液相平衡, 关联和预测的结果均能满足工程设计要求。
6.作者：武志刚高建峰
题目：《谷物吸附法制备无水乙醇》
杂志：《食品工业科技》
摘要：以玉米粉作为吸附剂制备了无水乙醇.研究了制备过程中的影响因素如吸附剂粒度、用量、加热功率及吸附床夹套温度等对产品中乙醇质量分数的影响.研究结果表明玉米粉作为吸附剂制备无水乙醇的工艺是可行的.在吸附剂粒度为40～60目,吸附剂用量为50g,加热套加热功率为70～80W,吸附床夹套温度选用80～85℃的条件下,可制得质量分数大于99.2%的无水乙醇.
7.作者：唐艳红；熊兴耀；谭兴和；李清明；张涛；张艳艳；李美群；
题目：《无水乙醇制备方法的研究进展》
杂志：《中国酿造》
摘要：介绍了共沸精馏法、萃取精馏法、膜分离法和吸附法制备无水乙醇的方法及其研究进展,并评价了各种制备方法的优缺点,阐述了燃料酒精在国内外发展进程,分析了燃料酒精快速发展的原因,介绍了目前燃料酒精生产中需要解决的问题及对策。
8. 作者：岳国君董红星蒋秋黎
题目：《共沸精馏制取无水乙醇的实验研究》
杂志：《化学工程师》
摘要：以工业酒精为原料,采用间歇共沸精馏方法制取无水乙醇,考察了共沸剂类型、共沸剂用量、共沸精馏时间等因素对分离效果的影响,实验结果表明:采用环己烷作共沸剂,共沸剂的实际加入量与理论加入量之比约为1.23∶1和共沸精馏时间为135m in左右时,制得的无水乙醇浓度(质量分率)可以达到99.88%。