中国石油大学北京化工热力学
《化工热力学》综合练习资料
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《化工热力学》综合练习资料第2章 流体的p-V-T 关系一、试用Pitzer 三参数普遍化方法计算水蒸汽在107.9×105Pa 、593K 下的比容。
第3章 流体的热力学性质一、丙烷气体的始态为 1.013×105Pa 、400K(可以视为理想气体),终态为3.013×105Pa 、500K 。
已知丙烷在理想气体状态下的摩尔热容为:T C ig p1775.099.22+= (J/mol.K)试采用三参数普遍化关系式计算始态至终态的焓变与熵变。
二、用三参数普遍化方法计算1kmol 的1,3-丁二烯,从25atm 及130℃压缩至125atm 和280℃时的ΔH 、ΔS 、ΔU 和ΔV 。
已知理想气体状态下的定压热容(cal/mol.K)与温度(K)的函数关系为:26310649.1710224.53432.5T T C ig p--⨯-⨯+=第5章 化工过程的能量分析一、1.57MPa 、484℃的过热水蒸气推动透平作功,并在0.0687MPa 下排出。
此透平既不绝热也不可逆,输出的轴功相当于可逆绝热膨胀功的85%。
由于隔热不好,每kg 的蒸汽有7.12kJ 的热量散失于20℃的环境中。
求此过程的理想功、损失功及热力学效率。
二、某炼厂有一台蒸汽透平,已知水蒸汽入口的温度为440℃,压力为40×105Pa ,流率为4000kg/h ,蒸汽排出的压力为7.0×105Pa 。
(1) 假定透平绝热可逆操作,试计算透平的功率;(2) 若透平绝热操作,输出的轴功等于绝热可逆轴功的82.65%。
则蒸汽的出口温度为多少?并计算过程的有效能(火用 )损失。
三、有一逆流式换热器,利用废气加热空气,空气由0.1MPa ,293K 被加热到398K ,空气流量为1.5kg .s –1;而废气从0.13MPa 、523K 冷却到368K 。
空气的等压热容为1.04kJ .kg –1.K –1,而废气的等压热容为0.84 kJ .kg –1.K –1,假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计,而且换热器与环境无热量交换,环境状态为0.1MPa、293K。
中国石油大学(北京)远程教育学院 期末考核《化工热力学》试卷
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中国石油大学(北京)远程教育学院期末考核《化工热力学》
一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分)
1.在众多的状态方程中,写出三个常用的状态方程。
根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择其中一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。
2.根据功热转换的原理,选择一个体系或者工况进行节能过程分析。
要求给出详细的计算步骤和过程分析。
知识点提示:选择一个热工转换或者制冷、热泵系统,运用热力学第一定律、热力学第二定律进行过程计算。
3.在众多的活度系数模型,请写出三个常用的活度系数模型摩尔过量Gibbs自由能gE 表达式以及对应的二元组分活度系数的表达式。
4.为石油化工过程中的含有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、丁烯-1的混合物的分离过程选择合适的相平衡计算方法,给出详细的计算过程和步骤,并对其结果进行分析和讨论。
知识点提示:根据本体系的性质选择逸度系数法或者活度系数法进行相平衡的计算,一定要对方法的选择给出依据,并进行准确的计算。
5. 通过实验测定了一系列的相平衡数据,请给出判定该数据有无大的错误的方法,要求有详细的方法、步骤、结论。
知识点提示:利用吉布斯-杜亥姆方程进行讨论。
二、要求:
1、首先给出分析这一问题的化工热力学基础知识
2、给出详细的计算步骤
3、对问题进行详细的分析
4、字数不少于2000字或者篇幅不少于2页。
5、写出你所应用的文献的出处。
(完整word版)2017中国石油大学(北京)考研复试化工综合真题
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化工原理1.压力表导管里有一段空气,测管路某点压力,实测压力和实际压力大小比较。
2.孔板流量计和文丘里流量计的流量系数C 0和C v 大小比较。
3.气体温度升高,旋风分离器分离颗粒的临界直径变化(变大、变小、不变、无法确定)。
4.提高转速,真空转筒过滤机的生产能力的变化。
5.离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是在什么情况下的(最高效率点、操作点、最大流量点、计算值)。
6.温度升高,液体导热系数的变化.7.清水逆流吸收氨气,增加清水进塔量,出塔气体浓度和出塔液体浓度的变化。
8.温度升高,亨利系数H 的变化。
9。
塔顶泡露点和塔底泡露点四个温度大小比较。
10.过热气体满足(ΣK i Z i >1,ΣK i Z i 〈1,ΣZ i /K i 〉1, ΣZ i /K i 〈1)注:具体什么意思见《分离工程》中的“闪蒸问题成立”12.增加吸收塔高,传质单元高度的变化。
11。
进料温度降低,F ,x F ,x D ,,x W 不变,则最小回流比和塔顶冷凝器负荷的变化。
化工热力学注:熟记百度文库中《化工热力学习题集(附答案)复习 (1)》共十套,如下图所示:化学反应工程1.哪个不是分子的化学特性(原子数目,原子种类,分子构型,分子的相态)2.本征动力学方程活化能120KJ/mol,有内扩散阻力时动力学反应的活化能可能是多少?(80,120,160,无法比较)3。
最不可能成为反应的控制步骤的是(外扩散,内扩散,表面反应,脱附,吸附)4.原梯尔模数4,颗粒直径扩大两倍,梯尔模数会是多少?(16,8,1)5,当温度达到T1时消除扩散,当T2温度高于T1时,在T2温度下是否还有扩散影响(注:记得不太清了)6.突破热力学限制,达到超过平衡转化率的转化率的反应器(膜反应器)7.不可逆反应,动力学上转化率达到80%,实际生产过程中的转化率(>80%,<80%,=80%,不确定)8.不可逆一级反应,达到相同转化率时是哪个反应器体积大(PFR,CSTR)9.反应器选择体积小(n〉0 PFR,n〉0 CSTR,n〈0 PFR,n〈0 CSTR)10.着火点和熄火点(哪个稳定,哪个不稳定,都不稳定,都稳定)11.哪个反应级数不可能(—1,0,1.5,6)12。
中国石油大学(北京)油气储运级学生专业课重点DOC
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致谢:该纸质版资料由以下12名同学共同认真整理完成,其内容仅代表相关同学个人观点,酌情参考,并联系自己复习情况,查缺补漏。
建议多与其他同学沟通交流,分享经验,共同进步!流体力学:张超第一、二章;冯浩第四章;马晨波第三、七章;李楷第五、六张;娄晨第八、九章。
工程热力学:高博翔第一、二、三章;汪肖宇第四、五章;陈春第八、九章;张文华第十章。
泵与压缩机:孙彩云第一章;翟向琳第三章;曹鑫鑫第四章。
纸质版录入电子版由以下几名同学完成:张欣雨,袁炼,张仲希,郝宝健。
由于录入公式过于费时,故公式均省略,大家自行查找。
(个别章节还未完成录入工作,大家稍等)祝学习进步,考研顺利!流体力学第一章流体的物理性质1.连续介质假设:内容,意义2.液体,气体相对密度:液体与4度纯水的密度比较;气体与特定温度压力下空气,氢气密度比较3.压缩性,膨胀性:概念;定义试:dtdvv dpdv v t1,1;典型题目:习题1-4(联系全微分求解)4.粘性:定义;单位(动力黏度:泊p ,厘泊cp ,Pa ·s ;运动黏度:斯、厘斯、s /m2)及换算关系。
5、牛顿内摩擦定律:表达式;适用条件;切应力为零的情况(绝对静止,相对静止,紊流附面层以外的核心区域,圆管层流轴线处);典型题目:1-5、1-6、例1-1(重点)6、流体运动的内摩擦阻力与固体运动的摩擦阻力区别:P77、气体、液体的粘温特性及机理8、质量力、表面力:定义(作用点及大小两方面);表示形式;归类(质量力:重力、引力、惯性力、电场力、磁场力;表面力:压力、摩擦力)9、毛细管现象:原理第二章流体静力学1、绝对静止、相对静止(知道例子:等水平运动容器中的流体、等角速度旋转容器中的流体)2、静压力:定义;单位(bar/atm/at/mmHg/mH 2O );单位间的换算关系;两个重要性质(内容,证明)3、流体平衡微分方程:物理意义;使用条件:绝对静止、相对静止、可/不可压缩流体4、等压面:定义;等压面方程:P16(会根据此方程求等压面);等压力与质量力垂直证明见书P16;5、静力学基本方程:P17 2-8b (各项几何意义、物理意义;适用条件)6、静力学基本公式:P18 2-10:适用于绝对静止、相对静止7、绝对压力、相对压力、表压、真空度8、静压力测量:等压面法,静止的、相互连通的同种液体,同一高度压力相等9、静止流体作用在平面上的总压力:注意坐标系的选取;等效自由液面记住常用的形心距(矩形,椭圆);典型题目:例2-310、静止流体作用在曲面上的总压力:等效自由液面(两种密度不同的液体或液面非大气压时);压力体画法;典型题目:习题2-10,2-11,2-12第三章流体运动学(一)、描述运动的两种方法1、拉格朗日法(着眼于流体质点))流体质点坐标(初始时刻c b a t tt c b a r r,,,),,,,(02、欧拉法(着眼于空间点)),,,(t z y x u u理解加速度的两部分,时变(当地)加速度由于流体不稳定性引起;位变(迁移)加速度由于流动不稳定性引起。
化工热力学智慧树知到课后章节答案2023年下中国石油大学(华东)
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化工热力学智慧树知到课后章节答案2023年下中国石油大学(华东)中国石油大学(华东)第一章测试1.热力学起源于热功及物理学科。
()答案:对2.热力学的四个基本定律不包括()。
答案:动量传递定律3.化工热力学是化学工程学科重要的专业基础课和核心课程。
()答案:对4.热力学定律具有普遍性,不但能解决生产实际的问题,还能用于宇宙问题的研究。
()答案:对5.经典热力学原理本身不能独立地解决实际问题,而需要与表达系统特征的模型相结合。
()答案:对6.计算机的应用,深化和拓宽了化工热力学的研究范畴,促进了化工热力学学科的发展,也更充分地发挥了热力学理论在化学工程中的作用。
()答案:对7.化工热力学的主要任务是研究物质和能量有效利用的极限,给出可能性、方向和限度的判断,能预测其推动力并给出过程变化的速率。
()答案:错8.化工热力学中着重研究热力学函数在工程中的应用,不包括()。
答案:电压9.化工热力学在研究实际问题时,通常将实际过程变成“理想模型+校正”的处理问题方法,即共性加个性的方法。
理想模型不包括()。
答案:活度系数10.()不属于经典热力学。
答案:统计热力学第二章测试1.流体的p、V、T是物质最基本的性质之一,是研究热力学的基础,而且流体的p、V、T是可以直接测量的性质。
()答案:对2.纯物质p-V图上,临界等温线在临界点处的曲率等于()。
答案:3.某压力下的纯物质,当温度高于该压力下的饱和温度时,物质的状态为()。
答案:过热蒸汽4.在p→0或者V→∞时,任何的状态方程都还原为理想气体方程。
()答案:对5.RK方程能成功地用于气相p-V-T关系的计算,但应用于液相效果较差,不能预测饱和蒸汽压和汽液平衡。
()答案:对6.virial方程可以用于计算气相的性质, 也可计算液相性质。
()答案:错7.物质的极性越大,偏心因子的数值越大。
()答案:对8.普遍化virial系数法适用于V r≥2 的范围。
()答案:对9.立方型状态方程用于气体混合物时,方程中的参数a,b需用混合物的a m,b m来代替。
2020年中国石油大学北京网络学院 化工热力学-第一阶段在线作业 参考答案
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中国石油大学北京网络学院
化工热力学-第一阶段在线作业
参考答案
1.(
2.5分)对应态原理认为,在相同的对比态下,所有物质表现出相同的性质。
即
A、若Vr, Pr相同,则ω相同
B、Tr, Zr相同,则Vr相同
C、若Pr,ω相同,则Vr相同
D、若Tr, Pr相同,则Vr相同
我的答案:D 此题得分:2.5分
2.(2.5分)关于建立状态方程的作用,以下叙述不正确的是
A、可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行为的问题
B、可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题
C、可以从容易获得的物性数据(P、V、T、x)来推算较难测定的数据(H,U,S,G )
D、可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分,无法获得数据点以外的P-V-T的问题
我的答案:C 此题得分:2.5分
3.(2.5分)纯流体在一定温度下,如压力低于该温度下的饱和蒸汽压,则此物。
中国石油大学-《化工热力学》在线考试
![中国石油大学-《化工热力学》在线考试](https://img.taocdn.com/s3/m/12bded56172ded630a1cb63d.png)
中国石油大学()远程教育学院期末考试《化工热力学》学习中心:_______ :________ 学号:_______关于课程考试违规作弊的说明1、提交文件中涉嫌抄袭容(包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文),带有明显外校标记,不符合学院要求或学生本人情况,或存在查明出处的容或其他可疑字样者,判为抄袭,成绩为“0”。
2、两人或两人以上答题容或用语有50%以上相同者判为雷同,成绩为“0”。
3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交容与该课程要求完全不相干者,认定为“白卷”或“错卷”,成绩为“0”。
一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分)1.在众多的状态方程中,写出三个常用的状态方程。
根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择其中一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。
丙烯的PVT状态分析本人工作的单位通过对于单位甲醇中心工段的学习,了解到在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。
丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CH3CH=CH2,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的1.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为2.0~11%(vol),闪点为-108℃。
(因此,丙烯在贮藏时要特别小心,一旦发生泄漏,因为它比空气重,容易积聚在低洼处及地沟中,若在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿成严重后果。
)选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系准确度进行分析,从《化工热力学》(光进等编著)中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;Pc=46.0*110 MPa,下面是厂里给定的丙烯性质数据。
为了计算方便,用excel换算和简单计算得到新的数据如下:R-K 方程:p=b v RT --)(5.0b v v T a +a=C C p T R 5.2242748.0=65.22106.49.3643146.842748.0⨯⨯⨯=16.3409(m 6•Pa •K 5.0•m ol 2-)b=C Cp RT 08664.0=6106.49.3643146.808664.0⨯⨯⨯=5.7145⨯105-(m 3••mol 1-)由上表又知道摩尔体积V ,故根据R-K 方程,用excel 可分别计算得到各温度下的压力值P 1:用R-K 状态方程计算得数据与给定值比较可得如下数据图: 0510152025233243253263273283293303313323通过计算和上图的数据对比,可得结论:利用公司给定丙烯性质数值,代入V值,用R-K方程计算所得的压力值P1与给定的P值偏差很小。
中国石油大学(北京)化工专业复试
![中国石油大学(北京)化工专业复试](https://img.taocdn.com/s3/m/8d2ee609f18583d049645934.png)
2010年中国石油大学(北京)这边的复试很简单,不知前几年怎么样呢。
她的全部复试就是一个十分钟左右的面试,之后再无其他东西。
我们那一组面试是在一个会议室。
十个老师坐在会议桌的一侧,我坐在另一侧。
总共分四个部分:1、把自己本科学校、专业简单做一介绍;2、在你面前有几十个题号,随即抽一个,然后老师根据题号提问。
物化、化原、石油方面的。
都是基本问题。
非石油类院校可以不抽石油方面问题。
3、老师提问一个问题。
专业问题、毕业设计等4、老师指定一段英文文献,先读一遍、再翻译。
我的回答问题因为我本科跟老师做过一阵子实验,我先把我发的论文给复试看了一下,老师简单询问了一下。
1、对于第一个问题,我可能两分钟左右就完了。
有些紧张,不知道该说些什么。
2、我抽了一个物化题,基元反应是什么。
说实话,我物化学的很差(虽是个很简单的问题,丢人啊)。
我刚开始一听,傻眼了,直接说不会。
老师也不急于否定我,只是让我好好想想,并给我一些提示。
后来我想起来了一些,就简单说了一些。
老师没难为我,感觉复试的老师很和蔼并不像我原来想象的那样咄咄逼人。
3、老师提问我的是毕业设计的东西。
我当时的毕业设计知识刚开始,还处于查资料阶段。
对于老师的问题我也不是回答的很好,算是放过我了吧。
4、英文翻译是石油炼制。
恰巧我本科学过石油炼制工程。
还算不错。
整个复试就这些,没有听力、没有笔试、没有口语对话。
有意愿报考中国石油大学(北京)的同学不要有太多顾虑,这个学校的化学工艺是很不错,不过没有想象中的那么难考。
和我一起复试的大部分都是本二类学校的学生,不要担心学校的老师会有什么歧视。
不会的,放心!========================我就是中国石油大学(北京)化工学院研究生。
从2012年开始就有笔试了,之前只有面试。
笔试有三科专业课(化工原理,化工热力学,化学反应工程)和英语。
面试时进去先抽一个专业英语翻译,大概一百多词,先读,然后翻译,之后面试老师会问你专业知识,本科学过的专业课都有可能问到,但都是最基础的东西。
2020年中国石油大学北京网络学院 化工热力学-第二阶段在线作业 参考答案
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中国石油大学北京网络学院
化工热力学-第三阶段在线作业
参考答案
化工热力学-第二阶段在线作业
1.(
2.5分)流体(T1、P1)经节流膨胀后,流体的温度
A、不变
B、下降
C、增加
D、前三者都可能
我的答案:D 此题得分:2.5分
2.(2.5分)对于内能是体系的状态的单值函数概念的错误理解是
A、体系处于一定的状态,具有一定的内能
B、对应于某一状态,内能只能有一数值,不能有两个以上的数值
C、状态发生变化,内能也一定跟着变化
D、对应于一个内能值,可以有多个状态
我的答案:C 此题得分:2.5分
3.(2.5分)对于一均匀的物质,其H和U的关系为
A、H
B、H> U
C、H=U。
石大远程奥鹏-化工热力学-第一阶段在线作业正确答案
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中国石油大学(北京)
石大远程
化工热力学-第一阶段在线作业
参考答案
试读一页
化工热力学-第一阶段在线作业
1. 对应态原理认为,在相同的对比态下,所有物质表现出相同的性质。
即
A、若Vr, Pr相同,则ω相同
B、Tr, Zr相同,则Vr相同
C、若Pr,ω相同,则Vr相同
D、若Tr, Pr相同,则Vr相同
正确答案:D
2. 关于建立状态方程的作用,以下叙述不正确的是
A、可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行为的问题
B、可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题
C、可以从容易获得的物性数据(P、V、T、x)来推算较难测定的数据(H,U,S,G )
D、可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分,无法获得数据点以外的P-V-T的
问题
正确答案:C
3. 纯流体在一定温度下,如压力低于该温度下的饱和蒸汽压,则此物质的状态为
A、饱和蒸汽
B、饱和液体
C、过冷液体。
期末复习题——化工热力学
![期末复习题——化工热力学](https://img.taocdn.com/s3/m/a238287b227916888586d741.png)
中国石油大学(北京)远程教育学院《化工热力学》期末复习题一、单项选择题1.关于建立状态方程的作用,以下叙述不正确的是。
S,23456.纯物质在临界点处的状态,通常都是。
A.气体状态B.液体状态C.固体状态D.气液不分状态7.虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质,从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。
.A.正确B.错误8.关于化工热力学研究内容,下列说法中不正确的是()A.判断新工艺的可行性。
B.反应速率预测。
C.化工过程能量分析。
D.相平衡研究 9.对于流体混合物,下面式子错误的是。
A、 i i i V P U H +=C 、理想溶液的i i V V =i i U U =D 、理想溶液的i i S S =ii G G =1011121314.15.调)、电热器两种供热方式,哪种供热方式的供热量多? A .热泵 B.两者相等C.电热器D.没法比较。
16.298K 下,将两种液体恒温恒压混合,形成理想液态混合物,则混合前后下列热力学性质的变化情况为。
A .?S >0,?G <0B .?S =0,?G <0C .?S <0,?G >0D .以上均不对17.高压氮气从同一始态出发,分别经历两个不同的膨胀过程达相同的终态。
其中已知一个可逆过程的工质熵变为20KJ/(kg.K ),另一个不可逆过程的工质熵变KJ/(kg.K )。
A 、大于20B 、小于20C 、等于20D 、不能确定。
18.二元气体混合物的摩尔分数10.3y =,在一定的T,P 下,12ˆˆ0.9381, 0.8812ϕϕ==,则此时混合物的逸度系数为。
1920.21222324,则此过程是。
A 可逆的B .不可逆的C 不可能的25.体系从同一初态到同一终态,经历二个不同过程,一为可逆过程,一为不可逆过程,此二过程环境熵变存在。
A .(ΔS 环)可逆<(ΔS 环)不可逆B .(ΔS 环)可逆>(ΔS 环)不可逆C .(ΔS 环)可逆=(ΔS 环)不可逆D .(ΔS 环)可逆=026.由3molA 和9molB 形成理想液态混合物,已知某温度下S 90kPa A p =,S 30kPa B p =,则平衡气相摩尔分数之比A B y y 为(A)3:1(B)4:1(C)1:1(D)8:127.某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变,比原冷凝压力下的饱和温度低了5度,则制冷循环。
2020年中国石油大学网络教育030112化工热力学-20考试试题及参考答案
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2020年中国石油大学网络教育030112化工热力学-20考试试题及参考答案化工热力学第1页共8页《化工热力学》课程综合复习资料计算题:1.由组分1与2组成的溶液,液相活度系数与组成的关联式为:221ln x =γ;212ln x =γ,已知90℃时,两个组分的饱和蒸气压分别为:s p 1=133.289kPa ;sp 2=93.303kPa 。
系统符合低压汽液平衡的关系式,请判断该系统在90℃下能否形成恒沸(共沸)物?2.甲醇(1)和甲乙酮(2)在337.3K 和1.013×105Pa 下形成恒沸物,其恒沸组成x 1为0.842,并已知在337.3K 时甲醇和甲乙酮的饱和蒸气压分别为s p 1=98.26kPa ;s p 2=60.78kPa 。
如气相可视为理想气体,液相服从Van Laar 方程。
试计算:(1) Van Laar 方程的方程参数。
(2) 在337.3K 由纯组分混合形成1 mol 组成为x 1=0.3的溶液的ΔG 值。
3.已知氯仿(1)和甲醇(2)组成的二元溶液,在50℃时,各组分的无限稀释活度系数分别为3.21=∞γ,0.72=∞γ,饱和蒸汽压分别为:S p 1= 67.58kPa ,S p 2= 17.63kPa 。
请问: (1) 假定该体系服从van Laar 方程,请计算50℃时与x 1=0.3成平衡关系的汽相组成y 1。
(2) 在50℃时由纯组分混合形成1mol 上述溶液的ΔG 值。
4.某炼厂有一台蒸汽透平,已知蒸汽入口的温度为400℃,压力为5.0MPa ,蒸汽排出的压力为1.0 MPa 。
该透平每kg 蒸汽在20℃环境中损失热量15.0 kJ ,并且输出的轴功等于绝热可逆热机轴功的85%。
试利用水蒸气表计算:此过程的理想功、损耗功和热力学效率。
5.乙醇(1)-苯(2)恒沸混合物的组成x 1=0.448,其在常压(101.325kPa)下的沸点为68.2℃,如果气相可视为理想气体,液相服从van Laar 方程。
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中国石油大学远程教育《化工热力学》一、请学生运用所学的化工热力学知识,从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述:(总分100分)1.教材中给出了众多的状态方程,请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分析,并提出改进的方向和意见。
丙烯的PVT状态分析近期我正在新疆五家渠一家焦化厂甲醇车间进行培训,在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂,在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。
丙烯的理化学性质:丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体,分子式为CH3CH=CH2,分子量为42.08,沸点-47.7℃,熔点为-185.25℃,其密度为空气的1.46倍,临界温度为91.8℃,临界压力为4.6Mpa,爆炸极限为2.0~11%(vol),闪点为-108℃。
(因此,丙烯在贮藏时要特别小心,如果发生泄漏,因为它比空气重,积聚在低洼处及地沟中,如在流动过程中遇到火星,则极易引起爆炸,酿成严重后果。
)选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的PVT关系计算准确度进行分析,从《化=46.0*10-1MPa,工热力学、陈光进等编著》中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;pc下面是上海焦化厂给定的丙烯性质数据。
为了计算方便,用excel换算和简单计算得到新的数据如下:温度-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 (℃)压力1.4012.0973.0234.2575.772 7.685 10.046 12.911 16.307 20.299 (atm)体积12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 922 (mL/g)R-K 方程:()b v v T a b v RT p +--=5.0 ()25.0665.25.223409.16106.49.3643146.842748.042748.0-•••=⨯⨯⨯==mol K Pa m p T R a c c ()1356107145.5106.49.3643146.808664.008664.0--•⨯=⨯⨯⨯==mol m p RT b c c 由上表又知道摩尔体积v ,故根据R-K 方程,用excel 可分别计算得到各温度下的压力值P 1:用R-K 状态方程计算得数据与给定值比较可得如下数据图:温度(℃)-40-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 温度(K )233 243 253 263 273 283 293 303 313 323 压力P(1*10-1MPa )1.41962.12483.06314.31345.8485 7.7868 10.1791 13.0821 16.5231 20.5680 摩尔体积v(1*10-5m 3/mol) 54560.928 26948.032 19520.912 14403.984 10810.352 8235.056 6354.080 6354.080 4952.816 3879.776温度(℃)-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 压力P(1*10-1MPa )1.41962.12483.06314.31345.8485 7.7868 10.1791 13.0821 16.5231 20.5680 计算压力P 1(1*10-1MPa) 1.0288 2.1706 3.1182 4.3903 6.0679 8.2505 11.0602 11.4412 15.1467 19.9288通过计算和上图的数据对比,可得结论:利用《上海焦化厂给定丙烯性质数值》,代入v值,用R-K方程计算所得的压力值P1与给定的P值偏差很小。
即对于气态丙烯,利用R-K状态方程计算其PVT关系式很可靠的。
制冷流程简述:从Recfisol来的丙烯气体与丙烯过冷器壳侧排出的气体混合,压力为0.13Mpa,温度为-40℃,进入压缩机入口分离器饱和并计量后,气体压力为0.12Mpa温度为-40℃进入,丙烯压缩机一段,由闪蒸罐出来的丙烯闪蒸汽压力为0.525Mpa温度为-5.5℃,进入丙烯压缩机的中段,两股气体均被压缩到1.9Mpa,102℃排出,压缩后的气体被丙烯冷凝器冷凝,液体丙烯进入丙烯贮槽,压力为1.85Mpa温度为45℃,为防丙烯压缩机喘振,在丙烯机气体排出口有一回到入口分离器回路管线补充气量之不足。
从丙烯贮槽出来的液体丙烯进入闪蒸槽,闪蒸气进入丙烯机中段,从丙烯压缩机出口处℃引一管线为防喘振二段回路。
液体丙烯压力0.525Mpa温度为-5.5,从闪蒸槽底部引出来,一路进入压缩机入口分离器,通过液位调节以补充进口丙烯气流量,另一路进丙烯深冷器,通过自身丙烯闪蒸以降低温度,壳侧丙烯气与Recfisol来的会合,从管程中来的液体通过旁路进一步调节温度至-20℃,压力为0.485Mpa,离开系统进Recfisol,以提供低温甲醇洗所需冷量。
为防止丙烯中微量水份在闪蒸过程中冻结,还需向系统注入少量甲醇,甲醇的喷淋是通过计量泵出口甲醇与丙烯贮槽到闪蒸槽的液体丙烯大小,调节喷淋混合来完成的。
由于丙烯易燃易爆,因此,在设备维修前后都必须用N2置换丙烯,然后用空气置换N2,开车时先用N2置换空气,再用丙烯置换N2。
2.根据功热转换的原理,选择一个体系或者工况进行节能过程分析。
要求给出详细的计算步骤和过程分析。
空调制冷原理空调在日常生活中随处可见,下面分别用温熵关系和压焓关系分析其制冷过程和原理。
空调制冷原理涉及了了热力学第一定律和热力学第二定律,为逆卡诺循环,以下是用理论制冷循环的分析和计算。
一:逆卡诺循环—理想制冷循环的功能计算:图1 温熵图它由两个等温过程和两个绝热过程组成。
假设低温热源(即被冷却介质)的温度为T0,高温热源(即环境)的温度为T k, 则工质的温度在吸热过程中为T0,在放热过程中为T k, 就是说在吸热和放热过程中工质与冷源及高温热源之间没有温差,即传热是在等温下进行的,压缩和膨胀过程是在没有任何损失情况下进行的。
其循环过程为:首先工质在T0下从冷源(即被冷却介质)吸取热量q0,并进行等温膨胀4-1,然后通过绝热压缩1-2,使其温度由T0升高至环境介质的温度T k, 再在T k下进行等温压缩2-3,并向环境介质放出热量q k, 最后再进行绝热膨胀3-4,使其温度由T k降至T0即使工质回到初始状态4,从而完成一个循环。
对于逆卡诺循环来说,由图可知:q0=T0(S1-S4)q k=T k(S2-S3)=T k(S1-S4)w0=q k-q0=T k(S1-S4)-T0(S1-S4)=(T k-T0)(S1-S4)则逆卡诺循环制冷系数εk为:εk = w0/ q k=(T k-T0) / T k由上式可见,逆卡诺循环的制冷系数与工质的性质无关,只取决于冷源(即被冷却物体)的温度T0和热源(即环境介质)的温度T k;降低T k,提高T0,均可提高制冷系数。
此外,由热力学第二定律还可以证明:“在给定的冷源和热源温度范围内工作的逆循环,以逆卡诺循环的制冷系数为最高”。
任何实际制冷循环的制冷系数都小于逆卡诺循环的制冷系数。
制冷系统四大部件及制冷剂的变化过程:蒸气压缩制冷循环系统主要由四大部件组成,即压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器,用不同直径的管道把它们串接起来,就形成了一个能使制冷剂循环流动的封闭系统。
制冷压缩机由原动机如电机拖动而工作,不断地抽吸蒸发器中的制冷剂蒸气,压缩成高压(p k)、过热蒸气而排出并送入冷凝器,正是由于这一高压存在,使制冷剂蒸气在冷凝器中放出热量,把热量传递给周围的环境介质,从而使制冷剂蒸气冷凝成液体,当然,制冷剂蒸气冷凝时的温度一定要高于周围介质的温度。
冷凝后的液体仍处于高压状态,流经节流元件进入蒸发器。
制冷剂在节流元件中,从入口端的高压p k降低到低压p0,从高温t k降低到t0,并出现少量液体汽化变为蒸气。
二:逆卡诺循环—理想制冷循环的过程计算根据理论循环的假设条件,单级蒸气压缩式制冷理论循环工作过程,在压焓图上的表示如图2所示。
图2 理论制冷循环压焓图1)制冷压缩机从蒸发器吸取蒸发压力为p0的饱和制冷剂蒸气(状态点1),沿等熵线压缩至冷凝压力p k(状态点2),压缩过程完成。
2)状态点2的高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器,经冷凝器与环境介质空气或水进行热交换,放出热量q k后,沿等压线p k冷却至饱和蒸气状态点2',然后冷凝至饱和液状态点3,冷凝过程完成。
在冷却过程(2-2')中制冷剂与环境介质有温差,在冷凝过程(2'-3)中制冷剂与环境介质无温差。
3)状态点3的饱和制冷剂液体经节流元件节流降压,沿等焓线(节流过程中焓值保持不变)由冷凝压力p k 降至蒸发压力p 0,到达湿蒸气状态点4,膨胀过程完成。
4)状态点4的制冷剂湿蒸气进入蒸发器,在蒸发器内吸收被冷却介质的热量沿等压线p 0汽化,到达饱和蒸气状态点1,蒸发过程完成。
制冷剂的蒸发温度与被冷却介质间无温差。
理论循环的计算方法:1、单位质量制冷量 制冷压缩机每输送1kg 制冷剂经循环从被冷却介质中制取的冷量称为单位质量制冷量,用q 0表示。
q 0=h 1-h 4=r 0(1-x 4) (1-1)式中 q 0−−单位质量制冷量(kJ/kg );h 1−−与吸气状态对应的比焓值(kJ/kg );h 4−−节流后湿蒸气的比焓值(kJ/kg );r 0−−蒸发温度下制冷剂的汽化潜热(kJ/kg );x 4−−节流后气液两相制冷剂的干度。
单位质量制冷量q 0在压焓图上相当于过程线1-4在h 轴上的投影(见图1-2)。
2、单位容积制冷量 制冷压缩机每吸入1m 3制冷剂蒸气(按吸气状态计)经循环从被冷却介质中制取的冷量,称为单位容积制冷量,用q v 表示。
14110v v h h v q q -== (1-2)式中 q v −−单位容积制冷量(kJ/m 3);v 1−−制冷剂在吸气状态时的比体积(m 3/kg )。
3、理论比功 制冷压缩机按等熵压缩时每压缩输送1kg 制冷剂蒸气所消耗的功,称为理论比功,用w 0表示。
w 0=h 2-h 1 (1-3)式中 w 0−−理论比功(kJ/kg );h 2−−压缩机排气状态制冷剂的比焓值(kJ/kg );h 1−−压缩机吸气状态制冷剂的比焓值(kJ/kg )。
4、单位冷凝热负荷 制冷压缩机每输送1kg 制冷剂在冷凝器中放出的热量,称为单位冷凝热负荷,用q k 表示。
q k =(h 2-h 2')+(h 2'-h 3)=h 2-h 3 (1-4)式中 q k −−单位冷凝热负荷(kJ/kg );h 2'−−与冷凝压力对应的干饱和蒸气状态所具有的比焓值(kJ/kg );h 3−−与冷凝压力对应的饱和液状态所具有的比焓值(kJ/kg );在压焓图中,q k 相当于等压冷却、冷凝过程线 2-2'-3 在h 轴上的投影(见图2)。