化工热力学第三版陈钟秀课后习题答案

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第二章

2-1.使用下述方法计算1kmol 甲烷贮存在体积为、温度为50℃的容器中产生的压力:(1)理想气体方程;(2)R-K 方程;(3)普遍化关系式。

解:甲烷的摩尔体积V = m 3

/1kmol= cm 3

/mol

查附录二得甲烷的临界参数:T c = P c = V c =99 cm 3

/mol ω= (1) 理想气体方程

P=RT/V=××10-6

=

(2) R-K 方程 ∴()

0.5RT a

P

V b T V V b =

--+

=

(3) 普遍化关系式 323.15190.6 1.695r

c T T T === 124.699 1.259r c V V V ===<2

∴利用普压法计算,01Z Z Z ω=+

∵ c r ZRT

P

P P V =

= ∴ c r PV

Z P RT

=

迭代:令Z 0=1→P r0= 又Tr=,查附录三得:Z 0

= Z 1

= 01Z

Z Z ω=+=+×=

此时,P=P c P r =×=

同理,取Z 1= 依上述过程计算,直至计算出的相邻的两个Z 值相差很小,迭代结束,得Z 和P 的值。 ∴ P=

2-2.分别使用理想气体方程和Pitzer 普遍化关系式计算510K 、正丁烷的摩尔体积。已知实验值为mol 。 解:查附录二得正丁烷的临界参数:T c = P c = V c =99 cm 3

/mol ω= (1)理想气体方程

V=RT/P =×510/×106

=×10-3

m 3

/mol

误差:

1.696 1.4807

100%14.54%1.4807

-⨯=

(2)Pitzer 普遍化关系式 对比参数:510425.2 1.199r

c T T T === 2.53.80.6579r c P P P ===—普维法

∴ 0

1.6 1.6

0.4220.422

0.0830.0830.23261.199

r B T =-

=-=- 01c

c

BP B B RT ω=+=+×=

11c r c r

BP BP P

Z RT RT T =+

=+=×=

∴ PV=ZRT→V= ZRT/P=××510/×106

=×10-3

m 3

/mol 误差:

1.49 1.4807

100%0.63%1.4807

-⨯=

2-3.生产半水煤气时,煤气发生炉在吹风阶段的某种情况下,76%(摩尔分数)的碳生成二氧化碳,其余的生成一氧化碳。试计算:(1)含碳量为%的100kg 的焦炭能生成、303K 的吹风气若干立方米(2)所得吹风气的组成和各气体分压。 解:查附录二得混合气中各组分的临界参数: 一氧化碳(1):T c = P c = V c = cm 3

/mol ω= Z c = 二氧化碳(2):T c = P c = V c = cm 3/mol ω= Z c = 又y 1=,y 2=

∴(1)由Kay 规则计算得:

303 1.15rm cm T T === 0.1011.4450.0157rm cm P P P ===—普维法

利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算 又()

()

0.5

0.5

132.9304.2201.068cij

ci cj T T T K

==⨯=

∴ 303201.068 1.507rij cij T T T === 0.10130.0199rij cij P P P === ∴()()016

1212

1212126

128.314201.0680.1360.1370.108339.84105.083810

c c RT B B B P ω-⨯=

+=-+⨯=-⨯⨯ 22

1111212222

2m B y B y y B y B =++ ()()()26626630.247.3781020.240.7639.84100.76119.931084.2710/cm mol

----=⨯-⨯+⨯⨯⨯-⨯+⨯-⨯=-⨯∴

1m m B P PV

Z RT RT

=+

=→V=mol

∴V 总=n V=100×103

×%/12×= (2) 11

10.295

0.240.10130.0250.2845

c m Z P y P

MPa Z ==⨯= 2-4.将压力为、温度为477K 条件下的压缩到 m 3

,若压缩后温度,则其压力为若干分别用下述方法计算:(1)Vander Waals 方程;(2)Redlich-Kwang 方程;(3)Peng-Robinson 方程;(4)普遍化关系式。 解:查附录二得NH 3的临界参数:T c = P c = V c = cm 3

/mol ω= (1) 求取气体的摩尔体积

对于状态Ⅰ:P= MPa 、T=447K 、V= m 3

477405.6 1.176r c T T === 2.0311.280.18r c P P P ===—普维法

∴0

1.6 1.6

0.4220.422

0.0830.0830.24261.176

r B

T =-

=-=-

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