化工热力学答案(第三版).

ZRT

V = P c P Z 代

RT

P r 化工热力学课后答案（第三版）陈钟秀编著

2- 1.使用下述方法计算Ikmol 甲烷贮存在体积为 0.1246m 3、温度为 50C 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=0.1246 m 3/1kmol=124.6 cm 3/mol

查 附录二得甲烷 的临界参数：T c =190.6K P c =4.600MPa

3

V c =99 cm /mol w =0.008 （1）理想气体方程

P=RT/V=8.314 >323.15/124.6 10-6=21.56MPa

(2) R-K 方程

b

巾

08664

肾=0

.

086648

T ^=2.985 10 讣3 molJ

RT a

V - b W V b 8.314323.15 3.222

1 2.46 2.985?

10 S 3 . 1 5 - 152.46

1 0

1 2.46

2 = 19.04MPa （3）普遍化关系式

T r 订 T c = 323.1 5 1 90.6 1 . 6/95V V c =1 2 4.6 99 1 <225 9

二利用普压法计算，Z =Z^ Z 1

a =

0.42 P c

0 1<^

Pa m 62K202' mor 2

98 5

1 0

.5

6 5

PV 4.6 10 12.46 10 - r Z c

P r P r =0.2133P r

RT 8.314 323.15

迭代：令 Z °=1 — Pp=4.687 又 Tr=1.695,查附录三得：Z °=0.8938 Z 1 =0.4623

Z 二z 0 Z GO.8938+0.008 0.4623=0.8975

此时，P=P c P r =4.6 >.687=21.56MPa

同理，取乙=0.8975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=19.22MPa

2- 2.分别使用理想气体方程和 Pitzer 普遍化关系式计算510K 、2.5MPa 正丁烷的摩尔体积。已知实验值为 1480.7cm 3/mol 。

V c =99 cm 3/mol w =0193 (1) 理想气体方程

V=RT/P=8.314 >510/2.5 W 6=1.696 X 0-3m 3/mol

误差：侮

6

-皿

07

100%十54%

1.4807

(2) Pitzer 普遍化关系式

对比参数：T r 二T. T c =510. 425.2 = 1.199 R 二 P. F C = 2 ..5 3千8 0 .—普维

0172

0172

…"卄心聞」0.

05874

解：查附录二得正丁烷的临界参数:

T c =425.2K P c =3.800MPa

2 0.0

焙；

2

?

-0.2 3 2 6

B 0 =0 . 0 8

RI WT 1"

2326

^

」

93 0^5874"2

^

"彖

1

誥铲1-0.2213 区6579/1.199=0.8786

PV=ZR ^V= ZRT/P=0.8786X 8.314 x 510/2.5 x 61=3l.49 X 0-3 m 3/mol

误差：

W 807 100% "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81.38%的100kg 的焦炭能生成1.1013MPa 、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 =132.9K

P c =3.496MPa

V c =93.1 cm 3/mol

3 =0049

Z c =0.295

二 氧化碳(2) : T c =304.2K

P c =7.376MPa

V c =94.0 cm 3/mol

3 =0225

Z c =0.274

又 y 1=0.24, y 2=0.76 •••(1 )由Kay 规则计算得：

T cm 「y i T ci =0.24 132.9 0.76 304.2 = 263.1K

i

P c m 二' y i F l i =0.24 3.496 0.76 7.376 = 6.445MPa

i

T rm 二 T T cm =303 263.1 =1.15 P rm 二 P F l ^0.1 0 1 1.445 —普维法

利用真实气体混合物的第二维里系数法进行计算

0.422

0.422

B| 0.083 …16 0.083 …

=

-0.02989

J

(303132.9 丫