化工热力学习题解答第二～四章

Z 0.68
0
Z 0.20
1
Z Z 0 Z 1 0.68 0.225 0.20 0.725
例题
ZRT 0.725 8.314 393 3 3 V 0.1528 10 m / mol 6 p 15.5 10
28200 n 1258.93 kmol / h 1.259 106 mol / h 22.4
例题
ZRT 0.902 8.314 473 3 V 0.003502 m / mol 6 p 10 3.502 l / mol
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习 题 END 解 答
10
3. 合成尿素所用二氧化碳压缩机入口气体流量为
28200NM3/h，压缩后出口压力为15.5MPa（绝对压 力），出口温度为393 K。若吸入气体以纯二氧化碳计， 求出口操作状态下的体积流量。 解： 查附录二，得二氧化碳
该题不应该使用普遍化第二维里系数法计算。
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习 题 解 答
12
或者
pV 1.013 105 28200 n 1.2586 106 mol / h RT 8.314 273
V 0.1528 103 1.259 106 192.4m3 / h
Z 1.1177
发散！ 代入迭代
Z 0.9680
可以
Z 1.1768
1 1.1177 Z 1.0588 2
Z 1.047
例题
或用普遍化三参数压缩因子法查图求得Z，代入求解。 迭代结果为
ZnRT 1.047 8.314 273 1000 V 5 p 16 400 10 0.003713m / kg 3.713 l / kg
bp 21.146 106 10 106 B 0.0342 RT 8.314 743
1 A h Z 0.0342 Z 4.012 1 h B 1 h Z 0.0342 Z 0.0342
例题
V 550.9 Vr 9.84 2 Vc 56
743 Tr 1.148 647.3
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10 106 pr 0.4535 习 题 6 22.05 10
解 答
19
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0.422 0.422 B 0.083 1.6 0.083 0.2554 1.6 Tr 1.148
A a 6.4657 3.3598 1.5 5 1.5 B bRT 2.971 10 8.314 393
例题
bp 2.971 105 15.5 106 B 0.1409 RT 8.314 393
1 A h Z 0.1409 习 Z 3.3598 1 h B 1 h Z 0.1409 Z 0.1409 解
3
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习 题 解 答
4
另一种算法
RT a p 0.5 V b T V (V b)
（2）普遍化三参数压缩因子法
迭代求解
例题
T 273 p 40 Tr 1.435 pr 8.696 1 Tc 190.6 pc 4.600
根据 Tr、pr 查图2-7b、图2-8b，得
(2) 用普遍化第二维里系数法
473 Tr 0.9307 508.2
0
例题
10 105 pr 0.20 5 50 10
0.422 0.422 B 0.083 1.6 0.083 0.3904 1.6 Tr 0.9307
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习 题 解 答
3
例题
根据Tr、pr判断不应该用普遍化第二维里系数法。
END
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习 题 解 答
6
2. 用下列方法计算200℃及10×105Pa下异丙醇气的压
缩因子与体积。 (1) 取至第三维里项内的维里方程，实验测定的维里系 数B = -388cm3/mol, C = -26000cm6/mol2 例题 (2)用普遍化第二维里系数法 已知：异丙醇 Tc=508.2K Pc =50×105Pa ω =0.700
（1）理想气体定律；（2）R-K方程；（3）一种普遍 化方法；并将所得结果与水蒸汽表比较。 解： （1）理想气体定律
例题
RT 8.314 743 7 3 V 6177.3 10 m / mol 6 p 10 10 6177.3 107 106 34.32cm3 / g 18
将以上各值代入式（2-22），得
例题
1 A h Z 0.526 Z 2.878 1 h B 1 h Z 0.526 Z 0.526
迭代求解
习 题 解 答
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上一内容
3
令
Z 1
代入方程右边，得
0
0.172 0.172 B 0.139 4.2 0.139 0.0427 4.2 Tr 1.148
1
例题
Bpc B0 B1 0.2554 0.344 0.0427 RTc 0.2407
Bpc Z 1 RTc
上一内容
pr 0.4535 1 0.2407 0.9049 习 题 1.148 Tr
9
0.172 0.172 B 0.139 4.2 0.139 0.09356 4.2 Tr 0.9307
1
Bpc B0 B1 0.3904 0.700 0.09356 RTc 0.456
Bpc Z 1 RTc pr 0.20 1 0.456 0.902 0.9307 Tr
习
题
解
答
第 二 章
1. 用R-K方程和普遍化三参数压缩因子法计算1公 斤甲烷在273K及400×105Pa下的体积。
解： 查教材295页 附录二 ，得甲烷
例题
Tc 190.6 K
（1）根据R-K方程
pc 4.600MPa
Vc 99cm3 / mol
0.008
1 A h Z 1 h B 1 h
习 题 解 答
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16
（2）R-K方程
查表得水的临界参数为：
Tc 647.3K
pc 22.05MPaFra Baidu bibliotek
Vc 56.0cm3 / mol
0.344
2 2.5
0.42748 R T a pc
2
2.5 c
0.42748 8.314 647.3 22.05 106
Z 1.06
0
Z 0.07
1
习 题 解 答
5
上一内容
下一内容
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Z Z 0 Z 1 1.06 0.008 0.07 1.061
ZnRT 1.061 8.314 273 1000 V 5 p 16 400 10 0.003763m 3.763 l
例题
14.285Pa m 6 K 0.5 / mol 2
0.08664RTc 0.08664 8.314 647.3 b pc 22.05 106 21.146 10 m / mol
3
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6
习 题 解 答
17
A a 14.285 4.012 1.5 6 1.5 B bRT 21.146 10 8.314 743
A a 3.222 2.878 1.5 5 1.5 B bRT 2.985 10 8.314 273
习 题 解 答
2
上一内容
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bp 2.985 105 400 105 B 0.526 RT 8.314 273
b B 0.526 h V Z Z
pV B C 1 2 解： (1) 维里方程 Z RT V V
1 V 388 26000 1 8.314 473 V V2
R 8.314MPa cm / mol K
3
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习 题 解 答
7
试差求得
V 3435cm3 / mol
（2）也可以用R-K方程
例题
0.42748 R 2Tc2.5 0.42748 8.3142 304.22.5 a pc 7.376 106 6.4657 Pa m 6 K 0.5 / mol 2
习 题 解 答
13
上一内容
下一内容
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0.08664RTc 0.08664 8.314 304.2 b pc 7.376 106 2.971 105 m3 / mol
2
8.314 473
下一内容
2
0.114 1013 Pa 2
习 题 解 答
8
上一内容
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Z 1 9.87 108 106 0.114 1013 1012 0.8846
ZRT 0.8846 8.314 473 V p 106 0.003478m3 / mol 3.478 l / mol
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题 答
14
迭代求解，得
Z 0.687
0.687 8.314 393 28200 103 3 V 182.29 m /h 6 例题 22.4 15.5 10
END
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习 题 解 答
15
4. 用下述方法计算 10 MPa,743 K 时水蒸汽的比容
pV 1 3435 Z 0.885 RT 8.314 473
也许下面的解法更方便
例题
Z 1 B ' p C ' p
2
B 388 B' 9.87 108 Pa 1 RT 8.314 473
C' CB
2
RT
2

26000 388
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(2-22)
习 题 解 答
1
0.42748 R 2Tc2.5 0.42748 8.314 2 190.6 2.5 a pc 4.6 106 3.222 Pa m6 K 0.5 / mol 2
例题
0.08664RTc 0.08664 8.314 190.6 b pc 4.600 106 2.985 105 m3 / mol
例题
Tc 304.2 K
pc 7.376MPa
Vc 94.0cm3 / mol
0.225
T 393 p 15.5 Tr 1.292 pr 2.101 1 Tc 304.2 pc 7.376
习 题 解 答
11
上一内容
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（1）查图2-9，应使用普遍化压缩因子法计算 根据 Tr、pr 查图2-7b、图2-8b，得
解 答
20
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ZRT 0.9049 8.314 743 7 3 V 5589.84 10 m / mol 6 p 10 10 5589.84 107 106 31.05cm3 / g 18
迭代求解，得
例题
Z 0.8918
习 题 解 答
18
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ZRT 0.8918 8.314 743 7 3 V 5509 10 m / mol 6 p 10 10 5509 107 106 30.605cm3 / g 18
（3）用普遍化第二维里系数法