化工热力学

化工热力学1

一．简答题

1 画出理想朗肯循环的T-S 图， 并写出吸热阶段工质所吸收热量的计算公式。

2 写出()()RT b V b V V T a P =-⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++

5

.0方程中()b V V T a +5.0，b 两项各自的含义。

3 若采用普遍化方法估算50℃、条件下

乙炔气体的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？

图1 图2

4 写出临界点PVT 之间满足的数学条件，并在图2中标出一条大于临界温度的等温线 参考答案：

1答：理想朗肯循环的T-S 图： 1-4阶段为工质吸热，根据热力学第一定律，所吸收热量 2答：

()

b V V T a

+5

.0……压力校正项，1mol 气体分子产生的内压力 b ……体积校正项，1mol 气体分子本身的体积

3 答：K T C 3.308=, P C =

根据图1判断，应使用普遍化逸度系数图计算

4答：临界点PVT 之间满足的数学条件：

图2 二计算题： （需要的参数，图表附后面）

1 采用普遍化第二维里系数法计算1mol CO

2 在624K 、80atm

的摩尔体积 1(15分).

解：K T C 2.304=, P C =,ω=

2 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、时的压缩因子，摩尔体积及剩余焓

2(17分).

解：K T C 2.126=, P C =,ω=

查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10

=Z ，30.01

=Z 压缩因子： 04.130.0040.003.11

=⨯+=+=Z Z Z ω 摩尔体积：mol l mol m P ZRT V / 805.0/1005.810

39.35

.315314.804.1346=⨯=⨯⨯⨯==

- 查普遍化焓差图，

68.0)(0'=∆c

RT H ，

55.0)(1'-=∆c

RT H

14H H H Q H -=∆=： 0)(=∂∂=Tc T V

P

0)

(

22=∂∂=Tc

T V

P

大于临界温度的等温线

()c

c c RT H RT H RT H 1

)'('∆+∆='∆ω =＋×（－）＝ 剩余焓：690.4J/mol 0.658126.28.314=⨯⨯='∆H

3.氨的T-S 图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示意图，并计算该制冷机的制冷系数

4(18分). 解：冷凝温度为30℃，蒸发温度为-15℃的理想氨压缩制冷循环示意图：

本试题附公式：

0422.0083.0B -= 1172.0139.0B -=

T

V T V dT C dH P )([∂∂-+=dV T P dT T C V V )(∂∂+ 查图得：

H 1=340 kcal/kg. H 2=395 kcal/kg, H 5= H 4=77 kcal/kg 该制冷机的78.4340

395773401251=--=--=

H H H H ξ制冷系数

本试题附公式：6

.10422.0083.0r T B -= 2.41172.0139.0r T B -=

dP T

V T V dT C dH P P ])(

[∂∂-+= dP T V dT T C dS P P )(∂∂-= 或 dV T P

dT T C dS V V )(∂∂+=

化工热力学2

一．简答题

1 写出以体积表示的维里方程的形式，并说明维里系数的含义。

2 画出理想朗肯循环的T-S 图， 并写出透平机对外做功的计算公式。

3 若采用普遍化方法估算290K 、条件下

乙烷的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？

图1 图2

4 写出临界点PVT 之间满足的数学条件，并在图2中标出一条小于临界温度的等温线 参考答案： 1答： Z ＝

RT PV ＝ΛΛ+++21V

C

V B B ——第二维里系数，表示双分子间的相互作用力 C ——第三维里系数，表示三分子间的相互作用力

2

答：理想朗肯循环的T-S 图：

4-5阶段为透平机做功，根据热力学第一定律：H ∆+

2

2

1u ∆+Z g ∆W Q -=s 附图5

附图6

附图3

附图4

宏观位能和动能变化不大，常忽略不计 即 0≈∆Z g ，02

12

≈∆u 。 4-5过程为绝热过程即Q=0

因此透平机对外做功：54H H H Ws -=∆-=

3

答：K T C 4.305=, P C =

根据图1，使用普遍化逸度系数图计算合适

4

答：临界点PVT 之间满足的数学条件： 图2 二计算题：

1 采用普遍化图表计算氮气在42.5℃、时的压缩因子，摩尔体积 及剩余熵 1(17分).

解：K T C 2.126=, P C =,ω=

查三参数普遍化压缩因子图，可以得到03.10

=Z ，30.01

=Z 压缩因子： 04.130.0040.003.11

=⨯+=+=Z Z Z ω 摩尔体积：mol l mol m P ZRT V / 805.0/1005.810

39.35.315314.804.13

46=⨯=⨯⨯⨯==

- 查普遍化熵差图：

26.0)(0

'=∆R

S ，1.0)(1

-='∆R

S

()R

S R S R S 1

)'('∆+∆='∆ω=＋×（－）＝ 2 用普遍化第二维里系数法计算正丁烷在460K ，的摩尔体积 2(15分).

解：查附表 0.193 , 80.3 K, 2.425===ωMpa Pc Tc

08.12

.425460===

C r T T T ， 3 在氨的T-S 图上标出冷凝温度为30℃，蒸发温度为-20℃的理想氨压缩制冷循环示意图，并计算

该制冷机的制冷系数

本试题附公式：6

.10422.0083.0r T B -= 2.41172.0139.0r T B -=

： 0)(=∂∂=Tc T V P

0)(22=∂∂=Tc T V

P

小于临界温度的等温线