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
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 )(∂∂+=
4.(18分).
解：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：
本试题附公式：
0.0B =T
V T V dT C dH P )([∂∂-+=dV T P V )(∂∂+ 查图得：
H 1=340 kcal/kg. H 2=401 kcal/kg, H 5= H 4=77 kcal/kg 该制冷机的31.4340
401773401251=--=--=
H H H H ξ制冷系数
化工热力学3
一．简答题
1 写出以压力表示的维里方程的形式，并说明维里系数的含义。

2 若采用普遍化方法估算200℃、1MPa 条件下
丙酮的逸度，采用图1判断使用哪种更合适？
图1 图2
3 写出临界点PVT 满足的数学条件，并在图2中标出饱和蒸汽曲线与饱和液相线
4 稳流体系热一律应用于换热器如何简化？分析温度低于环境温度的体系吸热后有效能如何变化 参考答案： 1
答：以压力表示的维里方程的形式：
B '——称为第二维里系数，表示双分子间的相互作用力
C '——称为第三维里系数，表示三分子间的相互作用力
2
答：K T C 2.508=, P C =
附图3
附图4
根据图1，使用普遍化第二维里系数法合适
3
答： 临界点PVT 之间满足的数学条件： 在PV 图上，饱和蒸汽曲线和饱和液相线如下：
4
答：
02
≈ 由此可以得到换热器热力学第一定律的简化形式为： Q H =∆
温度低于环境温度的体系吸热后，离基准状态越近，因此有效能降低。

二计算题：
1 采用普遍化第二维里系数法计算氨气在、时的摩尔体积 1(15分).
解：K T C 6.405=, P C =, ω=
2 采用普遍化图表计算正丁烷在, ６Mpa 时的压缩因子, 摩尔体积及剩余焓 2(17分).
解：查附表 0.193 , 80.3 K, 2.425===ωMpa Pc Tc 12
.4252.425===
C r T T T .0 查三参数普遍化压缩因子图，Z 0=, Z 1= 由此21.0)09.0(193.023.010=-⨯+=+=Z Z Z ω
剩余焓：3 设空气为理想气体，其恒压热容p ＝，在稳流条件下进行绝热不可逆压缩，1T ＝298K ，2T ＝478K ，12/p p ＝4，环境温度为298K 计算此过程的H ∆
解： dP T
V
T V dT C dH P P ])(
[∂∂-+=，理想气体0)(=-=∂∂-P R T P RT T V T V P
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 )(∂∂+=
附表1 临界常数和偏心因子
： 0(=∂=Tc T P
图7：氨的T-S图。