《化工热力学》综合复习资料.

《化工热力学》综合复习资料

第2章 流体的p-V-T 关系

一、试用Pitzer 三参数普遍化方法计算水蒸汽在107.9×105

Pa 、593K 下的比容。

第3章 流体的热力学性质

一、丙烷气体的始态为1.013×105Pa 、400K(可以视为理想气体)，终态为3.013×105Pa 、500K 。已知丙烷在理想气体状态下的摩尔热容为：

T C ig p 1775

.099.22+= (J/mol.K)

试采用三参数普遍化关系式计算始态至终态的焓变与熵变。

二、用三参数普遍化方法计算1kmol 的1,3-丁二烯，从25atm 及130℃压缩至125atm 和280℃

时的ΔH 、ΔS 、ΔU 和ΔV 。

已知理想气体状态下的定压热容(cal/mol.K)与温度(K)的函数关系为: 26310649.1710224.53432.5T T C ig p

--⨯-⨯+=

第5章 化工过程的能量分析

一、1.57MPa 、484℃的过热水蒸气推动透平作功，并在0.0687MPa 下排出。此透平既不绝热也不可逆，输出的轴功相当于可逆绝热膨胀功的85％。由于隔热不好，每kg 的蒸汽有7.12kJ 的热量散失于20℃的环境中。求此过程的理想功、损失功及热力学效率。

二、某炼厂有一台蒸汽透平，已知水蒸汽入口的温度为440℃，压力为40×105Pa ，流率为4000kg/h ，

蒸汽排出的压力为7.0×105

Pa 。

(1) 假定透平绝热可逆操作，试计算透平的功率；

(2) 若透平绝热操作，输出的轴功等于绝热可逆轴功的82.65％。则蒸汽的出口温度为多少？并计算过程的有效能(火用 )损失。

三、有一逆流式换热器，利用废气加热空气，空气由0.1MPa ，293K 被加热到398K ，空气流量为1.5kg.s –1；而废气从0.13MPa 、523K 冷却到368K 。空气的等压热容为1.04kJ.kg –1.K –1，而废气的等压热容为0.84 kJ.kg –1

.K –1

，假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环境状态为0.1MPa 、293K 。试求： (1) 换热器中不可逆传热的有效能(火用 )损失； (2) 换热器的有效能(火用 )利用率。

四、一个温度为T0的气体正从一根管子流过，其中一小部分流入一个抽空的罐(如图示)。这个

过程一直进行到罐内的压力等于管线内的压力p0为止。如果罐已很好地采用了保温措施，假定气体为理想气体(其C P和C V与温度和压力无关)，求过程终了时罐内的温度T(以T0、C P、

C V和p0表示)。

第四题附图第五题附图

五、质量流率为450kg/h的高压水蒸汽在起始条件为34atm和370℃的情况下进入透平膨胀机

而对外作功。两股排出蒸汽如图所示。物流2的条件为13.6atm和200℃，流率为入口蒸汽的1/3，物流3已知为7atm的饱和汽液混合物，物流3的一小部分经过一个节流阀膨胀至1atm，膨胀后的温度为115℃。如果压缩机得到的功率为34.647×103kcal/h，试计算透平的热损失。

六、一个绝热可逆操作的透平，驱动蒸汽进入时为34atm、415℃，出口乏汽的压力为2.75atm。

为了充分利用乏汽中的能量，而将其直接送入一个蒸发器的加热盘管，在盘管中放出热量而冷凝。从加热盘管出来的凝液再经过一个在2.75atm压力下操作的疏水器，疏水器只允许液体水通过，为了作蒸发器的能量平衡，而将从疏水器流出的水装入一个敞口的桶中以便称重。

大气压力为1atm，假定离开蒸发器的凝液温度为100℃。

（1）求桶内增加1kg水时透平对外输出的功。

（2）求桶内增加1kg 水时蒸发器的加热盘管传过的热量为多少。

七、某锅炉系统用自身的烟道气的余热加热进炉的空气。烟道气流量为4000kg/h ，由300℃冷

却到200℃；空气流量为3800kg/h ，初温为40℃。设二者都是理想气体，平均等压热容都可按1.004kJ/(kg.K)计，环境温度27℃，忽略热损失，求此过程的有效能(火用 )利用率。

第4章 溶液的热力学性质

一、某二元液体混合物在298K 、0.1MPa 下的摩尔焓由下式表示：

)510(150100212121x x x x x x H +++= J/mol

试求：(a) 用x 1表示的1H 和2H 的表达式; (b) 纯物质摩尔焓H 1和H 2的数值。

(c) 无限稀释下液体的偏摩尔焓∞1H 和∞

2H 的数值。

二、在303K 、1.013×105

Pa 下，苯(1)和环己烷(2)的液体混合物的体积数据可用下式来表示：

321110)64.28.164.109(-⨯--=x x V

式中x 1是苯的摩尔分数，V 的单位为m 3

.kmol –1

。试确定在该温度、压力下，用x 1表示的偏摩尔体积1V 和2V 的表达式。

三、某二元混合物中组分1和2的偏摩尔焓可用下式表示:

22111x b a H += 2

1222x b a H +=

证明如果以上二式成立，则b 1必须等于b 2。

四、试用三参数普遍化关系式计算正丁烷气体在460K 和1.520MPa 下的逸度。

五、乙腈(1)和乙醛(2)在87.0 kPa ，80℃时混合形成等分子蒸汽混合物，并且已知B 11= -

2.619m 3

/kmol ，B 22=- 0.633m 3

/kmol ，δ12= - 4.060m 3

/kmol

请计算：(a) 混合物中组分1和2的逸度1ˆf 和2

ˆf 。 (b) 若混合物为理想气体，求1ˆf 和2

ˆf 。 六、160°F 的纯硫酸与77°F 的纯水混合形成 25％的溶液。利用焓浓图计算： 1、若混合过程为绝热，试求混合后溶液的温度。

2、若在混合过程中进行冷却,使溶液终温为80°F，试求每1 lb 25％的溶液所需移除的热量。