化工熱力學A(答案)

1、2015 至 2016 學年第 1 學期 化工熱力學 考試試卷A（答案與評分標準）考試方式： 閉卷筆試 本試卷考試分數(shù)占學生總評成績的 70 %一、選擇題（本題20分，每題2分）1B2A3B4C5C6A7D8A9A10C二、判斷題（本題10分，每題1分）12345678910三、填空題（本題10分，每空1分）1. 相同，重疊，分開，汽液共存區(qū)，蒸汽壓，沸點2. 3, 23. 與研究態(tài)同溫、同組成的理想氣體混合物4. 評分標準：每空1分，除了數(shù)字必須完全和以上參考答案相同以外，只要和以上參考答案相近的敘述都可以視為正確答案。四、計算題（本題50分，每題10分）1. 容積1m3的貯氣罐，其安全工作

2、壓力為100atm，內(nèi)裝甲烷100kg，問：當夏天來臨，如果當?shù)刈罡邷囟葹?0時，貯氣罐是否會爆炸？（本題用RK方程計算，RK方程為：，方程的參數(shù)a = 3.2217；b = 2.985。）解：100kg甲烷的物質(zhì)的量為： （2分） （1分）摩爾體積 （2分） （1分）根據(jù)PR方程，40（313.15K）下，1m3的貯氣罐其壓力應(yīng)該為： = （2分）= 1.401 = 138.3 atm 100 atm （1分）故儲氣罐會發(fā)生爆炸。 （1分）評分標準：公式和計算方法對但數(shù)值略有差錯的不扣分；直接代入數(shù)據(jù)，不寫公式且計算正確也得分；僅僅寫出公式并羅列數(shù)據(jù)，但沒有計算結(jié)果或結(jié)果不準確的酌情給分。2

3、. 現(xiàn)需配制25的甲醇（1）-水（2）混合液500cm3，甲醇的摩爾分數(shù)為0.3，問需要水和甲醇各多少毫升？項目純物質(zhì)摩爾體積（cm3/mol）偏摩爾體積（cm3/mol）甲醇40.72738.632水18.06817.765解：要配置甲醇的摩爾分數(shù)為0.3的混合液500cm3，其摩爾體積 （2分） （2分）則500 cm3混合液總的物質(zhì)的量為： （2分）需要甲醇和水的體積分別為： （2分） （2分）評分標準：公式和計算方法對但數(shù)值略有差錯的不扣分；直接代入數(shù)據(jù)，不寫公式且計算正確也得分；僅僅寫出公式并羅列數(shù)據(jù)，但沒有計算結(jié)果或結(jié)果不準確的酌情給分。3. 已知環(huán)己烷（1）苯（2）體系在40時的

4、超額吉氏函數(shù)是和kPa，求（a）；（b）；(c)。解：（a）由于是的偏摩爾性質(zhì)，由偏摩爾性質(zhì)的定義知 （2分）同樣得到 （1分） （1分）同樣得 （1分）（b）同理由（c）的計算結(jié)果可得(c)由 得到 （1分） （1分） （1分） （1分） （1分）評分標準：公式和計算方法對但數(shù)值略有差錯的不扣分；直接代入數(shù)據(jù)，不寫公式且計算正確也得分；僅僅寫出公式并羅列數(shù)據(jù)，但沒有計算結(jié)果或結(jié)果不準確的酌情給分。4. 測得甲醇(1)-水(2)系統(tǒng)的無限稀釋活度系數(shù)分別是和，求與x1=0.3603、T=308.15K的液體混合物相平衡的氣相組成是多少？系統(tǒng)的壓力為多少？液相的活度系數(shù)用Wilson模型計算。其

5、中。二元Wilson模型為：解：首先利用無限稀活度系數(shù)求出模型參數(shù) （2分）解出： （2分）寫出方程形式 （2分）得到 （2分） （1分） （1分）評分標準：公式和計算方法對但數(shù)值略有差錯的不扣分；直接代入數(shù)據(jù)，不寫公式且計算正確也得分；僅僅寫出公式并羅列數(shù)據(jù)，但沒有計算結(jié)果或結(jié)果不準確的酌情給分。5. 有一水泵每小時從水井抽出1892kg的水并泵入儲水槽中，水井深61m，儲水槽的水位離地面18.3m，水泵用功率為3.7KW的電機驅(qū)動，在泵送水過程中，只耗用該電機功率的45。儲水槽的進、出水位的質(zhì)量流量完全相等，水槽內(nèi)的水位維持不變，從而確保水作穩(wěn)態(tài)流動。在冬天，井水溫度為4.5 ，為防止水槽

6、輸出管路發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，在水的輸入管路上安設(shè)一臺加熱器對水進行加熱，使水溫保持在7.2 ，試計算此加熱器所需凈輸入的熱量。已知水的熱容為。解：流動體系由水井、管路、泵、加熱器和儲水槽組成。計算基準：以一小時操作記， 穩(wěn)流過程： （2分） （1分） （1分） （2分）水熱容： （2分） （2分）評分標準：公式和計算方法對但數(shù)值略有差錯的不扣分；直接代入數(shù)據(jù)，不寫公式且計算正確也得分；僅僅寫出公式并羅列數(shù)據(jù)，但沒有計算結(jié)果或結(jié)果不準確的酌情給分。五、圖示題 （本題10分，每題10分）1. 請簡要說明改進Rankine循環(huán)的三種方法？請在T-S圖上予以表示。答：（1）提高蒸汽的過熱溫度：在相同的蒸汽壓力下，提高蒸汽的過熱溫度時，可使平均吸熱溫度相應(yīng)地提高。 （1分）（2）提高蒸汽的壓力：水的沸騰溫度隨著蒸汽壓力的增高而升高，故在保持相同的蒸汽過熱溫度時，提高水蒸汽壓力，平均吸熱溫度也會相應(yīng)提高。 （1分）（3）采用再熱循環(huán)：再熱循環(huán)是使高壓的過熱蒸汽在高壓透平中先膨脹到某一中間壓力(一般取再熱壓力為新汽壓力的2025%)，然后全部引入鍋爐中特設(shè)的再熱器進行加熱，升高了溫度的蒸汽，進入低壓透平再