化工熱力學答案2

題次一二三四五六七八九十總分評卷人分數202015151515評分100一、填空題（每題2分，共20分）1.正丁烷的偏心因子ω＝0.193，臨界壓力為pc＝3.797MPa，則在Tr＝0.7時的蒸汽壓為（0.2435）MPa。2.封閉系統(tǒng)中，溫度為30m3，則所做的功為（-11.4kJ,RTln（p2/p1））。25℃的1mol理想氣體從10MPa，0.3m3等溫可逆膨脹到0.1MPa，TJoule-Thomson效應系數的定義式為（）PJ3.節(jié)流膨脹的H4.等熵效率的定義是對膨脹做功過程，（不可逆絕熱過程的做功量）與（可逆絕熱過程的做功量）之比5.溫度為T的恒溫熱源的熱量Q，其ExQ的計算式為(E＝（1－T/T）xQ0）。Q6.對于理想氣體，7.液態(tài)水常壓下從25℃加熱至50℃，（1882.75）J/mol。8.二元非理想溶液在條件下，其溶質組分遵守（Henry）規(guī)則，溶劑組分遵守（Lewis-Randll）規(guī)則。節(jié)流膨脹后溫度（不變），作外功的絕熱膨脹時，溫度（下降）。其等壓平均熱容為75.31J/mol,則此過程的焓變?yōu)闃O小濃度的9.純物質的臨界等溫線在臨界點的斜率和曲率均為零，數學上可表示為（(p/V)0T）和（(2p/V2)0T）。10.對于孤立體系，熵增理原可采用（dS0二、簡答題：（每題5分，共20分）1.分析改變蒸汽的參數如何改變Rankine循環(huán)的效率。）表達式表示。2.寫出穩(wěn)流體系的熵平衡方程，并指出各項的含義。答：QmSmSS0產生Tiijj入出3.寫出維里方程中維里系數B、C的物理意義，并寫出舍項維里方程的混合規(guī)則。答：第二維里系數B代表兩分子間的相互作用，第三維里系數C代表三分子間相互作用，B和C的數值都僅僅與溫度T有關；舍項維里方程的混合規(guī)則為：RTcij0.422nnyyB，BB0.083BM，，B0B10pT1.6ijijijijijijiji1j1cijpr0.172，TT，1pZRT，，cijcijVB10.139ijTcikTT0.5T4.2Tprcijijcjcijprcijcij，Z0.5，0.53V0.5VV13ci13ZZcicijCjcijcjijij4.寫出理想溶液組分的偏摩爾性質（焓、熵、自由焓、體積、內能）與純物質性質間的關系表達式。答：VViiUUiiHHiiSSRlnxiiiGGRTlnxiii三、苯（1）和環(huán)己烷（2）的二元液體混合物的超額自由焓與組成的關系可用如下式表示：GExxRT12β與溫度和壓力有關，與組成無關，在0.101MPa時，β與溫度的關系為：1.711270.004T計算在40℃、0.101MPa下，H/RT、S/R、活度系數與組成的關系。（15分）EEGEnRTiln解：1.得：niT,P,nj221lnx2,lnx122ln0.458x2,ln0.458x40℃、0.101Mpa時，2112lnHEiiRT2T2.由p,xlnHEx2得iTRTip,xT2lnln0.004x2,0.004x2，故得：11Tp,x2p,xHE0.004*313.15xx20.004*313.15xx21.253xxRT122112SHGE由得：EERRTRTSExxxxxx121.253－0458＝0.795R1212四、某朗肯循環(huán)以水為工質，運行于14MPa和0.007MPa之間，循環(huán)最高溫度為540℃，求：（1）水泵消耗的理論功；（2）汽輪機作出的理論功；（3）循環(huán)的熱效率。已知：水的比容v為0.001m3/kg，其他數據如表所示。(15分)H（kJ/kg）3448S（kJ/kg?K）6.519914MPa，540℃過熱蒸汽0.007MPa飽和蒸汽0.007MPa飽和水2574.8168.798.25120.5764解：（1）Wp=v△P＝0.001*（14000-7）＝14kJ/kg對水泵能量衡算：H－H＝Wp43H4＝168.79+14＝182.79kJ/kgQ1＝H1－H4＝3448－182.79＝3265.21kJ/kg（2）求干度：S＝S＝S3（1－x）+S4*x216.5199＝0.5764（1－x）+8.2515x得：x＝0.774H2＝H3（1－x）+H4*x＝168.79（1-0.774）+2574.8*0.774＝2032kJ/kg對汽輪機能量衡算：Ws＝H2－H1＝2032－3448＝-1416kJ/kgWWsQ1p1416140.429（3）3265.21T五、某換熱器完全保溫，熱流體流量為0.042kg/s，進、出換熱器的溫度分別為150℃、35℃，等壓熱容為4.36kJ/kgK。冷流體進、出換熱器的溫度分別為25℃、110℃，等壓熱容為4.69kJ/kgK。計算冷熱流體的有效能的變化、損失功和目的有效能效率。環(huán)境溫度為293k，壓力0.101MPa。（15分）解：（1）計算冷流體的流量QmCcTmChTcchhpp0.0424.36(15035)0.0528kg/Smc4.69(11025)（2）求有效能的變化EHTSx,cc0cmCcTTmCclnT2,cT1,ccc0cpp1102730.05284.69（11025293ln）25273＝2.853kJ/S同理可得熱流體的有效能的變化：E4.036kJ/Sx,h（3）損失功和目的有效能效率WTS＝T（mCclnT2,cmChlnT2,c)總0TT1,cl0chpp1,c2930.0041.172kJ/SE(獲得）2.853xE(失去）4.036,＝＝0.707Exx六、使用R-K狀態(tài)方程計算從p＝0.1013MPa，t＝0℃壓縮到p2＝20.26MPa，t＝200℃時112C18.110.0602T(J/molK)。R-K方程為：（1mol甲烷的焓變。已知甲烷的*15分）。p1AhA(1hB1hBZ),a/bRT1.5,Bbp/RT,hBZa0.42748R2TC2.5,b0.0864pRTC,p4.6MPa,T190.6KpCCCC解：設計狀態(tài)變化為：△HP1,T1(真實)P2,T2(真實)HR1HR2△H*P1,T1(理想)P2,T2(理想)(1)求V1，V2得到a＝3.222（PamKmol）,b=2.985*10(m/mol)60.5-2-53B=1.332*10-3,A/B=2.8761h),h1.332103ZZ得疊代式：1h2.876(1h疊代得Z1＝0.9975，V1＝0.0224(m/mol)3對于V2，同理得：B=