化工热力学复习资料.docx

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1、化工执力当其法章作业解率2.1试用下述三种方法计算673K,4.0531.Pa下甲烷气体的摩尔体枳，(I)用走向气体方程：(2)用R-K方程；(3)用普连化关系式解(I)用志向气体方程(2.4)RTV三=1.38110Wmo,P(2)用RK方程(2-6)从附录二查的甲烷的界兹和偏心因子为Tc=190.6K,Pc=4.6(M)Mpa,=0.008WTc,PC值代入式(2-7a)式(2-7b)0.42748x(8.3I4)2x(I90.654.6XW=3.224PamtK*sno2三2.9X710jmmo,将有关的已知值代入式26)4.053IOft=3224(673产V(V+2.987X1(尸)

2、迭代解得V=139010jm,mo1.,I注，用式2-22和式2-25迭代得/然后用PV=ZRT求V也可P,4.053x104.6XIocG)用，通化关系式=0.881因为俵状态点落在图2.9曲线上方，故采纳普通化其次雉里系数法.由式(2-Ua)、式(2T4b)求出B1,和B1B*=0.0X3-0.422T,a=0.083.0.422(3.53),6=0.0269B1=0.139-0.172r42=0.139-0.172(3.53)4j三O.B8代入式(2-43)BPc-=+1.it=0.()269+0.()()8().138=0.0281Kc”,由式(2-42)得OQI1.+O.O281.-

3、=1.(X)73.53V-1390103mmo1.1.2.2试分别用(DVanderWaaIs,(2)R-K,(3)SRK方程计算273.15K时将CO：压缩到比体积为550.kn,m。所融的压力.ttM3.090MPa解，从附录二查得CCh得修界弁数和偏心因子为Tc3(M.2KPc三7376MPa-0.225(1) Van,则得=3137MPa(273.15严(55().1)(550.1+29.71)yH=1.(M)=-1.52x(3O4.2)2647.376=三42.X6cmnw,则得=3.268Mpa混差%=X100%=-5.76%(2) R-KRTaV-T,V(V+b)6.466XIO

4、60.42748X(8.314尸X(304.2)”V=RTP=8JI4IO5X64A/IO3=O.5I9m,kmo1.=0.02XXmkg,%=0.0232-OQ288X1.Oo%.如%0.0232(b)RK方程为便于遂代，采纳下列形式的RK方程：z=T-WH.TJ（八）式中0.42748X(8314X10j)2(647.3)isJ,=14.29MPam*K5kmo1.222.050.08664x8.314x103647.3,=0.02115mj1.kmo,22.0514.29=;TT=49840.021I5(8.3I4I0j)(643),s=5.956X1.O-,MPa1RT将上述有关值分别

5、代入式（八）和(B)W：Z=-4.9841.-=(D)利用式(C)和式(D)迭代求解得:Z=0.X154因此0.8154x8.314Mx64310.3=0.4232mkmo,=0.02351mkg(C)普通化关系式TT643Tr=0.993Tc647.3j=3=0,467Pc22.05由于对比工度和对比压力所代表的点位于图2-9的曲线上方,故用普造化其次维里系敷关系式计算.夕=O83-爸=0.083-嬴f7=344B=0.139-0.1724.20=0.139-=-0.0382(0.993严由式(2-43)5-=o+,=-0.344+().344d(晨643=。你m.km5024m,.叱P10

6、3瞑差=-3.4S%2.4祓分别用下述方法计算COi(I)和丙烷(2)以3.5：6.5的摩尔比混合的混合物在WOK和13.781Pa下的摩尔体积.(ORed1.iCh-Kwn方程，采IAPnIUSni1.,建议的混合规J1.1.(令ku=0.1)t(2) PiUCr的普速化压因子关系式.解(I)RedUCh-Kwcng方程由附录二杳得CO；和丙燎的临界弁数值，把这些值代入式(2-53)一式(2.57)以及和,得出如下结果，ijTcijZKPcjMPaVdMmJkmo1.1.ZCUjb1./(m5kmo1.1.)a1.j(MPamK1.,-5kmo-)I1.304.273760.09400.27

7、40.2250.02976.47022369.84.2460.20300.2810.1520.062818.31512301.94.910.14160.2780.1859.519混合物常数由式(2-58)和2-59)求出tb,=yIb1+y2b2=0350.0297+4).650.062=0.0512m,km1.am=y+2y)iaj+y.ja22=O.3526.47(H20350.659,519+0.6521X.315I2J62MPam6K1.,fkmo1.2先用R-K方程的另一形式来计算Z值式中(B)巴鲍_37770.0512(8.3I4x0j)(4)m=0.2122RT将和”的值分别代入

8、式（八）和(B)RT(C)联立式(C)和式(D)迭代求解得1Z=O.5688,h=0.3731因此=0.137m*kmo1.0.5688x8.314x1()54(X)13.78(3) PitZer的#加化压缩因子关系式求出海合物的唧修界常数：Tm=yTn+yjTcu=0J5304.2+0.65369.8=546.8KP-=yP+y2P0.6750.675万一T:26=(1.022)26幽=%=0645附T,52(1.022尸由式（3-61）HRT,中-吟W一嚼）=O.1I9-O325-I.O220.638+0.152(-0.018-1.0220.645)=0.119-0.9770+0.152(

9、-0.6772)=-0.1258：.HH=-0.12858.314X369.8=395Jn11由式(3-62)-=-P,R(IB)(IB+附附=-4).119(0.638+0.152x0.645)/.Sft=-0.088x8.314=-0.732Jtno1.K=-0.0883.3 已知633K、9.8X1.O4Pa下水的均为57497Jmo1.。运用R-K方程求算633K、9.8MPa下水的始值.(已知文献值为53359Jmo1.%因水为极性物质，RK方程中介数取a=,b=)解:从附录二查得Tc=647.3K.Pc=22.O5MPa则：Tr=633e17.3=0.978Pr=9.822.05=

10、0.44O.438O82Ts(0.43808)(8.314)2(M73)25,”皿%n/空R1.2BZ)=0.8031-1-5.565In(1+0.()461.)=-O.5731H-/*=(-O.5731)X8.314633=-3016Jmo,/=7*-3OI6=57497-3OI6=5448IJmo1.1已知文献值为53359Jmo1.,53359-544B1x1()()%=_211%53359以上结果表明以燧差值计算误差还是相当大的，说明这只能作为工程估算。3.4温度为232P的饱和蒸气和水的混合物处于平衡,假如混合相的比容是0.04166m3-kg-1.试用蒸气表中的数据计算；(1)混合

11、相中蒸气的含量.(2)混合相的拾：(3)混合相的脩.解：查饱和水及饱和蒸气表，当=232C时232CV(m,kg1.)H(Ukg)S(UkgK1)饱和水(D0.001213999.392.6283饱和蒸气(g)0.()68992803.26.1989(I)设Ikg湿蒸气中蒸气的含量为xkg,则0.04166=0.06899.v+0.1213(1-)-X)3=0.59680.06899-0.001213即混合物中含有蒸气59.68%,液体40.32%2)混合相的始H=xH1.+(-x)H,=0.5968X2803.2+(1-0.5968)999.39=2075.9kJkg13)混合相的端S=XS

12、+(1.-x)S1.=0.59686.1989+(1-0.5968)2.6283=4.7592kJkg1K化工急力学第四幸作业答案4.1 着有ImR的志向气体在度为350K,经一台压缩机可逆等温压缩，着压缩比为4时，则可逆轴功是多少？解：=-Rr1.na=-8.31435OIn4=-4033.9KJ/Kmo1.4.2 试计算在813K、4.052MPa下IkmO1.氯气在非流淌过程中交至373K、1.OBMPa时可能做的志向功.大气的T=293K,p(1=0.1013MPa.Ni的等压热容(Cp)N2=27.89+4.27110*kJ-kmor-K-1.若氨气是稳定流淌，志向功又为多少？(课本

13、PU5例56)解：匏气在非流淌过程中的志向功，按式(5-39)代入已知条件进行计算，Whi=U-T1.tS+p1.V(5-39)AU值不知道,fif7=H-(PV)所以%=-,5-(PV)+a,V设期气在813K、4.052MPa及373K、1.013MPa状态下可用志向气体状态方程，则：Wid=-13386-(-3658.16)293(-2.O83)+I4I.I3=-6O46.39Ukmo1.-氮气在稳定流淌过程中的志向功，按式(5-41)有关数据进行计算w.=H-7,S_13386_293(_12.083)=-9845.7kJkind-14.3 水与高温燃气进行焦交换转变成260C的恒温蒸

14、气，在此过程中，燃，湿度由1375t降到3151C,已知环境温度为27t,试确定Ikg气体由于热交换过程，其有效能的降低值，设气体的比热容为IkJ/(kgK).好：若忽视在进行热交换过程中迩气动能和位能的改变,则有效能的降低可表示为B=(H2-H1)-T0(Sj-Si)其中To=27+273.15=300.15(K)Hj-Hi=Cp(Tj-Ti)=1.(315-1375)=-1060.00kJkgT,S,-S,=(CT)iT=CrIn(T7；)=-1.030H/(kxK)r,因此该过程有效能的降低为B=-O6O.-3OO.I5(-.030)=-75O.72kJkg)4.4 Ikg甲烷由98.0

15、6KPa,30OK压缩后冷却到6.667KPa,30OK若压缩过程耗功1021.6K.J,试求(1)冷却器中须要移去的焦量；(2)压缩与冷却的损失功；(3)压缩与冷却过程的志向功；(4)压缩与冷却过程的热力学效率.环境度为To=300K.已知：98.06KPa,300K时:H1.=953.74KJkg-1,S=7.0715kJkg1.K1.6.667KPa,300K时:Hz:86,76KJkgS=4.719k.1.-kgK1.解：以1kg为基准,（1）由稳定流淌过程的能量方程可得:Q=AH-Ws=(Hi-Ht)-Ws=(886.76-953.74)-1021.6=-1088.6kJ(2)损失功

16、W,=g=T1.t(S2-51)+(-=300(4.7198-7.0715)+-=383.09(3)志向功%=A-15=(886.76-953.74)-300(4.7198-7.0715)=-66.98+705.456=638.53公(4)热力学效率化工拉力学第五章作业解率5.1在25C时，某气体的P-V-T可表达为PV=RT+6.4XIO4P,在25C,30MPa时将该气体进行节流膨胀，膨胀后气体的温度上升还是下降？解：推断节流膨胀的温度改变，依据J。U1.C-ThOmSOn效应系数U”由热力学基本关系式可得到：将pwr关系式代入上式，PV=Rr+6.4o。一，其中TH-VxPRT-PV-6

17、.41.04-6.4104C1=-=OCrPXC（ICpCr可见，节流膨胀后，温度比起先为高。5.2某蒸汽压缩制冷装置，采纳氨作制冷剂，制冷实力为IO%Jh,蒸发温度为一15七，冷凝温度为30C,设压缩机作可逆绝热压缩，试求：（1）压缩单位制冷剂所消耗的功.（2）该制冷装置所供应的单位制冷量,（3）制冷剂每小时的循环量。（4）循环的制冷系数。解：P149.6-8由附图查出各状态点的值:（八）状态点1：蒸发温度为一I5C时，制冷剂为饱和蒸汽的熔值、烯值H1.=1664kJ/kgS1=9.02kJ（1.gK*,）状态点2：由筑的热力学图中找到温度为30C时相应的饱和压力为1.17MPa,在第的一图

18、上，找到I点位置，沿恒焰线与p2=1.7MPa的定压线的交点，图上读出：H1=ISXOkJ/kg状态点4：温度为30C时的饱和液体的均值为W4=560.53U/kg状态点5：W5=H4=5）.53kJ/kg进行计算：（I）压缩单位制冷剂所消耗的功WS=%-=1880-1664=216kJ/kg（2）所供应的堆位制冷量为：（/=W1-W4=1664-560.53=1093.47kJ/kg（3）制冷剂的循环量为：G=-=90.62kJ/hHt-Hi1664-560.53（4）制冷系数/=等2=5.10Wzm!=5MP2.0”i,V1(3) %=上=M-8+4=5-8芭+4.,y2为姐分1、2的摩尔

19、分数，求九,八的表达式，并求等摩尔混合物的烟分1、2速度各为多少？解,解由(4一45bIW1.艮坐叫=2cnt.pjIn%=*；)=y12(1.+2,v2).又Cf1.-,JraQ.一2日.Vi2(1+2y2)f=ytp-0.I762=0.480+1.574O.225-O.1760.2252=0.8252得(T)=1.+0,82521-)=1.0880.42748X(8.314)2(3()4.2)2,oo,(T)=-X1.088=4.0331()MFacmftmo-I,7.376又=29.71cn,mo,将有关的值代入SRK程，得三3.099Mpa褒差%=X1（三）%=-0.291%比较(1)、(2)与(3)结果.说明VanderWaak方程计算误差较大.SRK方程的计JMI1.度较RK方程育.23祓用下列各种方法计算水蒸气在10.3MPa和643K下的摩尔体积，井与水蒸气表查出的数希(V=O.0232m3kg)进行比较.已知水的小界富数及偏心因子为Tc=6473K,Pc=22.O5MPa,=0.344.（八）志向气体方程；(b)RK方程I(C)相化关JK式.解：（八）走向气体方程