化工热力学A(答案)

1、2015 至 2016 学年第 1 学期 化工热力学 考试试卷A（答案与评分标准）考试方式： 闭卷笔试 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 %一、选择题（本题20分，每题2分）1B2A3B4C5C6A7D8A9A10C二、判断题（本题10分，每题1分）1×2×3×45×6×7×8×9×10三、填空题（本题10分，每空1分）1. 相同，重叠，分开，汽液共存区，蒸汽压，沸点2. 3, 23. 与研究态同温、同组成的理想气体混合物4. 评分标准：每空1分，除了数字必须完全和以上参考答案相同以外，只要和以上参考答案相近的

2、叙述都可以视为正确答案。四、计算题（本题50分，每题10分）1. 容积1m3的贮气罐，其安全工作压力为100 atm，内装甲烷100 kg，问： 当夏天来临，如果当地最高温度为40时，贮气罐是否会爆炸？（本题用RK方程计算，RK方程为：，方程的参数a = 3.2217；b = 2.985。）解：100kg甲烷的物质的量为： （2分） （1分）摩尔体积 （2分） （1分）根据PR方程，40（313.15K）下，1m3的贮气罐其压力应该为： = （2分）= 1.401 = 138.3 atm > 100 atm （1分）故储气罐会发生爆炸。 （1分）评分标准：公

3、式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。2. 现需配制25的甲醇（1）-水（2）混合液500cm3，甲醇的摩尔分数为0.3，问需要水和甲醇各多少毫升？项目纯物质摩尔体积（cm3/mol）偏摩尔体积（cm3/mol）甲醇40.72738.632水18.06817.765解：要配置甲醇的摩尔分数为0.3的混合液500cm3，其摩尔体积 （2分） （2分）则500 cm3混合液总的物质的量为： （2分）需要甲醇和水的体积分别为： （2分） （2分）评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接

4、代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。3. 已知环己烷（1）苯（2）体系在40时的超额吉氏函数是和kPa，求（a）；（b）；(c)。解：（a）由于是的偏摩尔性质，由偏摩尔性质的定义知 （2分）同样得到 （1分） （1分）同样得 （1分）（b）同理由（c）的计算结果可得(c)由 得到 （1分） （1分） （1分） （1分） （1分）评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。4. 测得甲醇(1)-水(2)系统的无限稀释活度系数分别

5、是和，求与x1=0.3603、T=308.15K的液体混合物相平衡的气相组成是多少？系统的压力为多少？液相的活度系数用Wilson模型计算。其中。二元Wilson模型为：解：首先利用无限稀活度系数求出模型参数 （2分）解出： （2分）写出方程形式 （2分）得到 （2分） （1分） （1分）评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。5. 有一水泵每小时从水井抽出1892kg的水并泵入储水槽中，水井深61m，储水槽的水位离地面18.3m，水泵用功率为3.7KW的电机驱动，在泵送水过程中，只

6、耗用该电机功率的45。储水槽的进、出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。在冬天，井水温度为4.5 ，为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热，使水温保持在7.2 ，试计算此加热器所需净输入的热量。已知水的热容为。解：流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。计算基准：以一小时操作记， 稳流过程： （2分） （1分） （1分） （2分）水热容： （2分） （2分）评分标准：公式和计算方法对但数值略有差错的不扣分；直接代入数据，不写公式且计算正确也得分；仅仅写出公式并罗列数据，但没有计算结果或结果不准确的酌情给分。五、图示题 （本题10分，每题10分）1. 请简要说明改进Rankine循环的三种方法？请在T-S图上予以表示。答：（1）提高蒸汽的过热温度：在相同的蒸汽压力下，提高蒸汽的过热温度时，可使平均吸热温度相应地提高。 （1分）（2）提高蒸汽的压力：水的沸腾温度随着蒸汽压力的增高而升高，故在保持相同的蒸汽过热温度时，提高水蒸汽压力，平均吸热温度也会相应提高。 （1分）（3）采用再热循环：再热循环是使高压的过热蒸汽在高压透平中先膨胀到某一中间压力(一般取再热压力为新汽压力的2025%)，然后全部引入锅炉中特设的再热器进行加热，升高了温度的蒸汽，进入低压