化工热力学答案2

题次一二三四五六七八九十总分评卷人分数202015151515评分100一、填空题（每题2分，共20分）1.正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为pc＝3.797MPa，则在Tr＝0.7时的蒸汽压为（0.2435）MPa。2.封闭系统中，温度为30m3，则所做的功为（-11.4kJ,RTln（p2/p1））。25℃的1mol理想气体从10MPa，0.3m3等温可逆膨胀到0.1MPa，TJoule-Thomson效应系数的定义式为（）PJ3.节流膨胀的H4.等熵效率的定义是对膨胀做功过程，（不可逆绝热过程的做功量）与（可逆绝热过程的做功量）之比5.温度为T的恒温热源的热量Q，其ExQ的计算式为(E＝（1－T/T）xQ0）。Q6.对于理想气体，7.液态水常压下从25℃加热至50℃，（1882.75）J/mol。8.二元非理想溶液在条件下，其溶质组分遵守（Henry）规则，溶剂组分遵守（Lewis-Randll）规则。节流膨胀后温度（不变），作外功的绝热膨胀时，温度（下降）。其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的焓变为极小浓度的9.纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均为零，数学上可表示为（(p/V)0T）和（(2p/V2)0T）。10.对于孤立体系，熵增理原可采用（dS0二、简答题：（每题5分，共20分）1.分析改变蒸汽的参数如何改变Rankine循环的效率。）表达式表示。2.写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。答：QmSmSS0产生Tiijj入出3.写出维里方程中维里系数B、C的物理意义，并写出舍项维里方程的混合规则。答：第二维里系数B代表两分子间的相互作用，第三维里系数C代表三分子间相互作用，B和C的数值都仅仅与温度T有关；舍项维里方程的混合规则为：RTcij0.422nnyyB，BB0.083BM，，B0B10pT1.6ijijijijijijiji1j1cijpr0.172，TT，1pZRT，，cijcijVB10.139ijTcikTT0.5T4.2Tprcijijcjcijprcijcij，Z0.5，0.53V0.5VV13ci13ZZcicijCjcijcjijij4.写出理想溶液组分的偏摩尔性质（焓、熵、自由焓、体积、内能）与纯物质性质间的关系表达式。答：VViiUUiiHHiiSSRlnxiiiGGRTlnxiii三、苯（1）和环己烷（2）的二元液体混合物的超额自由焓与组成的关系可用如下式表示：GExxRT12β与温度和压力有关，与组成无关，在0.101MPa时，β与温度的关系为：1.711270.004T计算在40℃、0.101MPa下，H/RT、S/R、活度系数与组成的关系。（15分）EEGEnRTiln解：1.得：niT,P,nj221lnx2,lnx122ln0.458x2,ln0.458x40℃、0.101Mpa时，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、某朗肯循环以水为工质，运行于14MPa和0.007MPa之间，循环最高温度为540℃，求：（1）水泵消耗的理论功；（2）汽轮机作出的理论功；（3）循环的热效率。已知：水的比容v为0.001m3/kg，其他数据如表所示。(15分)H（kJ/kg）3448S（kJ/kg∙K）6.519914MPa，540℃过热蒸汽0.007MPa饱和蒸汽0.007MPa饱和水2574.8168.798.25120.5764解：（1）Wp=v△P＝0.001*（14000-7）＝14kJ/kg对水泵能量衡算：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对汽轮机能量衡算：Ws＝H2－H1＝2032－3448＝-1416kJ/kgWWsQ1p1416140.429（3）3265.21T五、某换热器完全保温，热流体流量为0.042kg/s，进、出换热器的温度分别为150℃、35℃，等压热容为4.36kJ/kgK。冷流体进、出换热器的温度分别为25℃、110℃，等压热容为4.69kJ/kgK。计算冷热流体的有效能的变化、损失功和目的有效能效率。环境温度为293k，压力0.101MPa。（15分）解：（1）计算冷流体的流量QmCcTmChTcchhpp0.0424.36(15035)0.0528kg/Smc4.69(11025)（2）求有效能的变化EHTSx,cc0cmCcTTmCclnT2,cT1,ccc0cpp1102730.05284.69（11025293ln）25273＝2.853kJ/S同理可得热流体的有效能的变化：E4.036kJ/Sx,h（3）损失功和目的有效能效率WTS＝T（mCclnT2,cmChlnT2,c)总0TT1,cl0chpp1,c2930.0041.172kJ/SE(获得）2.853xE(失去）4.036,＝＝0.707Exx六、使用R-K状态方程计算从p＝0.1013MPa，t＝0℃压缩到p2＝20.26MPa，t＝200℃时112C18.110.0602T(J/molK)。R-K方程为：（1mol甲烷的焓变。已知甲烷的*15分）。p1AhA(1hB1hBZ),a/bRT1.5,Bbp/RT,hBZa0.42748R2TC2.5,b0.0864pRTC,p4.6MPa,T190.6KpCCCC解：设计状态变化为：△HP1,T1(真实)P2,T2(真实)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得叠代式：1h2.876(1h叠代得Z1＝0.9975，V1＝0.0224(m/mol)3对于V2，同理得：B=