化工热力学习题.ppt

1、已知SO2为431K时的第二、第三维处理系数分别为： (1)在容积10m3的钢瓶中分别放入温度和压力为431K和4105Pa的SO2气体。 试着修正一下钢瓶中的SO2质量。 (2)在封闭系统内，在431K条件下将1kmol SO2从10105 Pa恒温可逆压缩至75105 Pa。 我会修订这个过程的工作。Problem、(p1.5 MPa，因此选择使用2项Virial EoS解决。 由于解决方案：P 1.5 MPa，选择通过3个Virial EoS解决。 用(d )、(2)反复法从Eq D中解V1和V2，代入Eq E求功。 (e )、Example通过普遍化方法修正510 K、2.5 MPa时

2、正丁烷的气相摩尔体积。 已知的实验值为1.4807 m3/kmol。Solution，查阅附录，得到正常丁烷的临界残奥仪表和偏心因子：pc=3.80 Mpa，Tc=425.2 K，=0.193，修正正常丁烷的对比状态残奥仪表，应适用Pitzer普遍化第二Virial系数法进行修正。 比较修正值和实验值，检查误差，如果不适用Pitzer普遍化第二Virial系数法，就选择Pitzer普遍化压缩因子图法，修正运算结果是：检查图2-7，得到Z0=0.83。 调查图2-8，得到Z1=0.038，求出CO2(1)-C3H8(2)系的311K和1.5MPa的条件下的混合物的摩尔体积时，两组的原来的摩尔比为

3、3:7 (二元相互作用残奥仪kij大致为0 )。 首先，根据附录3调查2种纯单元的临界残奥仪表，根据式(2-53a)(2-53e )修正混合物的交替临界残奥仪表、Example 2-10、Solution，修正混合物的交替第2维背面系数，修正结果如下表所示。 由式(251 )得到，用RK EoS修正了二氧化碳(1)和丙烷(2)的等分子混合物在151 0C和13.7 MPa下的摩尔体积。Problem、Solution、混合气体为RK EoS、二元混合物为am和bm的展开形式，其中，Step 1:是纯成分的物性残奥计a1、a2、b1和b2、b2的二氧化碳(1)和丙烷(2)的临界残奥计和丙烷(2)

4、的a和b :kij=0，Step 2:需要将求出混合物的物性残奥计am和bm、step3360的立方型EoS改写为以下的反复形式，对于RK EoS，求出气体的摩尔体积的反复形式是将已知的数据将理想气体摩尔体积作为反复的初始值，即V 0=2.5610-4 m3 mol-1代入式()，即V 0=V 1=1.9110-4 m3mol-，直到V 0和V 1的相对误差小于规定的修正计算精度例如10-3 反复过程总结为：Example 3-2，在大气压下将液体汞充满钢制容器，密封后加热，将温度从275K提高到277K，试着校正容器受到的压力。 在Solution、加热过程中，由于液体的体积受到容器不能膨胀

5、的限制，因此压力在一定条件下随流体温度而变化。 假设从流体p-V-T的关系式(a )、体积膨胀系数(Volume expansivity )、等温压缩系数(Isothermal compressibility )、手动调查液态水银的膨胀系数和压缩系数的气体的状态方程式，其中a、b是常数，理想实际流体T1，p1，实际流体T2，p2，理想气体T1，p1，理想气体T2，p1，理想气体T2，p2，Since，Then，Since，Example 3-4，根据焓变化的修正公式：(1)查看附表3，丙烷的TC=369Tr、pr、初始状态、终端状态，参照图2-9选择适当的p-V-T方法后，初始点的校正运算能够

6、利用普遍化维的方程式，终端点需要普遍化压缩因子法、or、Pitzer普遍化第二Virial系数法、or、pitter。 分别调查图3-3和图3-5，根据式(3-65 )、(4)校正理想气体的焓变化，根据数据手册将丙烷的理想气体的恒压热熔融设为(5)(2)、(3)、()，333.15 K下的正丁烷的蒸气压为6 调查Solution、物性数据表，得到正丁烷的物性数据：pc=3.8 MPa、Vc=255 cm3/mol、Tc=425.3 K、=0.193。 这是因为应该选择通用化Virial系数法来进行相关补正运算。 1 .正丁烷饱和蒸汽的v、h、s、(1)V的校正算、(2)HR、SR的校正算、Pr

7、oblem，假定某种实际气体从状态1(T1、p1)变化为状态2 (的气体的状态方程式，其中a、b是常数，理想气体的恒压热容量与温度无关解决方案，修正算法框图为：单一，Then， 安装后， electricallyheatedtankforhotwatercontains 190 kgofliquidwaterat 600 cwhenapoweroutageoccurs.ifwateriswithdrawnfromthetankatas teads howlongwillittakeforthetemperatureofthewaterinthetanktodropfrom 60 to 350

8、c。 assumethatcoldwaterentersthetankat 100 c、and cV=cp=c、independent of T and p.(保温好，容量为190kg的电热水器将水加热到60 0C时，电热水器以0.2 kg/s的质量流速假设电热水器入口的冷水温度为10 0C，水的cV=cp=c，与温度无关。Problem、Solution、itisobviousthatweshouldconsiderthewaterinthetankasthesystem.thereforethesysteminthisproblemisanopensystem since the syst

9、em is an开放系统，weshouldusetheequationofthegeneralfirstlawofthermodynamicsforopensystems。 to solve the problem、2nd Step:应用开放系热力学第一定律、3rd Step:分析热力学第一定律的各项目、In this problem， theheatrateiszerobecauseapoweroutageoccursandheatlossesfromthetankarenegligible.theworkrateisalsozerosincethereisnomechani调用emassi

10、nthetankandthemassflowrateareconstant.moreover。 ifthedifferencesbetweeninletandoutletkineticandpotentialenergiescanbeneglected。 1 stlawissimplifiedasthefollowingform :防火墙， integratingtheaboveequationfromt=0toarbitraaation substitutionofnumericalvaluesintothisequation，gives，Since，Example是功率2 kW的热水的流量

11、是3.5千克/秒。 在热交换器中，以698 kJ/s的速度冷却温水，送入比第一储水槽高15 m的第二储水槽。 求出第二储水槽的水温。Solution、热水供给过程是稳定流过程，应用稳定流系统热力学第一定律求出第二储水槽的水温。 用泵将88 0C的热水从低位槽输送到高位槽，流量为0.189 m3 /min，泵的功率为1.492 KW，热水在中途通过热交换器，以42000 kJ/min的速度放出热量。 两贮槽的高度差为15.25 m。 求出上位水箱进水时的温度。 已知88 0C水的密度为961 kg/m3，水的cp为4.18 kJ/kg0C。 问题、解决方案、第一个罐、泵、第二个罐、头交换器、支付

12、要求。 冷凝热传递到20 0C的大气中，流体流入换热器和流出换热器的动能变化量可以忽略不计。 求出这个凝结过程的熵产生。选择Solution、冷凝器作为系统，是一个稳定流动系统，应用稳定流动系统的热力学第一定律，修正系统与环境交换的热量。 忽略动能和势能变化，查看附录8，用稳定流动系统的熵平衡方程修正凝结过程的熵产生Sg。 查看附录8，Problem如图所示，每1kg温度373.15K的饱和水蒸气经过一系列复杂工序，向463.15K的高温蓄热器连续输送1900KJ的热量，蒸气最后达到1.013105Pa， 假设能够无限制地取得设定了2770这样的程序的273.15K的冷却水，试着从热力学的观点

13、分析该程序是否能够实现吧，、Heat reservoir，T=273.15 K， Heat reservoir，(冷却水1.013 105 pa、H1、S1、H2、S2、Q1=-1900 kJ/kg、Q0、解决方案对于理论上可能发生的程序必须遵守热力学的第一和第二定律蒸汽通过装置后，在1.013105Pa、273.15K冷凝，最大限度地利用这种蒸汽的热量。 这是因为冷凝温度达到了环境中可能的最低温度(冷却水温度)。 但是，这种蒸汽的热量不能全部传递给高温蓄热器。 否则，将违反热力学第二定律(热从低温传递到高温，不会发生其他变化)。 Q0的热需要传递到冷却水，但是Q1=-1900kJ。 主题是，

14、蒸汽流动是一个稳定的流动过程，根据热力学第一定律，如果忽略蒸汽流动的动能和位能的变化，analysisbythefirstlawofthermodynamics， theequationofthefirstlawofthermodynamicsforsteady-stateflowsystemissimplifiedas、简单ws=0、then， theenthalpiesofsaturatedsteamat 1000 candcoolingwaterat 00 careobtainedfromthetableofsaturatedsteamintheappendix 3。 as H1=2676.1 kJ/kg、H2=0.0 kJ/kg.Therefore、analysisbythesecondlawofthermodynamics、theequationof fromthetableofsaturatedstea s1=7.3554kJ/K、